摘要：本文主要对太阳能热水系统原理及分类进行了技术分析，并综合探究太阳能热水系统在酒店中的应用。
关键词：太阳能；热水系统；酒店；辐射
太阳能是一种长期的免费清洁能源，具有先天优势，但太阳能热水系统若在光照不足和阴雨天气就无法提供正常的生活热水供应。为解决全天24h热水供应问题，就需增加额外的辅助热源。将太阳能加热热水系统运用在酒店项目中，需保证热水系统具有高度的稳定性，并且不受天气因素影响；因此系统的选择，集热器类型的选用，都应当在设计之初加以考虑。
1太阳能热水系统原理及分类简介
太阳能热水系统是利用太阳辐射作为能源进行加热的热水系统，系统主要包括集热器、系统管路及换热设备，其按加热方式可以分为直接式和间接式两大类。直接式系统的生活热水水源直接流经太阳能集热器，经集热板加热后回流至储热水箱中，供生活热水使用。间接式系统的生活热水不由太阳能集热器直接加热。太阳能集热器与循环回路为闭式，循环回路中的工作介质为非普通生活用水（如氟利昂、丙二醇、蒸馏水等）；生活热水系统通过热交换器与热媒进行换热。系统一次侧不会产生阻塞，适用于各种不同的水质及大型系统。
1.1集热器的基本原理
太阳能集热原理是通过吸热板吸收太阳的辐射能量，再传导给管内的工质，从而提高工质的温度，即通过集热板把太阳能转化为热能。太阳能热水系统由集热系统（太阳能集热板）、储热水箱、辅助热源、管道系统、控制系统和相关附件组成。
1.2集热器分类
集热器通常分为两类：平板型太阳能集热器及真空管太阳能集热器；真空管型太阳能集热器则包括全玻璃真空管、热管式真空管和U型管式真空管。
（1）平板型集热器
平板型太阳能集热器是集热器的传统形式，其吸热面无隔热功能，虽然可安装玻璃板作隔热处理以减少热量散失，但太阳辐射经过玻璃面时亦会有折射损失。集热器的集热效率很大程度上受安装角度的限制，安装角度根据使用情况的不同，通常选用当地纬度±10°。根据平板型太阳能集热器的特点，系统可采用串联/并联/串并联方式连结集热器模块进行组合；而集热器内的金属导管使其可用于承压闭式热水系统。
（2）真空管式太阳能集热器
真空管太阳能集热器的主要组件为真空管，其内部的真空条件可有效地防止热量散失，而圆型的玻璃截面可从不同角度透射太阳辐射。对于全玻璃真空管，其管内作为吸热面及传热液体流经的热管为同心玻璃管；热管式真空管则是由普通真空管延续设计出，其主要差别在于真空管内部的热管材质，增加了导热性；金属质u型管式真空管，避免了双真空结构带来的一系列问题，并使其可用于承压闭式热水系统。真空管式集热器可调整自身安装方式（可采用竖向／水平插管式）以配合建筑及景观的规划。竖向插管式集热器水平铺设比正常情况下集热效率略有降低，水平插管式集热器水平铺设则对集热效率影响很小。
（3）集热器性能
随着太阳能热水系统在我国的推广，以上各类型的集热器均得到广泛采用。真空管式集热器有其易碎的不足；然而基于生产成本因素，全玻璃真空管价格较为便宜。而针对热损失系数比较，在吸热体与周围环境温差较大时，全玻璃真空管集热器的转换效率相对较高。
1.3技术分析
（1）集热系统
自然循环系统。自然循环系统是指太阳能集热系统仅利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差进行循环，也称热虹吸系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自然循环系统一般为直接式系统，不宜在北方使用，而且集热板面积不宜大于50m²，单个系统规模不能过大，在供应规模较大时只能分为多个小系统组合应用。自然循环系统一般可以采用单水箱和双水箱两种不同形式。
直流式系统。直流式系统是利用控制器使传热工质在自来水压力或其他附加动力作用下，直接一次流过集热系统加热后，进入储热水箱或热水处的非循环太阳能热水系统。
强制循环系统。强制循环系统是指利用温度控制器和机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热板进行循环的太阳能热水系统。强制循环系统的形式较多，主要有直接式和间接式，又可以分为单水箱和双水箱方式。如果采用单水箱，在用热水的同时，冷水也迸入热水箱，但是加热过程完全在白天，使用热水主要在晚上，从而造成水箱温度不稳定。因此，为了保证水温稳定，宜采用双水箱。
（2）贮水箱的设计
太阳能热水系统贮水箱的容积既与太阳能集热板的总面积有关，也与热水系统所服务的建筑物的要求有关，应根据太阳能的集热过程曲线和用水过程曲线综合确定。一般来说，应该等于全天的热水用水量。
（3）辅助加热
集中供热系统一般采用燃油（气）锅炉、电热水锅炉或热泵，当条件许可时，可以采用工业余热、废热、地热。分户供热一般采用容积式燃气热水器、即热式燃气热水器、容积式电热水器，为了避免耗电功率过大，不宜采用即热式电热水器。
（4）系统集成
太阳能热水系统按其集热、储热和辅助加热方式分为三种：
分户式即分户集热、储热、辅助加热；集中式即集中集热、储热、辅助加热；半集中（集中分户）方式即集中集热、储热，分户辅助加热。
2酒店中太阳能热水系统的应用
2.1酒店热水使用特点
作为建筑能耗主要组成部分，高质量的热水供应也是酒店服务质量好坏的标
志之一，因此，研究酒店热水使用的特点，对完善热水供应设计、降低设备能耗、提供供水质量有显著意义。
我国对于酒店生活热水供应特点的研究大多停留在静态情况，即给定用水量指标，介绍耗热量计算方法等，这些只适用于热水设计工况，难以描述酒店用热水的动态特性。国外学者主要采用现场实测的研究方法，即选择合适的测点并布置流量传感器，每15分钟计算测试平均值，每个测点的测试周期为1年。学者通过采集大量数据，进行分析统计得出结论，其数据来源真实，测试结果可靠性高。利用该方法，国外学者得到了酒店热水应用与气候、建筑规模、人口年龄等因素的影响关系。热水供应耗热量呈现出一定的季节不平衡性，总的表现是冬季的热水用量要高出夏季20％左右，酒店热水用水高峰主要集中在6：00～8：00和20：00～22：00两个时段。酒店类建筑热水要求全天24小时不间断供应，且要求水温稳定，等待时间短，而太阳能蓄热系统最大的特点就是不稳定性，因此在酒店太阳能热水系统中可靠的辅助热源是必不可少的。
2.2具体使用
在我国南方，太阳能热水系统一般采用变流量定温放水的直流式，热泵热水系统采用热泵加热水箱和热水储热水箱组成的定温放水系统。热泵热水系统有热泵加热水箱和热水储热水箱，每加热一箱水都是从冷水初始温度到设定温度，达到设定温度的热泵热水直接进入热水储热水箱，减少了很多冷、热混合水所带来的热损失，其控制系统虽然较复杂，但是比较节能高效，更为重要的是保证了热水储热水箱内的水温稳定。
由于太阳能热水受天气影响较大，热泵制热时间较慢，为了使整个系统既能高效运作，又要保证供水的稳定，应该根据酒店热水用水特性设计控制程序。集热板的面积一般按1m2／人考虑，这个系统的投资较大，以集热板为计算基数，大约为2500元/m2，系统使用寿命约为15年，静态投资回收期约为6年。
3结语
我国太阳能热水系统的应用日趋广泛，但针对大型酒店项目内的集中热水供应系统设计的太阳能集热系统相对较为粗糙；笔者认为此类项目的太阳能热水系统设计，仍需借鉴已运营的良好酒店项目案例作深入探究。
参考文献：
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[2]罗存金．大连港某酒店太阳能集中供热水工程的设计[J].才智.2009（18）：54—55.
论文作者:张汉敏
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/19
标签：热水论文; 太阳能论文; 系统论文; 真空管论文; 水箱论文; 酒店论文; 循环系统论文; 《基层建设》2016年12期论文;