太陽(yáng)能熱水工程的控制系統(tǒng)——保護(hù)功能和其他附帶功能

　　一、保護(hù)功能

　　1.防止真空管炸裂保護(hù)

　　真空管炸裂是早期真空管熱水工程較常遇到的問(wèn)題，一般的太陽(yáng)能工程的真空管是橫放的，因?yàn)闄M放可以減少成本和減少集熱器的占地面積，但橫放的真空管最大的缺點(diǎn)就是管內(nèi)不能存水，一旦太陽(yáng)能集熱器缺水，真空管在太陽(yáng)光照下，幾分鐘內(nèi)溫度就可以達(dá)到200℃以上。這時(shí)，如果水又來(lái)了，200℃的玻璃遇到幾十度的水，就會(huì)爆裂。一般的情況下，只會(huì)爆裂一只真空管，因?yàn)榈谝粋�(gè)管破裂后，水大量流出，集熱器中的水位不會(huì)升高了，所以就不會(huì)碰到上端的真空管了。真空管炸裂后，水流失了，太陽(yáng)能熱水器就不能正常工作了。所以太陽(yáng)能工程需十分重視真空管的保護(hù)，人們?cè)趯?shí)踐中也想出了許多保護(hù)的辦法。

　　一般的控制儀都有設(shè)定80℃左右的溫度控制界限，當(dāng)集熱器處于無(wú)水狀態(tài)時(shí)，集熱器中的溫度超過(guò)控制界限80℃，太陽(yáng)能熱水器不進(jìn)水，只有當(dāng)集熱器中的溫度降到限定溫度以下時(shí)(比如到了晚上)，太陽(yáng)能熱水器才會(huì)進(jìn)水。

　　集熱器供水不足往往是循環(huán)水箱缺水造成的，為此，將循環(huán)水箱的出水口設(shè)定得高一點(diǎn)，這樣，循環(huán)水箱始終保留一定水位的水，就克服了因無(wú)水造成炸管的故障。

　　還有就是采用及時(shí)補(bǔ)水的方法，使得循環(huán)水箱始終滿水，如果可能的話，將循環(huán)水箱的水位控制到“高于真空管集熱器”的最高水位，在這種情況下，真空管內(nèi)任何時(shí)間都充滿了水，也就不會(huì)炸管了。

　　真空管的效率、壽命都要大于平板，所以，一旦解決了此問(wèn)題，就為廣大北方地區(qū)的用戶推廣太陽(yáng)能工程提供了方便。

　　2.電加熱器保護(hù)

　　太陽(yáng)能熱水器由于采用落水式的形式，早上上滿水，中午以后逐步使用，晚上加熱，如果此時(shí)太陽(yáng)能的水已經(jīng)用到一格或者將近用完，電加熱器已經(jīng)完全裸露在水面上，此時(shí)啟動(dòng)電加熱，就使得電加熱器通電以后溫度迅速升高，出現(xiàn)干燒現(xiàn)象，就會(huì)造成電加熱器的燒毀。盡管人們開(kāi)發(fā)了防干燒電加熱器，還有不怕干燒的石英加熱器，但實(shí)踐證明這些產(chǎn)品自我保護(hù)能力極差。所以要盡量避免這種電熱器裸露出水面的現(xiàn)象發(fā)生。當(dāng)前幾乎所有的太陽(yáng)能控制儀都帶有防干燒的功能，當(dāng)水位在兩格(50%)以下時(shí)，電熱水器不加熱;有的同時(shí)還啟動(dòng)進(jìn)水功能，將水補(bǔ)充到兩格以上再加熱。這樣就避免了電加熱器燒毀的事故。

　　3.防止大量漏水保護(hù)

　　太陽(yáng)能熱水器的故障較多的是：傳感器故障引起的水滿出來(lái)的現(xiàn)象，真空管破裂大量漏水的故障等，這些故障導(dǎo)致水源大量流失，給客戶造成經(jīng)濟(jì)損失。為此，相當(dāng)多種的控制器都具有防溢流的功能，一般太陽(yáng)能在電磁閥打開(kāi)后，15～20min就可以上滿水或者水位上升一格(約25%)以上。如果電磁閥開(kāi)啟30min水位仍然沒(méi)有上升一格，控制儀自動(dòng)關(guān)閉電磁閥，防止溢流現(xiàn)象的發(fā)生。

　　4.防止電熱帶起火保護(hù)

　　電熱帶是一種發(fā)熱元件，一般與太陽(yáng)能的上下水管貼在一起，防止水管在寒冷的冬天凍裂。因?yàn)殡姛釒Ы佑|的范圍較廣，一旦因老化等原因容易產(chǎn)生火災(zāi)，所以必須加上這個(gè)功能。它的動(dòng)作過(guò)程是：控制儀先向電熱帶通電10～15min，然后按用戶設(shè)定的延時(shí)時(shí)間10～90min，停止供電(停止加熱)，延時(shí)時(shí)間到，繼續(xù)加熱10～15min。這樣循環(huán)動(dòng)作直至用戶再次按下循環(huán)鍵，電熱帶加熱停止。這個(gè)過(guò)程可以避免電熱帶長(zhǎng)期通電，老化起火等惡性事故。

　　5.漏電保護(hù)

　　為防止在使用太陽(yáng)能熱水器時(shí)出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，大部分的太陽(yáng)能熱水器都有漏電保護(hù)功能。在太陽(yáng)能熱水工程中，漏電保護(hù)主要是通過(guò)在控制柜主回路中加裝漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　6.低水壓保護(hù)

　　這也是太陽(yáng)能熱水器經(jīng)常碰到的情況，客戶有時(shí)停水，水源斷了，有時(shí)自來(lái)水壓力不夠，使得電磁閥和水泵長(zhǎng)期通電，造成水泵、電磁閥的燒毀。它的動(dòng)作過(guò)程是：如果太陽(yáng)能電磁閥通電開(kāi)啟30min后，水位沒(méi)有上升l格，則控制儀進(jìn)入低水壓運(yùn)行模式，停止上水30min，然后再啟動(dòng)上水，反復(fù)循環(huán)運(yùn)行。

　　7.防凍保護(hù)

　　在北方或者有出現(xiàn)較為嚴(yán)重霜凍的地區(qū)，太陽(yáng)能熱水工程會(huì)面臨著凍裂問(wèn)題。防凍裂的方法是多樣的。

　　(1)溫控法：一般當(dāng)集熱器中的水溫低于5℃時(shí)，啟動(dòng)集熱循環(huán)水泵，將儲(chǔ)熱水箱中的熱水泵入集熱器中，使得集熱器溫度不會(huì)繼續(xù)下降。

　　(2)放水法：就是晚上將集熱器中的水放光，第二天再加上去。

　　(3)換熱器法：就是將集熱系統(tǒng)的媒介水換成防凍液，集熱器工作時(shí)通過(guò)換熱器將熱量通過(guò)熱交換器傳遞給水箱中的水，使水溫增加。

　　由于凍裂將給設(shè)備造成破壞，所以建議防凍的控制系統(tǒng)要十分可靠，同時(shí)還必要買取多重防護(hù)的手段，比如啟動(dòng)循環(huán)的控制系統(tǒng)和水泵是兩套的，同時(shí)動(dòng)作，如果一套失靈，還有一套仍然能工作等。

　　二、其他功能

　　1.保水功能

　　循環(huán)水箱和恒溫水箱的設(shè)計(jì)中，要考慮保水功能，也就是水箱里的水不能用光，一定要保存一部分。這樣集熱器和電加熱器才不會(huì)損壞。常用的辦法有兩種。

　　(1)水箱設(shè)計(jì)時(shí)，出水口定高一點(diǎn)，根據(jù)水的分層原理，可以用冷水將底部的熱水置換出來(lái)，供用戶使用。可以采用定時(shí)進(jìn)水和水位控制的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。

　　(2)采用隨時(shí)補(bǔ)水的機(jī)械式進(jìn)水方式，一旦水箱水位下降就補(bǔ)充。這種方式最保險(xiǎn)，操作也簡(jiǎn)單、可靠。但是熱水的溫度可能有所下降，它比較適合兩個(gè)水箱的工程。

　　2.呼吸功能

　　工程用的水箱是非承壓的，必須設(shè)置呼吸口，不然水箱就會(huì)被抽癟，一般呼吸口比出水口小一點(diǎn)，可以通過(guò)呼吸口來(lái)控制水位的高低等條件。建議水箱最好不要做成密封頂式的，密封式雖然保溫好，但水箱一旦出現(xiàn)漏水等故障就沒(méi)有辦法修補(bǔ)，給調(diào)試和日后的維護(hù)帶來(lái)很多麻煩。

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