做太陽能供暖,國内常用的是橫插真空管集熱器,做法有排空和非排空兩種。鐘愛設計排空系統的一方給出的理由是:一、減少熱損。二、室外集熱器連接管道無須考慮加裝伴熱帶。反對方認為:一、排空會造成氣蝕現象,加速聯箱内壁的老化。二、不加伴熱帶解決防凍的辦法有很多,為什麼非要做排空?
業界這兩種聲音是公說公有理,婆說婆有理,吵的不可開交。那麼,排空系統究竟能不能降低熱損呢?我的答案是:不一定!
理想狀态下,真空管太陽能集熱器供暖排空系統可以排空集熱器中大部分的水,使其儲存在水箱中,用于夜間供暖用熱。實際上,橫插真空管排空系統所能排出的水量非常有限,因為真空管中,約有2/3的水是無法排出的!
為什麼會這樣呢?
因為隻要你注意觀察,你就會發現,在橫排聯箱中,真空管管口和尾端沒有處在同一高度上,所以真空管内低于管口最低點的水是無法通過自流排出的。
橫排聯箱排空後真空管内的殘留水
主張排空的人認為,從理論上來說,排空總比不排空好吧?就算系統排空水量隻能占到外系統總水量的一半,也總比全部放在外邊讓自然降溫要好一些吧!
說實話,我并不贊成上述理論,我們都知道,集熱器的熱損很大程度上取決于集熱器内部溫度與環境溫度的溫差。舉個簡單的例子,假設我們的供暖末端為地暖,最低供暖水溫為35℃,暖氣回水溫度為30℃,排空時,太陽能集熱器水溫為60℃,環境氣溫為-20℃,則外系統有一半的水的計算溫差為80℃,熱損為80乘以1/2外系統循環水量再乘以集熱器導熱系數。不排空時,熱損為50乘以外系統循環水量再乘以集熱器導熱系數。
光從上述數據看,似乎排空要比非排空好一些,然事實也并非完全如此,仍以上述案例為例,太陽落山排空時,水箱儲存的可用熱量等于30乘以1/2外系統循環水量。不做排空時,則太陽能集熱器及水箱中儲存的可用熱量為30乘以外系統循環水量,你感覺哪一個會用的時間更久一些呢?
所以,我們在設計太陽能供暖系統時,不要死搬硬套,而是要根據不同的末端,不同的地域,不同的建築,設計出最為貼近用戶需求的供暖方案。
題外話:橫排聯箱,排空系統怎麼做才更為合理呢?起碼應排掉真空管中90%的水才算比較合理。有人說,這簡單呀,把真空管的尾端墊高一點不就解決了嗎?說實話,這還真不行,因為這不利于冷熱水循環,最簡單的辦法是,在真空管最底部插一根管子,另一頭插入聯箱,并使管子在聯箱内向下彎曲,聯箱内管子開口端低于真空管内管子開口端10cm,這樣在做排空時就可以利用虹吸原理将真空管中的水吸出來,再也不用擔心熱量損失和儲存的熱量不夠用了。
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