窗戶型溫室太陽能開水熱水系統(tǒng)有哪些?
窗戶型溫室太陽能開水熱水系統(tǒng)
太陽能開水熱水系統(tǒng),可從窗戶上同時供給家庭所需的開水和熱水兩種水。其特點是將日光溫室改造成多重溫室,并安裝在建筑物窗戶外面下端的墻壁上,集熱器和開水箱放置于該溫室內,而熱水箱則放于室內或陽臺內,并用軟管與集熱器連通。于是集熱器內的水被太陽光曬熱后,通過對流,將熱水箱中的水加熱,并通過管道自動通往盥洗間等用水處。
不同功用的熱水需要
每個家庭所需熱水可分為兩類:—類是低溫熱水,主要用于洗澡、洗衣等。另—類是開水或高溫熱水,也可統(tǒng)稱廚房用水,用于直接飲用、做飯等。低溫熱水對水質、水溫的要求都不高,水溫40℃左右即可,水箱等可用廉價的鍍鋁鋅鐵板。這種熱水成本較低,但需要量較大,水箱容水量需80~150千克。
開水或高溫熱水對水質的要求較高,必須符合飲用水衛(wèi)生標準,因此水箱等必須由昂貴的不銹鋼或鋁合金材料制造。對水溫的要求也較高,需燒開或燒到七八十攝氏度(太陽光不強時)。這種熱水顯然成本較高,但需要量不大,一個三口之家每天10千克左右足夠,五口之家每天十幾千克也已足夠,相當于普通家用小水桶一桶水。從衛(wèi)生角度要求,廚房用水應包括洗碗洗菜等所用低溫熱水,這時可用開水或高溫熱水兌上冷水成為低溫熱水使用,也可用開水箱燒低溫熱水。
該系統(tǒng)就是根據上述實際需要設計制造的,其顯著特點就是將太陽開水器和熱水系統(tǒng)分開制造和分別使用,這樣既可以降低成本,又能滿足實際需要。
熱水系統(tǒng)的構成
窗戶型特殊溫室太陽開水熱水系統(tǒng)的基本結構是將多重溫室與窗戶有機結合。多重溫室安裝在建筑物的窗戶外面、窗戶下端的墻壁上,然后將太陽能集熱器和開水箱放置于溫室中,而熱水箱則放置于陽臺內或室內,具體結構見圖一、圖二。
圖一是該系統(tǒng)的側面剖面圖,多重溫室先由硬質材料(角鋼等)制成骨架,受光面由多層透明薄板或薄膜(1)構成(每兩層之間有空氣層,故稱多重溫室),它與由保溫材料制成的底面(2)、頂面(3)、背面(4)和兩個側面均連結在骨架上,構成一個封閉的多重溫室,側面呈梯形。背面(4)為豎直的平面,與窗框(5)的下半部或窗戶下端墻壁(6)的外表面密切接觸并用螺釘固定牢固。
多重溫室可以與陽臺內連通,如圖一,將溫室背面(4)處的窗玻璃去掉,背面(4)的板子也去掉,只剩下四周的邊框與窗框(5)連結。這樣,室內或陽臺內的空氣可以與溫室內的空氣互相對流,但溫室內和室內空氣與室外空氣互不流通。這一般適用于陽臺的窗戶,因下端墻壁(6)較矮,離地面(26)只高0.5m~0.6m,可以不動墻壁。
多重溫室也可以與室內不連通,背面(4)緊貼下端墻壁(6)并將室內空氣和溫室內空氣隔開,互相不能對流,而溫室內和室內空氣與室外的空氣仍互不流通。這一般適用于辦公室和家庭中無陽臺的窗戶,因下端墻壁(6)較高,離地面(13)高1.2m左右。
將太陽能集熱器(7)、(14)傾斜放置于自己的多重溫室內,見圖一。它的正視圖(從陽臺內看窗外的正視圖)如圖二:兩個(或多個)集熱器(14)通過軟管(12)(穿過墻壁或窗戶)與室內的熱水箱(9)相連,而另兩個(或多個)集熱器(7)與開水箱(8)直接相連。
該裝置的工作原理如下:太陽光透過多層透明薄板或薄膜(1)照射到集熱器(7)和集熱器(14)上并將其中的水加熱,這些熱水再通過密封軟管(12)與熱水箱(9)中的冷水對流循環(huán),將冷水加熱。實驗已證明,該裝置可以—年四季都將開水箱(8)中的冷水燒開。
而將太陽能開水系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)分開制造和分別使用,還表現在水箱的安裝位置及使用方式,見圖二。容水量80~150千克的保溫大熱水箱(9)安裝在室內或陽臺內窗戶上挨天花板的墻角處(這樣可以產生較大的下流壓力),有與它連通的管道挨著墻壁穿過里面房間通往盥洗間等用水處,并與自來水管連通。只需合理控制開關,就既可自動流下熱水、又可將自來水冷水自動灌入水箱(9),用水、上水都極為方便。盡管系統(tǒng)規(guī)模較大,但水箱(9)、各種水管、開關等都只使用耐40℃左右低溫的廉價材料和工藝制造,故成本很低,約300~400元/套。
而容水量較小的開水箱(8),則安裝在溫室內,與集熱器直接連通為一體。集熱器(7)的下端還連接有出水軟管(15),見圖一,可直接流下開水或高溫熱水,灌入家用保溫瓶,提到廚房等處使用。也有管道將它與自來水管連通,同樣開關一開即可自動灌入冷水。即用水、上水仍然非常方便。盡管水箱(8)、水管、開關等都要用耐100℃高溫并符合飲用衛(wèi)生標準的、較昂貴的材料和工藝制造,但因規(guī)模小,每個家庭只需要十幾千克開水就已足夠,因此成本仍然較低,約200~300元/套。
優(yōu)越的品質保障
該裝置為家庭一年四季使用廉價的太陽能開水、熱水,找到了一個比較完善的解決方法。將溫室與建筑物結合來利用太陽能,是太陽能與建筑相結合的一種全新的方式。使用位置從房頂轉到陽臺或窗戶上,實屬家庭使用方式的重大變革?,F與真空管作全面的比較,簡述該裝置的優(yōu)越性。
能同時產生開水和熱水兩種水而真空管太陽熱水器只能產熱水一種水,比該裝置缺少一種產開水的功能。
總成本不到真空管的50%溫室內的環(huán)境極為干燥、穩(wěn)定,不受風雨雪等任何外界因素的影響,因此對集熱器的材料、強度、制造工藝等各方面的要求都可大幅度降低,可用平板集熱器,而且只需用簡單較薄的保溫層。這樣,集熱器成本僅100元/平方米左右,整個太陽能熱水系統(tǒng)(容水量80千克~150千克)的總成本僅300~400元左右,不到同樣容水量的真空管太陽熱水器(相應成本為800~1000元)的50%。
安裝、日常維護、維修簡單這一切都可在家里的陽臺窗戶上進行,專業(yè)工人安裝該裝置像安裝窗簾一樣簡單,日常維護(例如擦去溫室外頂面的灰塵)相當于擦玻璃窗。而對真空管太陽熱水器,則需請專業(yè)人員在屋頂完成。
使用壽命長由于在溫室內干燥、穩(wěn)定的環(huán)境中,不會受風、雨、雪、潮氣、冰雹等外界因素的影響,材料不易損壞,因此使用壽命也比真空管長。本裝置是非玻璃集熱器,不存在炸管問題,可以將熱水甚至開水放完后,立即上冷水。且這時熱效率還很高,因為集熱器和環(huán)境的熱量會全部向溫度低的新上冷水倒流。而玻璃真空管則較易炸管。
不影響住宅區(qū)外部環(huán)境的美觀整個樓房各住戶的多重溫室可以按統(tǒng)一標準伸出窗外,并可將外表裝飾得很美觀而不影響住宅區(qū)外部環(huán)境。相比而言,真空管太陽熱水器安裝在房頂則有可能影響外部環(huán)境的美觀。