第2章 集热器及系统集成与安装常见问题案例分析

引言

集热器

由第1章太阳能热水系统概述可知，常用的太阳能集热器主要分为平板太阳能集热器和真空管太阳能集热器。真空管太阳能集热器又可分为全玻璃真空管集热器、U形管集热器、全玻璃真空管内插热管集热器、玻璃-金属热管集热器、全玻璃热管集热器。这些不同类型的太阳能集热器有各自的优势，也有各自的不足，如何选择，又该如何设计，并没有一概而论的最佳途径，只有根据工程所在地的气候环境、工程特点、用户实际使用情况而定，并经过多方面比较、反复计算，才能找到最适合的设计类型。

太阳能集热器系统由集热器组、集热器支架、支架承重基础等组成。集热系统设计安装主要包括集热器面积（数量），集热器摆放形式、朝向、倾角与集热器之间连接，集热器支架和基础计算等内容。

设计人员在进行太阳能集热器形式设计时，应采用集热器采光面最大、光照集热面最大的方式进行集热器朝向和摆放角度设计，以利得到最大的温升和产热效果。太阳能集热器要尽量放置在离水箱近一点的位置，以减少太阳能集热器与水箱之间管路的长度，降低热损失。对于自然循环系统，太阳能集热器的位置应低于水箱。对于回流防冻系统，太阳能集热器的位置必须高于回流水箱。对于开式系统，当太阳能集热器的位置高于贮热水箱时，太阳能集热器与水箱之间的循环泵扬程需要增加这部分高差阻力。当太阳能集热器的位置低于贮热水箱且高差超过5m时，如果采用全玻璃真空管，集热器将不能直接承受水箱造成的静压。

系统集成

系统集成是太阳能热水系统设计中的核心。实际应用中，由于设计人员或者建设使用单位对各种太阳能集热器的特点了解不够，认识不足，或者设计人员明知道建设使用单位提出的太阳能热水系统设计要求不切实际，但因对方强势，不敢讲明自己的观点而选择顺从，最终使自己迷失了设计方向，陷入被动。从而在设计、安装和使用中经常会发生太阳能集热器类型选型有误，安装不当，或者因为运营维护管理欠缺的问题，导致太阳能集热器使用效率低，达不到设计工况而不能充分发挥优势，甚至被贴上太阳能热水系统运行不可靠的误解标签，最终被停用。

有经验的设计人员，往往会先就建设使用单位安装太阳能的目的、系统要达到的效果等问题进行沟通，在与建设使用单位沟通的过程中，逐渐获得对方信任，也就更有利于讲明自己的观点并获得认可，从而让双方的目标更容易达成一致，也更容易实现。

对于讲求实用、希望采用最实惠的太阳能方案解决洗浴热水供应问题的建设使用单位，太阳能热水系统集成的设计原则应该是技术成熟、运行可靠、经济实用、方便高效。

对于有经济实力、除满足热水需要外，还希望通过太阳能热水工程能够提升品位和实力、树立工程形象的建设使用单位，太阳能热水系统集成的设计原则应该是技术新颖、别致高端、时尚潮流、体验示范。

对于为了达到或符合某些规定，必须安装太阳能而又希望尽量少花钱的建设使用单位，太阳能热水系统集成设计的原则应该是造价低廉、符合要求。

对于宾馆、学校，为便于管理，多采用集中太阳能热水强制循环系统。这类系统可以不受太阳能集热器和贮热水箱位置、集热器数量、管道路径等因素影响。设计这类系统，要尽量选择成熟的运行和控制方式，并考虑极端情况下的应急处理手段和措施。

对于家用和小型单位，如果贮热水箱的位置可以高于太阳能集热器，自然循环系统是最佳选择，它可以消除动力系统对太阳能热水系统运行的影响，使系统运行更简单、可靠。其后期使用出现问题的概率要明显小于强制循环的太阳能热水系统。

从投资成本角度考虑，开式直接加热太阳能热水系统成本低。对于注重热水品质的建设使用单位，可选择闭式承压直接太阳能热水系统，或者选择通过换热器将水加热的间接太阳能热水系统。设计时，应根据当地水质硬度确定采用直接加热形式还是间接加热形式。

系统安装

设计人员在进行大部件设备就位、固定设计时，应将设备自身重量、运行重量和影响设备负荷的各种因素考虑清楚，确保所选用的固定设备安装件安全稳定。随着经济水平的提高，闭式承压太阳能热水系统将是今后发展的潮流。

太阳能热水系统专业安装分包单位要加强与工程总包单位、各施工分包单位的定期沟通，熟悉各专业分包进场施工时间，妥善安排本专业各项施工计划，并及时告知总包单位。总包单位要切实做好现场总协调，避免太阳能热水系统安装与工程施工总进度脱节的问题。

分包单位在进行太阳能热水系统专业施工时，也要严格按照施工规范、施工验收标准进行分部施工，杜绝管道安装反坡、上下循环管道接反、连接管道长度过长或过短的施工质量问题发生。