太阳能加热池水系统
太阳能加热池水系统
太阳能是清洁安全的永久性可再生能源，具有贮能丰富，使用方便，对环境不产生或极少产生污染，可减少温室气体排放，具有明显的社会效益和经济效益，也被认为是未来能源结构不可忽视的基础。因此世界各国对太阳能的利用都相当重视，以减少对煤炭、石油、天然气等不可再生的一次性能源的依赖。我国地处北半球欧亚大陆的东部，幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源，全国年日照小时数在200h以上的地区，约占全国总面积的三分之二以上，具有利用太阳能的良好条件。
太阳能在池水加热中的利用
民用建筑利用太阳能制备生活热水方面的实践证明，太阳能不仅节约了大量常规能源，其经济效益很显著，而且对减少CO2排放量，保护环境方面也具有极大的社会效益近些年给水排水专业的设计人员与产品供应商密切配合，将太阳能用于游泳池池水加热方面也取得了可喜的成效
1.我国最早将太阳能作为热源对游泳池水进行加热的是在20世纪80年代，云南省昆明市一些高等院校的游泳池，利用太阳能集热器组直接对池水进行加热。当时处于改革开放的初期，由于受这方面的技术信息、产品品种等因素的制约，在调试使用过程中出现过一些问题，如:①太阳辐射强度大时，集热器表面玻璃爆裂;②池水水温无温度调节功能:③集热器与池水循环系统共用一套过滤器，因两者压力相差较大，不能保证两个系统同时运行，影响池水水质;④集热器组合块数过多，流量差异增大，水温分布不均匀;⑤管道系统零件多、施工麻烦、效果差，出现接头胀裂、漏水等。他们针对出现的这些问题进行改进，采取:①将集热系统与池水循环系统分开设置:②集热器分组并联设置:③集热系统末端设置高于出水管标高的水泵停止运转时的虹吸管等措施后，使系统能正常运行，达到了预期效果
2.近几年，太阳能用于游泳池池水加热的技术日趋成熟，已被广大用户认可而接受。在北京、上海、广东、昆明、浙江、哈尔滨、山西、福建、南宁等省市都有成功应用的实例
1)北京某学校游泳池为50m×15m×(0.8～1.5)m，水面面积750m2，新建时采用常压燃油锅炉高温热水为热源，由于运行成本较高，开放时间也受到限制。为此，他们对池水加热系统进行了改造，采用了太阳能对池水及淋浴水进行加热。太阳能集热器为全玻璃真空管型，传热工质为水，集热器总面积350.4m2，共分4个组团，每个组团由2829块组成。为保证吸热均匀，集热器组团采用等行程配管。设有3个6.0m贮热箱，为温差式强制循环方式。供水温度为55℃时的供水能力:夏天约为35m3/d，各季约为14m2/d。将太阳能制备的高温热水作为游泳池热水系统的热源，经过换热器对池水及洗浴水进行加热。据介绍，通过市场价格测算，每加热1m2的55℃热水，太阳能耗电为人民币2.2元，而燃油锅炉约为人民币27元，不仅经济效益很显著，同时还增加了游泳池的开放时间，其社会效益也是很明显的。当然，在冬季还需用燃油锅炉补充池水和洗浴水加热因太阳能热量不足的热量。北京市某社区所采用太阳能集热板面积与游泳池表面积之比约为0.47:1，从2004年投入使用以来，除采暖季节(当年的11月15日至次年的3月15日)需要辅助热源(城市热网)开启运行外，其他季节辅助热源可不运行。在过渡季节当中，池水水温也能维持在26℃以上，满足了使用要求。
2)北京某公司游泳馆设有50m×21mX(1.2-1.8)m的标准游泳池单体建筑，池水面积1050m2，采用真空管集热器，由于屋面面积限制，仅能设置250m2的太阳能集热器，为弥补春、秋、冬季的应用，又不想为此单建锅炉房带来的环境污染，经多方面进行比较后，采用液流热能发生器和热风热源两种辅助热源，即采暖季节用城市热网;非采暖过渡季的不足热量由电能提供:4月中旬至10月中旬期间则以太阳能供热为主。从2005月投入使用以来，也取得了良好的经济效益
3)上海某游泳池，游泳池尺寸为25mX15m×1.73m(均深)，儿童戏水池
，池水设计温度28℃，室内空气温度30℃。由于屋面面积限制，仅安装了63块真空热管太阳能集热器，每块集热器面积2.2m×2.45m=5.39m2，总面积约为338m2 太阳能热水作为游泳池加热系统的热源，不足部分由辅助热源一燃气热水锅炉供给90℃的热水供给。
4)昆明某游泳训练馆，游泳池尺寸为50m×25m×(1.4～1.8)m，在屋面上安装了312块(每块尺寸为3.85m×1.2m=4.62m2)总面积约为1442m2非光滑材质的塑料材质太阳能集热器。基本情况为初次池水加热时间约需2～3d(由于辅助热源尚未接通)，池水温度约为26℃左右，馆内无空调设施。由于游泳池水是直接加热，温度控制相对简单，只设定池水温度，达不到设定温度时，太阳能运行工作，当达到设定温度时，太阳能停止工作。为适应太阳能丰富季节池水超过规定太阳能无必要开启情况，集热器可采用并联方式，此时期可关闭部分集热器不运行或用管阀门切换，将淋浴水接入不参与池水循环的集热器进行预热，充分利用太阳能热能，达到更好的节能效果。
5)冬季太阳能集热器因气温偏低，集热效率极低，则集热器已无使用价值。这就要求将集热器内的存水全部排空，以防冬季寒冷结冰使管道破裂。可采用人工方法或自动方法排空，这一点从设计上就要予以注意。
游泳池太阳能加热系统的组成
1.太阳能间接式加热系统一般由集热器、蓄热水箱、辅助加热设备、控制系统、循环水泵和集热管道等组成。见图11-2所示。
1)集热器:太阳能集热器是吸收太阳能辐射热，并将产生的热能传递到传热工质的装置，是太阳能供热系统的关键组件
2)蓄热水箱:蓄热水箱是保证太阳能供热系统稳定运行而贮存由太阳能集热器转接而获得的热量一一热水，并通过换热设备将贮热水箱中热水之热量转输到池水中。
3)蓄热循环水泵:为充分吸收太阳热能保证贮热水箱的水温，而强制实现集热器与贮水器之间进行循环获取太阳热能而设置的动力装置。该系统的贮热水箱的设置标高不能高出集热器。
4)集热管道:为保证集热器和贮水器间形成完整的循环系统，而设置的连接集热器与贮热水箱的相关管道
5)辅助热源:为了弥补太阳能供热的不均衡工况，而设置的用于提供补充热量的非太阳能热源。
6)控制系统:包括温度传感器、水位传感器、压力表、安全阅、各类园门等
2.游泳池池水太阳能直接式加热系统一般由集热器、循环水泵、辅助加热设备、真空吸气阀管道及附件和自动控制系统等组成，详见图11-3所示。其中真空吸气阀是起当循环水泵停止运转时，空气通过该阀进人管道内，使管内的水在重力作用下回流到游泳池，确保排空管内存水，以防止寒冷冬季管道不会被冻坏。
该系统的工作原理为池水通过循环水泵加压送到屋面上的集热板中，利用水的流动带走集热板获得的太阳照射产生的热量，使水升温，再将升温后的水送回游泳池，如此往复使池水升温至设计要求的温度。该形式集热板的进出水温差仅为1～3℃，非常适合游泳池池水的加热系统的升温要求，即为专用游泳池太阳能集热器。
为保证系统经济合理运行，一般应在系统中设太阳能辐射感应探头和水温感应探头，以实现系统的自动控制运行。即如水温探头所测水温不在设定范围内时，它就送给控制器的开机信号;如太阳辐射感应探头测到有足够的太阳能辐射热能，则就自动开启循环水泵;如该探头没有测到足够的太阳辐射时则就自动关闭循环水泵;如水温探测头所测水温在设计使用水温设定范围内时，则不论太阳辐射热情况，循环水泵都会停止运行。
辅助热源与太阳能供热系统可以联动控制，以实现太阳能加热系统无太阳辐射热或太阳辐射热不够时，开启辅助热源予以补充或全量供给。
