太陽能熱水器的防凍解決方案

現(xiàn)市場上銷售的太陽能熱水器(系統(tǒng))分為一體機和分體機，主要的區(qū)別在于一體機的儲水箱和集熱器組合成一體，而分體機是儲水箱和集熱器分離。由于我國冬季南北溫差很大，因此，太陽能熱水器在北方冬季使用都有防凍問題需要考慮、解決。

一、儲水箱防凍主要方法：

①自動低溫保護(電加熱+溫控儀)。

當(dāng)儲水箱內(nèi)的溫度低于設(shè)定值時電加熱啟動，達到設(shè)定溫度時電加熱停止，此過程自動控制。這是目前很多廠家普遍使用的方法。

②放空防凍。

冬季來臨之前可將熱水器儲水箱中的水放空，并保持放水閥常開，這樣就不會使熱水器被凍壞。但此方法缺點是冬季無法使用熱水，影響生活質(zhì)量，不建議采用。

③真空管的抗凍性。

正常情況下真空管內(nèi)的水散熱很慢，就是結(jié)冰也是從下往上順序結(jié)冰(因為水溫不同比重就不同，在一定溫度范圍、現(xiàn)場情況下，真空管下部的水先結(jié)冰)，所以真空管不易凍壞。真空管有真空夾層，結(jié)冰速度非常緩慢，此項目在-20℃的實驗室得到驗證，多年來一體機在市場上的大量應(yīng)用也是有力的證明。但真空管夾層漏氣、真空度不夠或真空管玻璃應(yīng)力集中、微裂紋等質(zhì)量問題極易造成真空管被凍裂。

試驗結(jié)果證明真空管不易被凍壞，但不是說永遠凍不壞。眾所周知，水在4℃時密度最大，體積最小。在常壓下，水在0℃開始結(jié)冰，并且0℃的冰體積比0℃的水體積增大10%左右;結(jié)冰后，體積會隨著溫度的繼續(xù)下降而逐漸增大，所以，真空管內(nèi)的水結(jié)成冰后若繼續(xù)冷凍下去的話，遲早會被冰漲裂。通過實驗表明，在-20℃以下的冷凍室內(nèi)冷凍裝滿水的真空管，把口部保溫做好，抽真空度低的管子連續(xù)冷凍三天管子沒有發(fā)生損壞，但到第四天有個別管子開始因冰膨漲而破裂。

另外，經(jīng)實際使用證實，冬季北方下雪后，真空管長期被積雪覆蓋，易造成管子破裂，所以建議下大雪后有條件的應(yīng)盡快把集熱器上的積雪掃除(此工作要在有效保證操作人員人身安全的情況下進行)，可有效的保護真空管，這也是近幾年全玻璃真空管太陽能熱水器幾乎都不使用背板(反射板)，避免積雪的主要原因之一。

二、管路防凍的主要方法

①伴熱帶防凍

自限溫電伴熱帶是用PTC材料制成，PTC材料的特性是隨溫度的升高電阻也會相應(yīng)升高，當(dāng)?shù)竭_一定溫度時，電阻會足夠大，PTC材料相當(dāng)于斷路狀態(tài)，幾乎沒有電流通過，通常電伴熱帶最高溫度維持在70度左右(不同廠家不同規(guī)格的電伴熱帶產(chǎn)品最高溫度會有所不同)。

電伴熱帶結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，電伴熱帶隨管路溫度升高功率的變化曲線如圖2。

目前電伴熱帶是北方地區(qū)管路防凍的最常用的方法，實際使用中要注意伴熱帶單根使用長度不能超過規(guī)定值、電源線容量選擇要符合規(guī)范要求、電源線和伴熱帶接頭要符合相應(yīng)規(guī)范、需防凍管路通徑和伴熱帶功率匹配要合適、伴熱帶保溫系統(tǒng)要加裝漏電保護插頭或設(shè)置保險熔斷器等。

②管路排空防凍。

(a)現(xiàn)市場上常用的有排空閥技術(shù)，在熱水器出口安裝一臺排空設(shè)備(一般用電動三通閥)，用水點安裝一臺排空控制器，每次使用熱水后，按下自動排空按鈕，排凈管道積水，下次用水時按下用水按鈕，流出熱水。達到冬天不凍管路的目的。

排空閥防凍原理如圖3所示。

實際安裝時要特別注意閥體周圍、閥體與水箱之間必須把保溫做好，不留空隙，并固定好，防止閥芯因保溫不好而結(jié)凍，影響使用效果(照樣放不出熱水)甚至把排空閥凍壞(現(xiàn)階段實際使用的排空閥多次出現(xiàn)此類狀況)。