太陽能熱水系統(tǒng)運(yùn)行方式原理及優(yōu)缺點(diǎn)全解

　　一、自然循環(huán)系統(tǒng)
　　自然循環(huán)系統(tǒng)是最原始的太陽能熱水工程系統(tǒng)運(yùn)行方式，在太陽能技術(shù)開發(fā)初期應(yīng)用極為廣泛,目前在大型熱水工程中已經(jīng)擯棄。
　　運(yùn)行原理：在太陽光照條件下，真空管吸熱加熱管內(nèi)的熱水，集熱器內(nèi)的水溫被進(jìn)步，與儲熱水箱內(nèi)的水溫相比，水溫差距較大。因此集熱器內(nèi)的水的比重減小變輕，開始慢慢上升到高位的儲熱水箱中，而儲熱水箱內(nèi)的水由于溫度低，因此比重增大變重，水自然流回處于較低位的集熱器內(nèi).如此不斷的循環(huán)，使儲熱水箱內(nèi)的水溫逐漸進(jìn)步，但這是一個(gè)緩慢的過程。水箱內(nèi)的水位通常采用機(jī)械浮球控制。
　　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方式簡單，投資小，設(shè)備可維護(hù)用度少，適合普通單機(jī)太陽能熱水器。
　　系統(tǒng)缺點(diǎn)：儲熱水箱必須要高于集熱器，而且高度差要大，通常1--2m。儲熱水箱內(nèi)的水升溫比較緩慢，而且對管道和坡度都有嚴(yán)格的要求，不宜做成較大（30m2以內(nèi)）的熱水工程系統(tǒng)。
　　二、定溫放水系統(tǒng)
　　運(yùn)行原理：這種方式應(yīng)用較為廣泛，大、小型熱水系統(tǒng)均適用。在太陽光照條件下，在太陽能集熱器的出水末端增加一個(gè)溫度探頭（水箱內(nèi)的水位可以采用機(jī)械浮球控制也可以采用控制器控制水位探頭）。當(dāng)集熱器內(nèi)的水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器發(fā)出信號，控制打開電磁閥，冷水把已經(jīng)達(dá)到設(shè)定溫度的熱水頂進(jìn)儲熱水箱并儲存起來；當(dāng)集熱器內(nèi)水溫低于設(shè)定值時(shí)，控制器開始動作使電磁閥自動封閉。如此不斷循環(huán)使儲熱水箱內(nèi)的高溫水不斷增多，當(dāng)儲熱水箱內(nèi)的水位達(dá)到最大水位時(shí)，系統(tǒng)封閉，不再進(jìn)水。
　　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)運(yùn)行相對自然循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)熱水速度大大進(jìn)步，系統(tǒng)運(yùn)行由控制器控制，智能化進(jìn)步，系統(tǒng)相對比較穩(wěn)定，這種適用于大型熱水工程。
　　系統(tǒng)缺點(diǎn)：對儲熱水箱保溫性能要求高，當(dāng)儲熱水箱內(nèi)的水溫降低而水箱又處于滿水位時(shí)，無法使集熱器內(nèi)的高溫水繼續(xù)進(jìn)進(jìn)水箱，造成浪費(fèi)。系統(tǒng)增加控制器及溫度探頭，設(shè)備維護(hù)用度進(jìn)步。
　　三、溫差循環(huán)系統(tǒng)
　　運(yùn)行原理：這種運(yùn)行方式在大型熱水工程中基本都采用。在太陽光照條件下，在在太陽能集熱器的出水末端和水箱內(nèi)均增加一個(gè)溫度探頭，采用控制器控制，通過設(shè)定溫差控控制功能，當(dāng)集熱器內(nèi)的水溫與儲熱水箱中的水溫之差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，控制器開始動作，控制啟動熱水循環(huán)泵，把集熱器中的高溫水和儲熱水箱中的低溫水交換循環(huán)；當(dāng)集熱器中的水溫與儲熱水箱中的水溫之差低于設(shè)定值時(shí)，控制器開始動作，停止熱水循環(huán)泵工作；如此不斷循環(huán)，從而使整個(gè)儲熱水箱中的水溫升高。
　　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)運(yùn)行相對定溫放水系統(tǒng)產(chǎn)熱水速度又大大進(jìn)步，通過采用循環(huán)泵，換熱頻率進(jìn)步，可以始終保持儲熱水箱內(nèi)的水溫相對較高，當(dāng)水箱為滿水位時(shí)，當(dāng)集熱器的水溫較高時(shí)仍然可以循環(huán)換熱，大大進(jìn)步集熱器的利用率。
　　系統(tǒng)缺點(diǎn)；增加了熱水循環(huán)泵，系統(tǒng)投資用度相對較高，產(chǎn)生一定的運(yùn)行用度。系統(tǒng)維護(hù)用度也相應(yīng)的進(jìn)步。
　　四、定溫放水+溫差循環(huán)系統(tǒng)
　　原理：采用定溫放水，使進(jìn)進(jìn)水箱內(nèi)的水始終是某以較溫度值，當(dāng)水箱內(nèi)的水溫降低時(shí)，采用了溫差循環(huán)控制系統(tǒng)，使水箱內(nèi)的水和集熱器內(nèi)的水交換，從而始終保持水箱內(nèi)的水溫為較高溫度時(shí)，同時(shí)可以采用輔助熱源這樣就能保證全天候產(chǎn)熱水。
　　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)可以完全智能化，而且運(yùn)行用度比單獨(dú)溫差循環(huán)系統(tǒng)大大降低，最大限度的進(jìn)步集熱器的利用率，假如采用輔助熱源即可保證任意時(shí)刻的熱水供給，不受天氣限制。
　　系統(tǒng)缺點(diǎn)：系統(tǒng)對控制器功能要求高，系統(tǒng)投資用度較高，設(shè)備維護(hù)用度相對較高。
　　上述幾種運(yùn)行方式也是比較典型的太陽能熱水系統(tǒng)運(yùn)行方式，尤其是最后一種復(fù)合系統(tǒng)是目前應(yīng)用最廣泛的。下面再介紹幾種在上述方式基礎(chǔ)上新增加的系統(tǒng)運(yùn)行方式。
　　五、定溫分區(qū)供水
　　運(yùn)行原理：這種方式是在定溫放水+溫差循環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上產(chǎn)生的。這種系統(tǒng)運(yùn)行方式中通常是在不采用輔助熱源的情況下使用。采用自來水先進(jìn)進(jìn)儲熱水箱，通過儲熱水箱內(nèi)的水溫水位探頭將水箱分為若干往高度區(qū)域，首次使用自來水上水至一小高度區(qū)域，通過定溫放水+溫差循環(huán)系統(tǒng)的方式使這一小區(qū)域水溫較快提升，然后溫度達(dá)到設(shè)定值，控制器打開電磁閥，使水箱內(nèi)的水再上升至一小高度區(qū)域，然后再提升，再進(jìn)水，如此不斷循環(huán)，使水溫保持在固定范圍內(nèi)的情況不斷進(jìn)步水箱內(nèi)的水位。我們稱這種方式為定溫分區(qū)供水。
　　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)步集熱器利用率，水溫提升速度大大進(jìn)步，始終保持儲熱水箱內(nèi)的水溫在一固定范圍，節(jié)省能源利用。
　　系統(tǒng)缺點(diǎn)：需要通過具體數(shù)據(jù)計(jì)算來設(shè)定分區(qū)的大小。例如：設(shè)定水溫55℃，最低水溫45℃，也就是首先計(jì)算集熱器內(nèi)滿水時(shí)的體積V，然后計(jì)算V從水溫由55℃降到45℃所開釋的熱量Q，再計(jì)算Q可以提升多大體積（V1）從15℃的冷水到55℃。然后通過水箱的總體積和V1來確定分區(qū)的大小及數(shù)目。
　　六、副水箱上水定溫放水系統(tǒng)
　　運(yùn)行原理：在定溫放水的基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，可以用于典型系統(tǒng)的二、四方式中?；驹硗胤潘恢拢皇窃谏纤姆绞缴嫌兴淖?，即采用副水箱上水，自來水先進(jìn)副水箱，然后水再從副水箱進(jìn)至集熱器，下面的方式就同定溫放水一致了。
　　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：這種方式也是在實(shí)際的運(yùn)行中總結(jié)出來的，可以克服自來水壓力不穩(wěn)定的題目，避免了壓力過大，損壞水箱的的題目。
　　系統(tǒng)缺點(diǎn)：系統(tǒng)投資本錢增加，副水箱體積大小要經(jīng)過公道的計(jì)算。
　　七、定溫管道循環(huán)系統(tǒng)
　　運(yùn)行原理：在使用熱水的供熱水末端增加一溫度探頭，自動檢測供水末端管路水溫，當(dāng)水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，控制器動作，控制啟動管道熱水循環(huán)泵，把管路中的水與儲熱水箱中的水交換，從而使管路中的水溫不低于一設(shè)定值，用戶一打開水龍頭就是熱水。
　　系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：滿足現(xiàn)代人24小時(shí)全天候熱水需求，可以有效的防止管道凍壞之憂。
　　系統(tǒng)缺點(diǎn)：增加初始投資用度，系統(tǒng)運(yùn)行用度進(jìn)步，控制功能相應(yīng)增加。
　　以上探討的幾種類型是在典型運(yùn)行方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，隨著人們生活水平的進(jìn)步，對熱水工程要求也不斷進(jìn)步，因此太陽能熱水工程運(yùn)行方式也隨之特殊化。不同的地域條件下，采取的方式不同，這就要求我們工程設(shè)計(jì)職員也要不斷進(jìn)步自己能力，不斷創(chuàng)新！走理論與實(shí)際結(jié)合的道路，在實(shí)際設(shè)計(jì)中不斷進(jìn)步！