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佘山天安别墅住宅小区位于上海西郊的佘山风景区，是由天安集团下属的上海佘山乡村俱乐部有限公司投资开发的花园式绿色别墅社区。一期98栋别墅全部配置了分体承压二次回路太阳热水系统，并已于2004年9月完工。佘山天安别墅的太阳能项目是联合国“太阳热水器与建筑一体化试点示范项目”之一，在国内外专家和同行的指导帮助下，笔者负责并完成了该太阳热水系统，设计方面的作法和体会与各位同行探讨。
太阳热水系统设计
系统设计主要考虑的问题：太阳热水系统热水供应的可靠性；
优先利用太阳能源，当太阳能不足时，再利用辅助能源补充加热；
太阳热水系统运行方式的合理性、先进性、可靠性；
控制系统的全自动化、智能化、先进性、可行性；
太阳能系统的布局摆放与建筑物的协调性，日常维护检修的方便性等；
在保证工程质量的前提下，尽可能降低工程造价，提高工程的性价比。
系统基本设计：
将系统设计成分体承压二次回路系统，既能方便地实现太阳集热器与建筑的协调，又由于采用了承压设计，可以全自动使用热水，方便可靠；
太阳能不足时，采用电热管作为辅助加热，以保证全天24小时用热水的可靠性；
太阳能循环回路传热介质采用防冻液，避免出现结冰胀裂和结垢堵塞等问题；
选用平板太阳集热器，以便于实现太阳集热器与坡屋面房顶的协调性；
采用德国西门子公司的LOGO可编程控制器，实现太阳能系统的全自动化、智能化；
选用了搪瓷承压水箱，注意解决水箱内胆的电化学腐蚀问题。
设计关键点说明：
解决阴雨天太阳能产热水不足等问题的设计。对于采用电辅助加热来说，由于电加热的功率不可能太大，不能瞬时产生出足够的热水量，因此我们需要预先加热，将预先加热的热水贮存起来备用。但如果预先储备热水，就需要优先利用太阳能源，仅仅让电加热补充不足的部分。只有这样，才能真正达到节能和降低能源费用的目的。我们在水箱的上下部分别设置了电辅助加热。水箱上部的电加热永远处于值班状态，当水箱上部的水温低于设定值时（一般设定在55－60℃），上部电加热就自动启动，当水箱上部的水温达到设定值时，上部电加热则自动停止。这样就保证了全天24小时供应热水。而水箱下部的电加热则由系统的智能控制器根据优先采用太阳能加热的原则，自动判定是否需要启动或停止。为此专门设计了特殊的太阳能水箱和专用控制器，从而实现了既能优先利用太阳能，又能确保热水供应。
防止承压水箱内胆产生电化学腐蚀的设计方法。目前搪瓷内胆电热水器经过多年的实际使用，证明是可靠的。但如果在搪瓷水箱内加入铜换热盘管，由于铁比铜活跃，铁与铜在水中就有可能发生电化学反应。其中铁是阳极，铜是阴极。铁会失去电子逐渐被消耗掉。因此，水箱内胆没有被搪瓷覆盖的地方就有可能被击穿漏水。由于水箱的成本很高，一旦漏水而更换水箱，将带来很大的经济损失。鉴于上述原因，我们专门开发了能够避免上述电化学反应发生的换热泵站。其优点是不需要在水箱内增加铜换热盘管，从而避免了承压水箱的电化学腐蚀；并且由于采用了高效的不锈钢板式换热器，换热效率明显高于铜换热盘管。上述改进措施，虽然增加了太阳能系统的设备成本，但可靠性和使用效果明显改善。
设计体会
太阳热水系统设计应体现优先利用太阳能为原则，并确保热水供应的可靠性。要实现上述目的，必须重视系统的智能自动控制问题。
各种配件的标准化设计和生产是目前急需解决的问题。太阳热水系统的一些关键配件如承压水箱和控制器等专业性很强，且生产设备投资较大。只有实现了标准设计和生产，才能保证质量和较低成本，从而实现太阳能系统的可靠和降低系统成本。
（北京北方赛尔太阳能工程技术有限公司 杨金良）
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