GMO微控·智循环阳台壁挂太阳能热水系统的应用

江苏迈能高科技有限公司 ■ 李杰 宦永旺 刘予

一 前言

随着世界能源危机以及环境问题的不断出现，太阳能热利用越来越受到重视。低碳经济时代的到来给太阳能光热产业带来了前所未有的发展机遇。而阳台壁挂太阳能热水系统作为城市中高层建筑的一种有效的太阳能热水系统，近几年备受太阳能厂商、房产开发商及消费者的推崇和喜爱。

随着太阳能光热技术的日新月异，阳台壁挂太阳能热水系统同样也在升级换代。按照介质循环的方式分类，分别为自然循环式、外置式交流循环泵强制循环式、内置式直流微型泵强制循环式、外置式直流微型泵强制循环式。本文主要阐述由江苏迈能高科技有限公司最新研制出的GMO微控·智循环阳台壁挂太阳能热水系统(MCI系统)的应用及特点。

二 GMO微控·智循环阳台壁挂太阳能热水系统(MCI系统)的技术背景

1 阳台壁挂太阳能热水系统与建筑一体化

阳台壁挂太阳能热水系统与建筑一体化的核心就是太阳能产品与建筑本身以及与建筑环境的相融合，如果违背这一初衷，阳台壁挂太阳能热水系统被用户接受的可能性会大大降低。集热器可以设计为阳台护栏，成为建筑的构件之一，循环管路可以采用隐蔽式安装方式。我们很少看到储热水箱放在户外，除外观美观的因素外，长久放置室外经过不断地日晒雨淋，储热水箱的安全、寿命等关键性能都将受到很大影响。

当前，从介质循环自然循环方式的低成本角度出发，建筑设计方案中储热水箱普遍安置在阳台。此时一般考虑到阳台光照情况，阳台预留的太阳能集热器安装位置最好是最大限度地和太阳光呈直射角，而储热水箱的位置和固定方式则必须从阳台空间和循环管路长短等方面进行考虑。储热水箱如果距离用水点太远，则在使用时会造成大量的水资源浪费(水管中的冷水)；循环管路如果过长，则换热速度会缓慢，储热水箱的得热量会大大减少。因此，强制循环式介质交换方式在阳台壁挂太阳能热水系统中开始迅速推广起来。

2 阳台壁挂太阳能热水系统的用户需求

用户对于阳台壁挂太阳能热水系统的需求有：(1)系统承压运行，热水出水量大，使用舒适，而不会遇到像使用传统太阳能“毛毛雨”似的尴尬；(2)系统必须安全可靠，使用寿命长；(3)免维护、故障率低，便于安装维护等系统优势；(4)最大限度地减少能耗，要有好的性价比和良好的节能性；(5)热水使用不受容量和时间限制；(6)提供卫生、健康的生活热水。

阳台壁挂太阳能热水系统要达到的要求还有很多，例如成本低廉、物业便于管理等等。其中最核心的要求是满足使用者的舒适性，偏离了这个核心，产品前景会非常暗淡。

三 自然循环式阳台壁挂太阳能热水系统

1 运行原理

集热器吸收太阳能热量并将热量传递给内部介质，系统利用传热介质内部的温度梯度产生的密度差形成自然流动。当介质进入水箱换热器，热量又通过换热器从介质传递给水箱中的水，如此循环直至加热水箱中的水。

2 应用局限

(1)自然循环方式要求水箱与太阳能集热器位置落差高，水箱必须位于太阳能集热器上方；(2)自然循环系统对水箱位置以及循环管路要求非常高，水箱必须靠近集热器，单向循环管路不能超过3m，并且要保证管路连接无任何弯折，否则将影响热交换的正常进行。

四 强制循环式阳台壁挂太阳能热水系统

1 运行原理

太阳能集热器、储热水箱、工质、循环管路构成循环系统。当太阳能集热器出口处温度与储热水箱水温间的差值超过循环开启设定值时，循环泵启动抽动管路中的工质进行循环，从而将介质吸收的热量传输到储热水箱的夹套换热空间。系统一旦达到高温设定值，循环泵将强制停止运行，避免过高温。目前，强制循环阳台壁挂太阳能热水系统主要有3大类。

2 应用特点

主要应用于：(1)储热水箱远离阳台的热水系统，储水箱安装位置基本不受限制；(2)储热水箱循环口比集热器循环口低的热水系统；(3)单向循环管道长于3m的系统；(4)循环管道存在直角弯的系统。

3 内置式强制循环泵在阳台壁挂太阳能热水系统的应用局限

(1)使用寿命短。由于循环泵内置在储热水箱中，其工作环境温度就是水箱内部温度，通常水箱内部温度比室内温度要高20℃～30℃，这对循环泵的使用寿命及性能造成了极大的威胁。有数据显示：微循环泵的工作环境温度每上升10℃，其使用寿命将降低一半。

(2)可维修性极差。由于安装在水箱内部，当循环泵出现故障时，需要打开维修盖维修，由于水箱内部空间狭小，维修异常困难。

(3)产品适用性差。强制循环泵位于水箱内部，体积受限制，循环泵的功率和流量偏小，只能满足部分市场的需求。目前部分厂家标示的内置强制循环泵阳台壁挂太阳能热水系统的单向连接管路长度≤20米(流量不足1L/min)。当管长超过时，其换热效果会明显变差，甚至循环泵只是空转，并无循环换热功能。

4 外置式交流循环泵阳台壁挂太阳能热水系统的应用局限

(1)水泵参数与循环需求严重不匹配，典型“大马拉小车”。目前用在介质循环中的交流循环泵的最典型参数为：最小功率46W、水泵扬程5m、流量13L/min。阳台壁挂太阳能热水系统储热水箱的热交换器一般为夹套和钢盘管，介质循环的流量需求在2L/min左右，循环泵流量太大的结果就是过度消耗电能换取无效的换热速度。

(2)水泵工作噪声大。

(3)成本高。一般品牌泵至少250元以上。

五 微控·智循环阳台壁挂太阳能热水系统(MCI系统)技术应用特点

1 高可靠性和长使用寿命

江苏迈能高科技有限公司研制的微控·智循环阳台壁挂太阳能热水系统采用微型泵，其结构设计独特，电机的电子电路部分与电机主体相分离，有效解决电机运行高温影响电子元器件寿命的隐患，提升了微型泵的可靠性。另外微型泵外置后有利于电机的散热，也避免了水箱温度对微型泵寿命的不利影响。

2 安装维护方便

微型泵与储热水箱完美结合的设计使安装极其简单；与内置式强制循环太阳能热水系统相比，循环泵和水箱的分离彻底消除了因循环泵故障而造成水箱难以维修的缺陷。

3 非常符合储热水箱靠近用水点的应用原则

太阳能储热水箱的安装位置不再局限于阳台，可以安装在卫生间、厨房等离用水点近的地方。江苏迈能高科技有限公司设计的标配微型泵功率为10W，在单向循环管道长度为30m时，介质流量为1.4L/min，完全适用于国内各类单层住宅结构(若工程需要，可配置15W的微型泵，单向循环管道可长达50m)。管路连接长度与流量关系曲线见图2，太阳能储热水箱日有用得热量的测试过程曲线见图3(单向管路10m，直角弯4个，太阳辐照量为18.82MJ/m2，储水箱初始温度为26.2℃，结束时温度为62.9℃，按照GB/T19141计算出储热水箱的日有用得热量为8.63MJ/m2)。

4 外置式直流微型泵功耗低、噪声低

目前市场上普遍采用交流泵做为介质循环泵，电机的功率大、功耗高、噪声大(一般此类电机最低功耗不低于40W)，同时还会因介质流动速度太快导致储热水箱换热不充分。而GMO微控·智循环阳台壁挂太阳能热水系统在运行过程中则不会出现类似情况。

5 高性价比

六 小结

GMO微控·智循环阳台壁挂太阳能热水系统(MCI系统)作为太阳能与建筑一体化的应用方式之一，是太阳能阳台壁挂产品系列中的一大创新产品，具有诸多优势。相信随着太阳能光热产业的发展和技术进步，更多经济实用、安全可靠、安装维护方便的产品将陆续问世。