在黑龙江,低温是太阳能设备运行过程当中需要面对的主要挑战之一。每到冬季,网络上经常可以看到一些案例,部分太阳能设备冬季出现管路冻结,严重时管道开裂漏水,造成设备损坏。这类情况的出现,一部分是设备本身选型没有适配高寒环境,另一部分和系统设计、施工工艺、日常使用维护都存在关联。很多意向客户在咨询太阳能热水、采暖系统的时候,最为关心的问题就是冬季低温环境下系统能不能平稳运行。
首先要厘清一个客观现实:没有一套设备可以完全不受外界环境温度影响。太阳能系统在极寒天气下,想要维持正常工作,需要依靠整套系统的综合设计,而不是单纯依靠某一个单一配件。市面上适配南方气候的太阳能产品,很多没有考虑长期零下二十多度的持续低温,直接使用在黑龙江地区,出现冻损的概率会明显升高。所以面向北方市场的太阳能项目,从方案设计阶段,就要把防冻相关需求纳入考量。
管路是防冻防护的重点部位。裸露在外的输水换热管路,如果保温处理不到位,低温环境下热量快速散失,管内介质温度持续下降,就容易发生结冰。管道保温不是简单包裹一层保温材料就可以完成,保温层厚度、保温材料品质、外层防水防护都很关键。室外管道如果保温层进水受潮,保温效果会大打折扣,即便很厚的保温层,也起不到应有的防护作用。所以管道保温施工,除了选用适配低温环境的保温材质,还需要做好外层防水保护,避免雨雪水汽侵入保温结构内部。
目前行业内,针对高寒环境,有多种成熟的系统模式可以选择。排空式系统,在系统停止工作之后,可以将管路内部的水自动排空,管道内没有存水,就可以规避结冰的风险;闭式防冻液循环系统,集热回路内部使用低温防冻液作为换热介质,介质冰点低于当地冬季最低温度,回路内部不会结冰,再通过换热器完成热量传递;电伴热辅助模式,在管路部位配置伴热装置,监测到温度降低到阈值之后启动加热,作为低温环境下的补充防护手段。不同模式各有自身的特点,不存在绝对万能的方案,需要结合项目规模、现场条件、用户运维习惯综合选择。
哈尔滨信诚阳光经贸在开展寒地太阳能项目的时候,会结合项目实际情况,组合选用对应的防冻设计思路。同时在控制系统层面增加温度监测点位,对管路、集热设备的温度状态进行监控。同时也会向客户说明,防冻系统属于防护手段,日常也需要进行简单维护。比如防冻液,经过长时间使用会出现性能衰减,需要按照使用周期进行检测更换;电伴热部件也需要定期检查是否可以正常工作,不能安装完成之后就完全置之不理。
有部分用户会存在误解,认为只要设备带防冻功能,就可以什么都不用管,无论什么情况都不会出现冻结问题。实际上,如果出现部件故障、断电等意外状况,防冻防护功能也有可能失效。企业在项目交付的时候,会向用户讲解冬季设备基础注意事项,告知遇到长时间断电等特殊情况,需要采取哪些应急处置方式。
现实当中,同样一套防冻结构,安装在不同的建筑,使用效果也会出现差异。比如有的管路铺设位置长期处于背阴不见阳光的位置,和向阳位置相比,低温风险会更高,设计的时候就要进一步强化防护。所以防冻设计不能照搬模板,要结合管路走向、环境条件综合调整。
对于广大用户而言,选购太阳能系统,不要只关注集热板、水箱等主要大件,管路、保温、控制系统这些配套部分,同样会决定整套系统冬季的表现。在前期沟通阶段,可以主动和服务商交流系统防冻的实现方式,了解后期维护要点。充分了解系统的防护逻辑和维护要求,日常做好简单的检查维护,才能更好降低冬季冻损的发生概率,延长整套设备的使用周期。