就目前廣泛使用的真空管和平板兩大類太陽熱水器而言，在我國南方主要使用平板型太陽熱水器，其主要優點是性價比高，熱效率高，循環快，但抗凍性能較差；而我國北方地區主要使用真空管太陽能熱水器，主要優點是抗凍，保溫性能好，但熱效率比平板低（按國家標準GB/T12915-91《家用太陽熱水器熱性能試驗方法》的測試結果），價格高。不管是真空管還是平板太陽能熱水器，都是使用水直接參與循環，而水在循環過程中，由於水質和較高溫度的原因，都會在吸熱體內壁上結垢，並且水會對金屬材料有腐蝕性。由於結垢會影響傳熱，使得太陽熱水器隨著使用時間的延長，性能都會逐步下降，特別是在水質不好的地方，可能使用幾年就因結垢、泥沙淤積或腐蝕而使熱水器報廢。如何解決以上這些問題並使兩種類型的太陽熱水器的優點集中為一體，國內外有許多研究成果。
　　雲南省由於氣候條件較好，主要使用的是平板型太陽熱水器。但在全國太陽熱水器市場中，平板型太陽熱水器所占份額不足20%，主要原因是沒有很好的解決抗凍問題。目前常用的防凍措施大致有以下幾種一、選用熱管式集熱器或全玻璃真空管集熱器；二、用防凍液作集熱器傳熱工質的雙循環係統；三、設計落水式強製循環係統；四、設計貯水箱內的熱水在夜間形成自動循環係統；五、采用集熱器及其管道中的存水自動排空係統；六、在集熱管的下聯箱和室外管道上敷設電熱條。後麵四種防凍措施管路和控製係統複雜，給用戶使用帶來不便，選用熱管式集熱器或全玻璃真空管集熱器，效率偏低且玻璃流道管不宜於太陽能建築一體化。在國外，主要使用平板型二次換熱太陽能熱水係統。
　　1太陽熱水係統中常用的冷卻器為了防凍，在水箱裏麵加一個冷卻器，工質（即防凍液）在集熱器和冷卻器組成的循環回路裏循環，不斷加熱水箱裏的水。常用的冷卻器有以下幾種：（1）肋片管或光管冷卻器如所示，在水平或垂直水箱裏加一根或幾根管子，這種結構易實現自然循環，但換熱效率較低。Mertol（1981）對這種結構的自然循環冷卻器進行了數值模擬研究，他假設冷卻器換熱係數U為恒定值，等於170Wm-2K-、Webster（1987）提出了一種確定新的集熱器效率因子的方法。目前這種結構的冷卻器很少使用。
　　如所示，這種結構的冷卻器通常放在垂直水箱裏，采用強製循環的方式，它有利於水箱溫度分層，但冷卻器裏流動阻力較大，故不宜采用自然循環如所示，這種結構把冷卻器和水箱分離，工質循環則采用強製循環，水循環則采用自然循環或強製循環。Parent（1990）對這種結構進行了研究，指出冷卻器效率為40%49%.這種冷卻器適合在大型強製循環式太陽熱水係統中應用。
　　夾層水箱冷卻器通常有兩種形式①水平夾層水箱冷卻器如所示，它通常用於自然循環係統中，提高工質進口位置，可提高水箱溫度分層及係統性能，但工質進口位置高會增加上回流熱損，而且會降低工質循環流速。②垂直夾層水箱冷卻器如所示，它通常用於強製循環係統中，進口位置通常位於夾層底部，這種結構易實現水箱溫度分層。如果水箱中裝有電加熱器，工質進口位置必須低於電加熱器所在位置。
　　在國外，夾層水箱冷卻器在太陽能熱水係統中有廣泛的應用。它有以下優點①結構簡單，冷卻器與水箱合為一體。②換熱麵積大，相當於八根銅管換熱麵積的2.5倍。③換熱效率高，Furbo（1993）比較了各種冷卻器的換熱性能，得出帶垂直夾層水箱冷卻器的係統性能最好。這種結構的冷卻器隻適用於小型水箱。
　　2冷卻器對集熱器性能的影響在寒冷地區，為了防止集熱器在冬季被凍壞，在集熱器與貯水箱之間設置冷卻器，構成二次換熱係統，集熱器一側用防凍液，從而解決了集熱器的防凍問題。二次換熱太陽能熱水器與普通太陽熱水器相比，由於增加了一個冷卻器，冷卻器裏存在著傳熱溫差，使得冷卻器出口溫度即集熱器進口溫度Ti（或Ty升高，這樣集熱器性能將降低。
　　對於冷卻器和水箱為一體的太陽熱水係統，為得到一個含有削弱因子的新集熱器效率方程，可作如下合理的假設：集熱器內平均流體溫度Tc，m等於冷卻器內平均流體溫度Thx，即：集熱器獲得的有用能量（Qu）c，用下式表示：冷卻器的換熱量用下式表示：循環管的熱損量，用下式表示：由於係統熱容忽略不計，可得能量平衡方程：將式（2）（3）（4）代入式（5），可得：陳慧玲1引言獨立光伏發電係統中的蓄電池，是保證係統正常運行的重要儲能設備。目前在獨立光伏發電係統中常選用的是價格較低的鉛酸蓄電池，由於鉛酸蓄電池的過充、過放電能力較差，對使用環境溫度要求相對較高，對充電方式較為敏感，因此往往達不到其設計使用壽命，在係統運行期內需要進行多次更換。
　　而獨立光伏電站大都建在偏遠無電地區，且交通運輸極不便，給設備更換帶來一定的困難。
　　而鎘鎳蓄電池，對過充電、過放電耐受能力強；可得：寫成：將式（12）式（13）和式（14）聯立求解，經整理可得：卷=因此，集熱器效率n為：上式Fhx稱為集熱器效率削弱因子。如果係統沒有設冷卻器，那幺Fhx=1. 3帶冷卻器的太陽熱水係統的能量方程對於帶有夾層水箱冷卻器的自然循環係統，水箱獲得的有用能量為：將式（4）（9）代入（11）可得：將式（1）式（3）式（11）和式（12）聯立求解，經整理後可得到Tc，m：係統作無負荷運行時，貯水箱有能量平衡方程上式就是整個係統的能量平衡方程。
　　4結束語太陽熱水係統中采用二次換熱是最有效的防凍措施。由於集熱器側循環工質采用了防腐防鏽的防凍液，這樣即可防凍，又可以提高集熱器的使用壽命。雖然冷卻器的使用使平板集熱器的效率有所降低，但整個係統的曰效率仍高於真空管熱水器（按國家標準GB/T12915-1991《家用太陽熱水器熱性能試驗方法》的測試結果）。與真空管熱水器相比，平板型熱水器更有利於太陽能與建築結合一體化。因此，二次換熱平板型太陽熱水器將有很好的發展前景。

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