太阳能热水器的设计

四、太阳能热水器的设计、安装与维修

1.太阳热水器系统（装置或工程）的设计

（1）家用太阳热水系统设计主要有两种方式：①一种是在建房时把热水器作为固定设备进行设计和施工，用户迁入新居时就可以使用；②另一种是在现有的房屋上安装集热器、蓄热水箱和其他装置。比较麻烦的是管道安装时，墙壁和地板需要开孔，但要防止损坏建筑结构。

（2）设计方案主要有两种类型：①分户安装，即一家一个热水器；②集体安装，即一个单元、几个单元或整栋楼房合用一个热水系统。

（3）选择方式一般季节性使用生活热水或我国南方的热带、亚热带气候区，可采用单层玻璃盖板，非选择性涂层的普通平板型太阳集热器，而要求全年使用生活热水或中、高温热水（如工业使用时），则应采用选择性吸收涂层的平板型太阳集热器和真空管太阳集热器。

（4）太阳能热水器的选型关于太阳热水系统的类型，可根据负荷特点，集热器面积大小，管理条件等因地制宜加以选择。如：采光面积在几十平方米范围内，一般采用自然循环或自然循环定温放水式：当采光面积为几百平方米时，可采用强制循环系统。

2.家用太阳能热水器的安装

（1）太阳热水系统安装位置的选择太阳集热器的最佳布置方位是朝向正南，其偏差允许在±15℃以内，否则将影响集热器表面上的太阳辐照度。

集热器的连接方式有三种，如图7-26所示。

第一，并联。一集热器的出入口分别与另一集热器的出入口相连，如图7-26（a）。

第二，串联。一集热器的出口与另一集热器的人口相连，如图7-26（b）。

第三，混联。若干集热器问并联，各并联集热器之间再串联或若干集热器间串联，各串联集热器间再并联，亦称并串联或串并联。如图7-26（c）、（d）、（e）。

图7-26　集热器组的不同连接方式

在选择集热器连接方式时，若采用并联时，每组集热器数量应该相同，以利于流量的均衡。图7-27为串联热水器，串联连接适用于对水温要求较高的情况，但其热水量相对并联连结较小；实践中可根据需要，灵活地进行串、并联组合连接。

图7-27　串联热水器连接

（2）自然循环系统的管道走向对于自然循环太阳热水系统，管道的连接和走向是确保系统是否正常运行的重要因素。储热水箱的下出口与上入口以及集热器进出口均应成对角线布置，水箱下出口应在水箱最低位置。图7-29的正反坡示意图中，左图为正确连接，右图为错误连接。

图7-28　正反坡示意图

（3）太阳热水系统的排污和排气在非承压太阳热水系统中，设置排气管的作用，一方面是正常运行的需要，及时将系统及水中的气体排除，以免影响循环及系统热效率；另一方面是取热水和补冷水的需要。否则，热水箱被抽空，容器壁被抽变形或整个水箱及支架产生巨大的震动声响，甚至引起严重伤人事故。排气管如图7-29所示，图7-29（a）、的跑气管上端为倒U形，水箱内气体可以排出，但热量损失少，而图7-29（b）中安装不仅会散失热量而且易落入灰尘和沙粒，一般不采用这种安装方式。

图7-29　排气管的安装

图7-30　为常见的太阳能安装示意图。

图7-30　常见太阳能安装示意图

3.太阳能热水器的常见故障

（1）平板集热器盖板表面或真空管表面温度很高，用手摸着烫手，其原因均为产生气堵。气堵常见有三种原因，如图7-31至图7-33所示。图7-31为前后排集热器循环管连接不当造成气堵。图7-32为集热器与水箱连接的上循环管有反坡造成气堵。图7-33为整排集热器由东向西造成往下倾斜，致使循环不畅，形成气堵。

图7-31　气堵现象之一

图7-32　气堵现象之二

图7-33　气堵现象之三

（2）储水箱内水温已升高，但供热水量却少于设计值。原因可能是取热水管位置过低，应采用顶水方式。

（3）水位控制失灵是最常见的故障。

（4）太阳热水器（或系统）最常见的故障还有密封件老化渗漏水、管路连接处未安装到位造成漏水、保温不好冻坏管路、软塑料管因老化或受热变形堵塞造成循环不畅、太阳热水器安装固定不牢靠被大风刮倒、没有考虑防雷造成雷击、辅助电加热器没有过热保护或电路导线漏电等等均为常见故障。