DMG分体式太阳能中央热水系统在别墅中的应用

0.引 言
随着国内消费者生活水平的提高，别墅逐步在高端人群中普及，舒适的洗浴生活已经成为这部分群体的追求趋势。他们对热水的应用已经从洗澡、洗衣、洗米、洗菜等普及到家庭冲浪、按摩浴缸、全面热水供应等。但是当前燃气热水器、壁挂电热水器、普通太阳能热水器等都因为容量小，无法满足多点供水、按摩浴缸、家庭冲浪等对热水的更高需求，超大容量的中央热水系统应用亟待推广。
据别墅用水的特点，综合考虑各种因素，DMG（双真空金属玻璃超导热管）分体式太阳能中央热水系统在经济性能、使用效果、节能环保、安全可靠等综合性能上具有独特的优势，更符合别墅用水状况。别墅型DMG分体式太阳能中央热水系统将普通的玻璃真空管换成了DMG管，将分体式太阳能技术与中央电热水器技术进行优化融合,更加安全可靠、运行高效。并且，本套系统利用免费的太阳能，运行费用远低于锅炉式中央热水系统、燃气式中央热水系统、纯电热水器中央热水系统。
本文以江苏靖江春江花城别墅式中央热水系统建设为例，来介绍DMG分体式太阳能中央热水系统性能及在别墅中的应用情况。
1.春江花城别墅式中央热水工程
1.1 工程背景
江苏省靖江市属温带季风气候区，年平均气温约为18-21℃，无霜期约320天，太阳辐射量约为2700MJ/年.m2，晴天平均日照时间为8.2小时。全年日照时数约2000～2800h，年均太阳辐射量为112～136kcal/cm2，具有比较丰富的太阳能资源。太阳直接辐射的利用时数以春秋季最多，每日平均近6h。
靖江与江阴一江之隔，城市经济水平与市民消费能力逐年剧增，消费理念也和上海、杭州等大城市一样逐步提升。近两年，靖江市郊建起成片的别墅群，高档别墅成为事业成功人士的厚爱。春江花城是靖江市的高档公寓区，该区住户具有高收入、高消费、高品位的特征。季先生就是他们中的一位，家庭人口较多，朋友也常来做客，该别墅包含三层楼，建有五个洗浴间，洗浴间内共四个大浴缸，一个小型家庭冲浪浴池，每个洗浴间要求至少有两个水龙头，勇于马桶冲水、化妆洗刷。
1.2系统要求
用户对本套系统的要求是：①多路供水: 保证洗浴间同时使用时不能缺水，水量足够。洗衣、洗菜、洗碗、洗澡有对应的管路通道，并且不受影响。②热量足够: 24小时不间断供水，阴雨天都能够正常使用热水。③温度恒定:保证洗浴时不能忽冷忽热，忽大忽小，使用舒适。④安全保护:要有安全保护功能，不会因为产品缺陷而造成质量事故。⑤控制方便:操作简单。要求具备智能控制器。
1.3 相关计算
根据用户的要求，我们选择太阳能集热器与中央电热水器相结合的方式，能够保证正常使用、热量充足。同电热水器结合后也能够保证操作方便、经济实用、供水充足。集热管采用光芒集团产宝蓝型DMG管，水箱采用蓝金钢中央电热水器，这种组合在国际上成被称为“魔幻组合”。查《建筑给排水设计规范》住宅用水最高定额为60℃热水，冷水温度按照15℃计算。结合实际情况，户主对洗浴间用水要求每个洗浴间每天80L计算，一个家庭冲浪浴池每天120L计算。
①每日用水总量：
V=4间×80L/间+120L/间×1间=480L。加上其它用水，按照500L计算。
②每日用水热量：
QA=CM△T=4.187×10-3 ×500L×1kg/L×（60-15）℃=94.207Mj
③需要集热面积：
S= QA ÷（0.5×17.5Mj/㎡）=94.207MJ÷(0.5×17Mj/㎡）≈10.64㎡
④集热器集热面积按照3.1㎡/组算。
需要集热器个数：
N=S/3.1=10.64㎡÷3.1㎡/组=3.6组≈4组
利用4组集热器进行布阵组合能够保证热量充足，采用500L中央电热水器水箱能够保证水量充足，并且避免了两台小型水箱连接而容易产生的连接问题。冬季或光照不足由电辅助加热补充，这样既节省投资，又能保证较长时间使用太阳能。
2.两种DMG分体式中央热水系统
2.1 500L单水箱DMG分体式太阳能中央热水系统
500L单水箱DMG分体式太阳能中央热水系统，使用的水箱是500L的蓝金钢中央电热水器水箱，技术水平国际领先。整个系统的连接见图1
图1：500L单水箱DMG分体式太阳能中央热水系统线路连接图
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2.1 500L双水箱DMG分体式太阳能中央热水系统
如果缺少500L的中央热水器，只能用两个小型的热水器水箱（两个250L的，或者一个200L，一个300L）代替，一个做储热水箱用，另一个做恒温水箱用。双水箱系统的运作流程是：集热器热量传输给储热水箱加热，恒温水箱向热水用户供热，恒温水箱由储热水箱补充热水，当热水供水温度不能满足使用要求时，启动电加热装置进行加热，从而有效地保证水箱在一个恒定的范围内。

图2：500L双水箱DMG分体式太阳能中央热水系统线路连接图
相比较500L单水箱热水系统，双水箱热水系统容易产生管路连接不畅、运行不稳等问题，在本工程系统中没有采用。
3. DMG分体式中央热水系统组成
DMG分体式中央热水系统主要由以下几部分构成：DMG超导集热系统、超容量中央电热水器水箱、多路管道配套系统、智能循环控制系统等。
3.1中央电热水器水箱
本套系统采用的水箱是500L的蓝金钢中央电热水器水箱，能够适合用水量特别大的用户，是目前国内中央电热水器容量最大的水箱。原装电加热装置，电热管选用美国英格莱800材料，耐高温，耐腐蚀，使用寿命长。
3.2 DMG超导集热系统
DMG超导集热系统相比较全玻璃真空管集热系统具有保温持久、集热高效、安全可靠等优点，尤其在防冻、防垢、耐久等方面有突出特性。是目前国际上流行的别墅、商务楼中央热水系统首选产品，在高端群体别墅中的应用普及速度很快。
DMG超导集热系统利用了DMG集热器阵列组合，集热器由热管真空管，联集管，保温盒，支架等零部件组成。根据本工程实际情况，通过水量大小和热量多少的计算，集热器组的个数确定为4，每组20根∮58×180cm的DMG管，四个集热器连成一体，进行集中供热。
3.3 智能循环控制系统
采用智能控制仪，保证按照用户预定的“定时上水、定时加热、水位控制、温度控制、缺水保护”等指令自动运用，老人、小孩也可轻松操作，通过微电脑程序设有过热（载）保护、防干烧保护、接地保护、防雷击保护等装置。循环水泵：进口德国威乐水泵；低噪音：采用特有的离心式叶轮以降低摩擦，设有流量开关，无开/关噪音；低功率：功率可比同级水泵低3—5倍；寿命长：电机采用屏蔽式设计。
3.4 多路管道配套系统
由于需要多点同时供水，因此冷热水管、接头零部件等也形成了一个系统的多路管道配套网络。本套系统的循环管道、管件采用PP-R热水管、管件，所有管道保温采用橡塑保温管，管道保温采用25mm厚高压发泡橡塑O型保温管，外包缠带，既能保温又能防水。
4系统运行原理
4.1整体运行原理
本系统采用定温进水与温差控制循环相结合的运行方式。充分利用太阳能，冬季和阴雨天气等阳光不足时，使用辅助热源加热。整个系统的补水，循环等运行，实行全自动控制。系统中有集热器温测器和水温感应器，DMG超导集热组吸收太阳能辐射后，集热管温度上升，当集热器温度和水箱温度水温差△t设定值时，检测系统发出指令，循环泵将中央热水器中的冷水输入集热器中，水被加热后再回到水箱中，使水箱内的水达到设定的温度。当集热器温度和水箱温度温差接近平衡时，循环泵就停止，如此反复，使得水箱中的水温不断升高。如果遇到连天阴雨情况的话，电热水器水箱会自动启动加热装置，达到设定的温度时，系统自动停止加热，保证热水持续供应。
4.2 DMG超导集热原理
DMG超导热管的集热原理是：通过金属芯片吸收热量，管内不走水，利用传导介质气态导热，液态回流。具体的过程为：当接收太阳光照射时，管内的金属集热芯片开始吸收太阳热量，真空紫铜管内的液态导热介质升温后变成汽态，输出能量，传输至金属热管的冷凝端处，冷凝端插在水箱内，把热量通过导热套传递给水。冷凝端传递出热量后与热管内存在温差，汽态导热介质变成液态回流，完成导热全过程，整个导热过程管内不进水、不走水，确保了高温上水不炸管、严冬气候不冻管、热管内壁无结垢、水质洁净无污染。
5 系统特性
5.1中央热水器水箱特性
本套DMG超容量分体式中央热水系统采用的水箱是蓝金钢中央电热水器水箱。具多点供水、水量充足、恒温热水、水质洁净的特性，能够保证多人、多点同时使用恒温热水。在此基础上，本款水箱还拥有多重保护技术：
①漏电保护：漏电电流达到0.01安培，漏电保护器即可在0.1秒内自选切断电源，安全无忧。
②超压保护：内压超过8公斤/平方厘米时，安全泄压阀自动泄压。
③超温保护：当水温异常升高时，双极温度保护开关会自动同时切断火线和零线，彻底停止加热，保障安全。智能自动恒温装置自动加热或自动断电，确保恒定温度。
④干烧保护：即使断水通电，特有的防干烧温控保护，使加热棒也不会烧坏，寿命延长。
⑤倒流保护：采用单向止回阀，即使停水，内胆中的水也不会倒流。
⑥防锈保护：独特优质外壳，耐腐蚀、防潮、绝缘性较好，适合在浴室的环境中工作；蓝金钢内层的高档瓷釉具有 超强的耐高温、无污染、有韧性优点，面釉可以防油污，底釉可以防生锈；蓝金钢内胆下置式出水口更加保证少许原有沉淀物及时排放，有效保证了水质健康无污染，特别适合盐碱、海水、深井水的水质净化。
5.2 DMG集热系统特性
DMG集热系统主要由DMG管、集热器、连接件等构成。DMG超导集热系统的几点突出特性是：
①金属热片传热，气液态循环导热。热效率比普通全玻璃真空管高出20%左右，在阳光下2分钟内即可输出能量，冷凝段最高温度达250℃。高效镀膜技术保证在冬天热效持续，性能尤为突出。
②管内不走水，解决了行业内普遍采用的管内进水方式带来的水质污染难题。
③防冻技术高。即使在严寒气候下，也不会冻坏，运行安全可靠。
⑤单支破裂不影响整体运行。集热管冷凝金属端插在集热器中，即使遇到意外情况单支破裂也不会漏水，不会影响整个机器的运行。
⑥使用寿命长。集热板高真空密封，长期使用不会腐蚀，无需清理维护，使用寿命长。
⑦承压性能强。在多个集热器连接运行过程中，承压性能尤其体现的更明显。
⑧运行稳定。本套集热系统运行稳定，即使在台风刮起的日子里，仍可使用无忧。
6效益总结
本套别墅型DMG分体式太阳能中央热水系统由公司建筑专业工程师主持设计，以建筑为载体，以人为本，实现供热最可靠、最经济、最优化的满足，具有明显的经济效益、社会效益、环境效益。
1）经济效益
最大效率的利用太阳能可节约能源70-80%，本套系统的蓄热功能使系统的热水成本进一步降低。比起锅炉、燃气等方式的热水系统，本套系统更具有长期经济效益。
2）社会效益
采用分体式太阳能建筑一体化技术，符合当前国家对“绿色节能建筑”普及的要求。集热器适合于多种建筑风格，安装位置多样化，或屋顶或阳台，成为建筑美学的点缀。本套DMG分体式太阳能中央热水系统国内外的高档别墅区应用很广，获得了良好的社会效果。
　3）环境效益
本套系统是综合节能环保系统，符合国家环保政策，利国利民，一次投资，长期受益。无污染、无噪音、无废物废气排放，可以有效降低粉尘、有害气体、温室气体的排放，减少空气污染，节能环保意义重大。
7小结
DMG分体式太阳能中央热水系统充分将DMG管、500L超容量中央电热水器、太阳能建筑一体化技术融于一体，代表了当前太阳能热水系统的最高水平和最高配置，在国际市场上已经大范围普及，在国内的市场容量逐年上升。相信，随着高端群体对建筑节能的重视，本套系统必将成为太阳能建筑一体化应用的主流趋势。