家庭太阳能供暖系统的设计（家用太阳能采暖系统图）

一、工程概况

此济南住宅采暖的建筑面积为楼房有保温墙的住宅楼125平方米。

二、电热补偿参数

在太阳能光电互补采暖供热系统运行过程中，寒冷、雨、雪、阴天气象影响以及夜间太阳能热量不足时需要采取电热补偿。以下是一组山东济南125㎡住宅运行参数：

三、设计思路

本设计系统为鲁青华能太阳能供热与洗浴双系统。共采用室外太阳能16平方米。用以满足每日的热水及取暖的需求。

四、鲁青华能计算机智能控制与电补系统六大国际领先技术

大家都知道鲁青华能太阳能供暖在国内销量第一，是国内唯一冬季室内温度可达18~25度，太阳能占总能源消耗的70%~90%的太阳能供暖企业，为什么目前市场上仿照爱多阳光太阳能供暖的厂家用太阳能加电锅炉、或电加热等供暖温度最高只能达到12.、13℃，太阳能最高只能达到20%~30%的利用率呢？

主要原因就是：我公司把国际最高端的太阳能、家电、电子六大技术完美集成在这一套太阳能供暖控制与电补系统上了：包括变频技术；速热与保热技术；自动混水技术；参数节能与一键节能技术；室温、水温双重优选控制技术；水温、水流的模糊控制技术。

1、源自空调的美日变频技术

目前空调行业最流行的是变频技术，我公司将变频技术应用于太阳能供暖控制系统中，其优点在于控制系统根据室温水温与设定温度之间的温差，智能模糊调节加热功率，可以在同等效果的情况下，比普通的加热方式节电1/3以上。例如当需要电补变频加热时，随着温度接近设定值，加热功率由100%向0%智能切换，温度越高投入功率越低，直至室温达到设定温度。

2、源自欧洲的速热与保热技术

八年前，欧洲开始兴起速热电热水器，其优点是快速提高水温，用多少烧多少，不象传统储水式电热水器使用前须烧热整桶60升或80升水，不用的热水热量就浪费了。我公司将速热与保热技术应用于太阳能供暖控制系统中，其优点在于补热速度大大加快，一旦达到取暖需要的设定温度，则自动进入保热状态，就象饮水机的保热，可以使室温、水温在耗电量极低的情况下维持在一个准恒温状态，满足采暖的热量需求。

3、自动混水技术

在太阳能供暖控制系统中采用了先进的自动跟踪出水温度的自动混水技术，使太阳能供暖出水温度与电补出水温度始终保持相对恒温。采用温度流量压力检测控制水泵运行。自动混水延长了太阳能利用时间，减少了电加热的工作次数和时间，避免了太阳能热水与电补热水的无效浪费，使太阳能热源与电热源的有效利用率大大提升。

4、参数节能与一键节能技术

（1）参数节能：在本系统面板上通过太阳能集热温度、太阳能集热温差、采暖供水温度、室内温度等四个控制项目依次进行参数设置。参数设置的科学合理，可以提高太阳能利用率，减少用电量。简单说明如下：

①太阳能集热温度设置根据取暖方式设置太阳能供热的启动温度。对于采用地热盘管辐射式取暖的，设置太阳能循环水泵启动温度35～40℃为宜，对于采用壁挂散热器或风机盘管取暖的，设置太阳能循环水泵启动温度45～50℃为宜。

②太阳能集热温差设置根据太阳能集热面积设置太阳能集热系统运行控制的温差。太阳能集热面积较大者，太阳能供暖时间较长，温差可设置在5～9℃之间；太阳能集热面积较少者，太阳能供暖时间较短并有阶段性运行，温差可设置在2～4℃之间。

③采暖供水温度设置根据采暖热负荷设置大小设置。采暖热负荷较大的应设置供水温度较高，采暖热负荷较小的应设置供水温度较低。供水温度设置的高耗能将增加，供水温度设置的低其节能效果好。每升高或降低1℃耗能量将增加或减少约17%。采暖供水温度可与太阳能集热温度相同或低1-2℃为宜。

④室内温度根据取暖室温要求设置。如不采用室温控制模式可不设置。

（2）一键节能技术：在冬季70%~90%以上的时间都可以使用节能键，使用本系统总功率的2/3或更低功率进行加热，大大降低了运行中的电能耗。

5、室温、水温双重优选控制技术

本系统在室温与水温都设定时优选室温运行，因室温可在8~28℃间选择，甚至更高（如某用户进行药材加工需要室温37度，全年恒温）。当办公室晚间或学校放假、别墅平时不住时都可以根据实际情况把室温设定在8~15度，既维持室内温暖不冻，又节约运行费用。

水温选择也可以作为低温时防冻与节能的保障设置来应用。

6、鲁青华能水温、水流的模糊控制技术

鲁青华能太阳能取暖系统第一热源是太阳能集热器提供的太阳能热源；第二热源是电辅助提供的热源。

其运行原理为：在控制系统的管理下，只要太阳能集热温度能够满足所设置温度的要求，系统将用第一热源工作，第二热源不工作；只有太阳能集热器温度不能满足设置需要时，第二热源开始投入运行。第二热源在自动化系统的作用下，当室内温度低于设置温度1℃时，电热按补偿1℃温差投入变频1/16功率开始投入运行，如果出水温度不能迅速达到要求或室温继续下降再投入1/16功率，依此逐渐投入功率，直至室温或水温达到设定温度为止。

通过拓扑原理设计的水温水流模糊控制技术，使系统内温度探头与水流阀门、循环泵的工作实现了有机结合，整个采暖季如果不调节按键，完全可以让整个太阳能供暖系统与热水系统按照初始设定自动运行，实现无人值守，大大节省了人工费用。

五、鲁青华能太阳能供暖模式说明

太阳能供暖对于太阳能行业来说是一个类似于数学上的歌德巴赫猜想的难题，也就是说谁解决了用太阳能给房间供暖，谁就得到了太阳能行业的一顶皇冠。

而鲁青华能太阳能供暖经过8年东北、西北、华北低温高寒地区的实践，20万平以上的安装完善，太阳能供暖技术的核心是两个，一是计算机智能控制系统（其中还包括电补或燃气等能源补助系统），二是整套系统的优化设计，其目的是达到太阳能的集热量有效利用的最大化，电补或其他能源补助的有效与合理化，以及整个系统自身的稳定性与安全性。

目前济南清华太阳能厂太阳能取暖根据长期实践，设计了九种常用太阳能供暖模式，其中太阳能与电结合五种，太阳能与燃气（或其他能源）结合四种。

太阳能与电结合供暖系统包括：

1、经济家庭系列单户普及型：太阳能家用单机与计算机智能控制系统结合供暖，主要适用于10~80平小面积的家庭、办公用户，也可整楼安装。例如我公司2009年社会主义新农村1万平太阳能取暖项目。

其主要运行模式为：采用爱多阳光太阳能专用单机进行集热，系统采用计算机智能控制。

（1）系统内部采用室温和水温双温控制，通过对太阳能热水流量及流速的控制，使热量合理通过室内暖气终端从而带动室内取暖。

（2）系统电补采用变频控制，会根据用户的设定自行调整用电功率，从而大大降低夜间及阴雨天太阳能热能不足时的用电成本。

（3）系统带有节能运行模式，使运行成本更加节省。

2、别墅系列单户豪华型：太阳能联集箱与计算机智能控制系统结合供暖，主要适用于30~1000平面积的家庭、办公用户，也可整楼安装。例如我公司2010年300平别墅太阳能取暖项目。

其主要运行模式为：采用爱多阳光太阳能集热模块进行集热，系统采用计算机智能控制。①计算机内的温度控制系统会在太阳能热量达到设定值时，启动循环系统将热量转入储热水箱，当太阳能热量不足时，系统会自动停止循环，防止热量回流。②系统内部采用室温和水温双温控制，通过对储热水箱热水的流量及流速的控制，使热量合理通过室内暖气终端从而带动室内取暖。

太阳能与燃气等能源结合供暖系统包括：

（1）商业系列单户型：太阳能与计算机智能控制系统结合供暖，主要适用于50~300平面积的家庭、办公用户，也可整楼安装。例如我公司2010年太阳能与燃气结合取暖项目。

其主要运行模式为：采用爱多阳光太阳能集热模块进行集热，系统采用计算机智能控制。①系统采用定温温差循环，当太阳能热量达到设定值时系统自动进入温差循环模式，将热量导入室内承压水箱，当太阳能温度过低时系统会自动停止温差循环，以防热量回流。②室内取暖设备会通过承压水箱的交叉换热装置把热量交换给室内取暖管路进行取暖并同时提供生活热水。③系统带有管路自动防冻设计，当管路温度低于一定值时，管路防冻系统自动启动防冻，以防在冰冻天气下造成管路冻结而影响取暖的使用。④针对不同的燃气取暖系统，此系统还具有低温报警功能。

（2）整楼集中集热分户供暖型：略

（3）小区集中集热分户供暖：略

（4）小区集中集热集中供暖：略

太阳能供暖技术的复杂不仅在于自动化控制技术以及能源补助技术上，还牵涉到系统防冻、防过热以及设计与安装的优化等一系列方面，只有这样才能在用户能够接受的价格范围内设计出最符合用户使用习惯的太阳能供暖系统产品，达到较高的投资效益比，使用户更加满意。

六、系统功能

1、太阳能换热控制仪

（1）标注为T1的温度检测探头用于太阳能热水温度检测，将温度探头安装在太阳能集热器的高温出水管的位置，将温度探头另一端的信号插头插在标注为太阳能热水温度的插孔中。标注为P1的水泵用于太阳能换热驱动，将水泵的电压插头插在标注为太阳能换热水泵的插座内。

（2）机箱上侧的仪表是太阳能换热控制仪。控制仪操作部分由液晶显示器和按键两部分组成。

（3）按温度△增/▽减键，自30℃～80℃设置太阳能热水的换热温度，停止按键操作则自动确认。

2、计算机智能控制系统

（1）标注为T2的温度检测探头用于室温检测，将温度探头安装在南向密闭良好的房间的上方，将温度探头另一端的信号插头插在标注为室温检测的插孔中。标注为P2的水泵用于室内取暖驱动，将水泵的电压插头插在标注为室内循环插口的插座内。

（2）机箱的正面是控制仪。控制仪操作部分由液晶显示器和按键两部分组成。液晶显示器有采暖回水、加热出水、室温等温度指示；按键有室温选择、水温选择、节能运行，运行/停止等四个功能按键。运行前设备处在待命状态，液晶显示器显示太阳能当前水温和默认的出水温度。

（3）室温选择。连续按动室温选择键可以循环选择FF、8――25℃间需要的室温。欲选定某室温时则停止按动该键，经5秒系统自动确认并自动按选定的温度运行。当选定的室温达到时，机组自动暂停运行。当室温下降到比选定的温度低1℃时，机组自动启动恢复运行。选择FF表示关闭室温控制，按水温控制运行。室温预定越高,消耗的能量越大。适宜室温有利节电。

（4）水温选择。连续按动水温选择键可以循环选择30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃需要的水温。欲选定某水温时则停止按键，经5秒系统自动确认并自动按选定的温度运行。当出水温度达到选定温度时系统开始恒温调节，出水温度跟踪选定的温度并保持在±2℃之内。

（5）室温优先控制。选定室温和水温同时控制时，系统是以室温为优先控制条件，即：无论水温达到与否，只要室温达到选定的温度机组便暂停运行。如果室温未达到而水温首先达到选定的温度，系统按恒温调节方式恒温运行，等待室温提升达到选定的温度时暂停。

（6）按运行/停止按键开始运行，启动后机组先进行30秒自检，如果机组的状态正常，30秒后开始加热，液晶显示器热水栏与出水栏同步显示出水温度，即表示系统运行良好。如：

97功率选择。用户根据季节、气温和室温等需要,按功率选择按键依次选择全功率(在1的位置,指示灯亮)或2/3功率(在1/3的位置，指示灯灭)。

98电源开关。两级电源管理,第一级是带漏电保护空气开关主控电源管理，第二级是翘板开关临时电源管理。机组长时间不运行则应关闭空气开关。通常待机管理可以使用翘板开关。

七、系统工作原理

本系统采用太阳能定温循环，取暖管道循环，电加热辅助三种结合的运行方式，系统全自动运行。无需专人值守。

八、用户安装配套施工的要点

根据用户需要，经过现场设计，确定具体的施工方案：

1、常用散热器的选择：一般建议使用钢制、铝合金或铜铝复合散热器，尽量不使用铸铁散热器。

2、地热盘管采暖的配置地热盘管以30～45℃热水循环，地面产生20～25℃辐射热的采暖方法。建议使用干法施工。干法施工快捷，启动升温快，运行水温要求低，具有明显节能的优点。

济南清华太阳能厂提醒用户使用地热盘管采暖应注意的事项

（1）地热盘管采暖系统的供水温度不宜超过50℃，供热系统的工作压力不得超过0.4MPa。

（2）开启或运行过程管道中可能积存空气，可打开分、集水器的放气阀将气体排出。

（3）支路的水流量可以通过调节各支路上的球阀调节，并以此达到控制各部分温度的目的。

（4）地热盘管距地板面仅3-4cm，严禁敲砸、撞击地面，严禁在地面上楔入任何尖锐物。

（5）分、集水器附近外露的管道较多，应注意保护，最好加防护罩。

（6）严禁在分、集水器附近及铺设了地暖管的地面上放置高温热源，以防破坏管道系统。

（7）地暖系统每年应清洗一次。使用压缩空气发射专用钢珠，通过与管路内壁磨擦来达到清洁效果。

（8）第一次升温每小时1度左右，以防止木地板升温过快发生开裂扭曲，决不能一步升温到位，如第一天升温到18℃，第二天升温到25℃，第三天升温到30℃等。强化地板适合水温度低于45℃，地板表面温度低于30℃，超过这个温度将影响地板的寿命。冬季室温度21℃就已经很舒服了。

3、采暖管道的配置

采暖系统的管道选材尽可能选择PPR管，水平干管作0.003的坡度，散热器支管作0.01的坡度，立管每1.5m安装标准管卡子与墙体之间进行固定。

4、太阳能集热器的配置请依据公司标准配置，可以高配不得低配。

5、循环水泵配置根据管道阻力折算为当量长度选择水泵的扬程。

6、电气设计与安装要点

（1）安全用电基本常识大于10mA的交流电或大于50mA的直流电流过人体时就有可能危机人的生命。双手触电电流流过心脏危险性更大。必须按照规定的操作规程进行安全操作。采暖施工人员必须是熟练的管道工。电气安装人员必须是持电工证专业人员。

（2）必须有保护接地保护接地就是把用电设备的金属外壳等用接地装置与大地可靠连接，不得使用室内管道作为保护接地线。用电设备必须有良好的保护接地措施和触电保护装置。

（3）电气条件必须满足安全要求用户电气条件必须满足安全需要：电源现场是正规的控制计量箱，布线规矩，无私拉乱撤现象，控制计量系统是已经完成一户一表改造的，电度表、控制开关、导线容量均能满足机组技术与安全需要。不能满足上述条件的不得施工、安装和使用机组。

7、安全作业规则

（1）严格遵守国家有关安全法规、法令和规定。在确认自身安全的时候，同时确认他人的安全。

（2）养成良好的安全习惯，进行任何操作前首先进行安全确认，始终保持安全第一的良好意识。

（3）不得带强电作业。离开用电岗位时必须将电源停电。强电设备工具必须有可靠的保护接地。

8、安装后检查和试运行

（1）本系统为水泵强制循环无压运行，系统必须设置排气阀排除空气，保持顺畅。

（2）电源经空气开关做过载保护，导线必须符合功率需要。

（3）本机在回水路设置补水装置，补水容量按循环水量的1/30设置，以便于吸收水的热膨胀量。

（4）组装完成后冲洗管道，注水，通电，按水泵按键即可运行。首次启动运行，或停机放/换水再启动时，务必通过开启、关闭水泵3次以上以试图排除管路中的空气。

9、运行管理

开“电源开关”，显示器显示，进入工作与待命状态。按“工作开关”，指示灯亮表示太阳能热水采暖；指示灯灭表示电补采暖。按“室温选择”，确认出水温度。开机默认出水温度17℃。按“水温选择”确认需要的出水温度。开机默认出水温度FF。按“水泵开关”，水泵启动。

10、维护保养

（1）系统注水使用洁净自来水。不需要软化处理。非采暖期不要放空系统的水。

（2）要确保太阳能热水器规定的水位，补水时务必防止温差过大使真空管爆裂。

（3）计算机智能控制系统安装时避免过度用力，以防损坏部件。环境温度应5℃以上防冻。

（4）计算机智能控制系统不得用水冲洗清洁。运行过程应定期检查和清洗水过滤器。

九、总结

济南清华太阳能厂设计的太阳能供暖洗浴双系统，运行稳定，操作简单，社会效益与环境效益显著，是太阳能取暖领域的领先者。该太阳能取暖系统适合全国绝大部分地区，更是集中供暖辐射不到地区取暖方式的首选。