韩 宇

目前生活热水与冬季采暖多采用水系统，冬季为防冻介质循环或者系统排空处理，冬季很可能造成系统因冻结而漏水，采用空气作为太阳能系统的循环的介质，可以直接解决系统因冻结造成的漏水。采用空气作为介质可以直接给室内供应热风，通过自动控制调节供热量，多余热量存储于水箱内。

传统太阳能热水系统均以液体尤其是水作为传热、贮热介质，存在“冬季易冻、夏季过热、易漏、易腐蚀、寿命短”等缺陷和弊端，在寒冷、缺水、电力供应不足的地区尤为突出。而恰恰是这些经济发展相对滞后、自然环境相对恶劣的地区，是太阳能资源丰富，采暖与热水供应需求大的地区。太阳能供热工程系统迫切需要从技术上彻底解决工程的“安全”与“寿命”两大难题。

本系统包括两个小系统：热风系统和热水系统，通过手动风阀的切换进行两个系统的切换，整个系统主要由空气集热太阳能、风机、气水换热水箱、风道、循环泵等组成。

热风系统原理：空气式太阳能集热器的选择性膜层吸收太阳光，转换为热量，通过风机循环，将真空管收集的热量直接传送至室内采暖，多余的热量存在蓄热水箱当中。

热水系统原理：空气式太阳能集热器的选择性膜层吸收太阳光，转换为热量，通过风机循环，将真空管收集的热量与特制的水箱，直接与水箱中的水进行热交换，逐步将水箱内的水加热，达到满足地暖采暖及洗浴温度。

系统运行原理说明

太阳能热风+热水采暖+生活热水系统运行原理说明

（1）太阳能热风采暖模式

1）风阀控制：风阀FA1 关闭，FA2、FA3 打开

2）热风采暖：当集热器出口温度T1 ≥60℃（可调）且室内温度≤18℃（可调）时，集热风机FJ 启动，系统进入热风采暖模式；当集热器出口温度T1 ≤50℃（可调）或室内温度≥20℃（可调）时，集热风机FJ 停止运行。

（2）太阳能热水采暖模式

1）风阀控制：风阀FA1 打开，FA2、FA3 关闭；

2）气水换热循环：当集热器出口温度T1 与水箱温度T2 的差值大于某一设定值T=15℃（可调）且水箱温度T2 ≤50℃（可调）时，集热风机FJ 开始运行，当集热器出口温度T1 与水箱温度T2 的差值小于某一设定值T’=10℃（可调）或水箱温度T2 ≥60℃（可调）时，集热风机FJ 停止运行。

3）热水采暖：①当水箱温度T2 ≥50℃（可调）且室内温度T3 ≤18℃（可调）时，地暖循环泵P1 开始运行；②当水箱温度T2 ≤35℃（可调）且室内温度T3 ≥20℃（可调）时，地暖循环泵P1 停止运行。

（3）非采暖模式

1）风阀控制：风阀FA1 打开，FA2、FA3 关闭；

2）气水换热循环：当集热器出口温度T1 与水箱温度T2 的差值大于某一设定值T（可调）且水箱温度T2 小于50℃（可调）时，集热风机FJ 启动，当集热器出口温度T1 与水箱温度T2 的差值小于某一设定值T’（可调）或水箱温度T2 大于50℃（可调）时，集热风机FJ 关闭。

本系统白天收集太阳的热量直接供热，如果房间温度已经足够则可以把热量存入系统的水箱中，夜晚或者阴雨天时继续提供热量。如果遇到连续的阴雨天还需要采用辅助热源，一般家庭可以采用电暖器给予辅助加热。

本设计方案采用热风作为循环介质较好的解决了冬季水系统冻结的问题，裸露的大部分设备都为空气介质，对-30℃以下的低温有天然的优势，相对加入防冻介质的水系统因为防冻介质的加入可能对系统造成腐蚀，另外因为漏水、补水可能造成防冻介质的组成比例变化，经过一段时间运行，防冻温度自然不能达到要求，最终导致系统冻结，或者腐蚀漏水。

图1 太阳能热风、热水采暖系统原理示意图（本图不代表实际安装方式）