太阳能热水工程中防冻设计(一):目的及方法

1、对于太阳热水系统,为了减少热能散失,太阳集热器和系统管路都有保温措施。这些保温措施可以显著地减少热能散失,同时也可延缓系统结冰,但这些保温措施,不能确保系统不结冰。因此,太阳热水系统必需考虑防冻问题。
2、系统防冻包括太阳集热器防冻和管路防冻。对于平板集热器,如果冬季在结冰地区使用,就必须考虑防冻问题;对于真空管集热器,当在低于-20℃的环境下使用时,也需要考虑防冻问题;对于管路系统,当在低于0℃的环境下使用时,也需要考虑防冻问题。
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(1)循环防冻
①连续循环:在冬季结冰的季节,使循环水泵连续不停的循环,以防止结冰。这种方法的缺点是既浪费电能,又增加水泵的磨损。
②间歇循环:在冬季结冰的季节,通过定时器,使循环水泵间歇循环,即循环一定时间,停止一定时间,以防止结冰。这种方法解决了连续循环防冻的缺点,但如果停止循环的时间过长,有可能造成结冰。
③定温循环:定温循环有两种控制方法。一种是由温控仪根据环境温度来自动控制水泵,当环境温度低于某一温度值时,温控仪使循环水泵启动;当环境温度高于某一温度值时,温控仪使循环水泵停止。另一种方法是由温控仪根据太阳热水系统管路内水的温度来自动控制水泵,当管路水温低于某一温度值时(一般为2℃),温控仪使循环水泵启动;当管路水温高于某一温度值时(一般为6℃),温控仪使循环水泵停止。显然定温循环防冻的方法比较科学。两种定温循环防冻的方法相比,前一种方法可靠,但存在浪费;后一种方法合理,但应注意温控仪感温探头的位置一定要放置在最容易结冰的位置。

(2)伴热带防冻
伴热带防冻就是通过在太阳热水系统的管路上加装电加热带的方式,从而达到防止管路结冰的目的。电伴热带也有几种控制方式。
①温控伴热防冻:通过温度控制仪来自动控制电加热带通电与断电的方式,来达到防止管路结冰的目的。当温度低于某一温度值时,温控仪使电加热带通电;当温度高于某一温度值时,温控仪使电加热带断电。监测的温度可以是环境温度,也可以是管路的水温。
②自限温伴热防冻:伴热带本身的发热电阻水温度变化而变化。当温度升高时,发热电阻增大,通过伴热带的电流减小;当温度达到某一数值时(一般为60~85℃),发热电阻很大,几乎使伴热带不导电;当温度下降后,发热电阻又逐步变小。由此可见,自限温伴热带具有温度自调功能。
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(3)排空防冻
排空防冻就是通过排空太阳热水系统管路和集热器中的水,来达到防止管路结冰的目的。排空防冻有两种方式。
①防冻排空阀防冻:在太阳热水系统管路的最低处安装一防冻排空阀,当环境温度达到可能使管路中的水结冰时,防冻排空阀自动打开,使太阳热水系统中的水从防冻排空阀排出。从而达到防止结冰的目的。
②回流排空防冻:使太阳热水系统的水箱低于管路和太阳集热器,当循环水泵停止循环后,太阳集热器和管路中的水自动回流到水箱中,使太阳集热器和管路排空,从而达到防止结冰的目的。

(4)防冻液防冻
对于双回路太阳热水系统,一次回路的循环采用防冻液作为循环介质,从而达到防冻的目的。防冻液防冻还具有不结垢的优点。目前使用的防冻液多为乙二醇、水和缓蚀剂组成的混合溶液。

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