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平板太陽能集熱器如何防凍?

我國北方冬季夜間的最低溫度可達-10℃~-40℃,平板式太陽能集熱器中的存水會凍結,導致集熱板脹裂破損。過去的做法是,入冬后將水排空,停止使用;但是,這樣不但造成太陽能利用率低,而且會加速材料的腐蝕,縮短了集熱器的使用壽命。下面介紹幾種常見的熱水器防凍措施。

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1. 自動補熱


        在平板集熱器的下聯箱內,裝一根絕緣良好的電熱絲,并設置溫度敏感元件。當水溫降到0℃時,敏感元件發出信號,通過放大器合上電熱絲電路上的開關,使它對水加熱。這根電阻絲的功率可以很小,只要能保證集熱器中的水不結冰即可。


        對于1㎡的集熱器,在-15℃的環境溫度下保持不結冰,所需功率僅為1.2 W。當水溫超過1℃或2℃時,溫控裝置便發出信號切斷電源。這種方法要消耗少量電能,一般適于氣溫不太低的地區。


2. 落水式強迫循環系統


        這種系統將集熱器放在貯水箱上方,貯水箱有通大氣的開口,系統最高點設有通氣閥,由溫度差起動器控制系統中的循環水泵的運行及通氣閥的動作。

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1)當水箱底部和集熱板間的溫差超過規定的上限位時(水箱溫度+ △t上< 集熱板溫度),通氣閥閉合,水泵起動;


2)當溫差低于規定的下限值時(水箱溫度 > △t下+ 集熱板溫度),水泵停止,通氣閥打開,集熱器中的水靠重力作用全部迅速返回水箱。一般的大型太陽能熱水器系統常常采用這種方式防凍。



3. 采用防凍液的復合回路系統


        這種系統有兩個回路,一個回路由集熱器和換熱器所組成,此回路中使用不凍結的傳熱介質,它可將集熱器收集到的太陽能通過換熱器傳遞給水箱中的水。這一回路一般采用強迫循環,對于一些小型系統,也采用自然循環方式。另一個回路是供熱水回路,通過這樣達到防凍目的。

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  常用的防凍傳熱介質的種類很多,如乙醇、乙二醇、丙三醇等醇類水溶液,以及硅油、芳香族和烴油等有機油類等。選用防凍液時,除了考慮凍結溫度外,還應考慮防凍介質無毒,成本低,與集熱器、換熱器材料不發生腐蝕,以及防凍介質的熱物性等。在自然循環的防凍介質回路中,換熱器、集熱器及循環管內的阻力與熱容大小要適當。


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