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  • 美国太阳能热水工程概况

    在许多住宅,商业,机构和联邦设施中,水加热占能源消耗的很大一部分。在全国范围内,大约18%的住宅建筑能耗和4%的商业建筑能耗用于热水。太阳能热水系统使用太阳的能量而不是电力或天然气来加热水,可以有效满足80%的热水需求,而无需燃料成本或污染,并且运营和维护(O&M)支出最少。当前,太阳能热水仅占潜在热水市场的不到1%(大约1%的住宅建筑具有太阳能热水,满足了每座建筑的三分之二的热水需求)。
    太阳能热水系统可在全美国有效使用,其设施应具有适当的朝南的屋顶或附近无阴影的地面以安装集热器。各种建筑类型都可以利用太阳能热水系统,包括游泳池,住宅,酒店,洗衣房,医院,监狱和厨房。对于具有以下特征的设施,太阳能热水系统是最具成本效益的:
    全年的热水负荷是恒定的(夏季不空置)
    整个星期的热水负荷是恒定的(每天使用太阳能)
    用于加热水的燃料成本很高(例子包括电力(占水加热市场的46%)和丙烷(占偏远地区的2%))
    阳光明媚的气候(很有帮助,但不是必需的,2003年,三个最大的市场是佛罗里达,加利福尼亚和新泽西)。
    本概述旨在为考虑将太阳能热水技术作为新建筑项目或重大装修的一部分的联邦机构提供具体细节。
    描述
    太阳能热水系统由几个关键组件组成,包括:
    太阳能集热器
    蓄热
    系统控制/控制器
    一种备用的常规热水器。
    太阳能热水是一种可靠的可再生能源技术,用于加热水。阳光照射并加热集热器或实际储罐中的吸收器表面。传热流体或实际要使用的饮用水流经连接至吸收器的管道,并从吸收器中吸收热量(带有独立传热流体回路的系统包括一个热交换器,该热交换器随后会加热饮用水。 )热水需要存放在单独的预热罐或常规热水器罐中。如果需要额外的热量,则可以通过常规的水加热系统由电或化石燃料提供热量。
    通常需要蓄热以将间歇性太阳能资源的时间与热水负荷的时间耦合起来。通常,每平方英尺收集器面积有1至2加仑的存储水就足够了。如果使用负载侧热交换器,则存储可以是饮用水,也可以是非饮用水。对于小型系统,通常以搪玻璃钢罐的形式存储。
    主动系统具有“ Delta T”(温度差)控制器,用于启动和停止泵。如果太阳能集热器出口的温度超过储罐底部的温度一个设定值,例如6°C或42.8°F,则控制器启动泵。当该温度差降至另一个设定值(例如2°C或35.6°F)以下时,控制器将停止泵。如果储罐中的温度超过第三设定值(例如90°C或194°F),则控制器还将具有关闭泵的上限功能。由于增量T控制器的简单性和低成本,明智的做法是使控制独立于任何整个工厂的能源管理系统,尽管希望包括一些系统性能指标,
    太阳能热水器通过将水预热到传统热水器来节省能源。太阳能家用热水系统通常设计成能满足40%至70%的水加热负荷。通常仍需要备用常规加热器来满足峰值热水需求的100%,尤其是在阴天或太阳能系统停机使用时。
    技术类型和成本
    收藏家的类型
    尽管所有的太阳能热水系统都使用相同的基本方法来捕获和转移太阳能,但是它们采用了三种区分不同收集器和系统的特定技术。这些区别很重要,因为某些类型的收集器和系统可以最好地满足不同位置的不同热水需求。
    太阳能热水系统中使用的材料和组件取决于预期的工作温度范围。
     
    低温系统(脱胶)通常在低温下运行,最高可比环境温度高18°F(10°C),并且最常用于加热游泳池。通常,水池的水比空气要冷,并且使集热器绝缘会适得其反。低温收集器由聚丙烯或其他具有紫外线稳定剂的聚合物挤压而成。泳池水的流道直接模制到吸收板中,泳池水通过泳池过滤器循环泵循环通过收集器。截至2004年,泳池加热器的价格为10到40美元/平方英尺。
     
     
    未上釉的低温太阳能集热器的小样本,显示出流道和总管。
    中温平板集热器的小样本,显示盖玻璃,绝缘材料,铜吸收板和流道。
    中温系统产生的水比外界温度高18°F至129°F(10°C至50°C),最常用于加热生活热水。但是,也可以将中温太阳能集热器与风扇强制对流线圈或辐射地板配合使用,以进行空间加热。 (责任编辑:2138com太阳集团)
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