太陽能游泳池加熱系統常見問題

太陽能熱水游泳池的設置是為了要更有效率的利用太陽能並達成保護環境的目 標。不合理的設計、不適當的設備安裝，以及缺乏專業的功能查核，都會導致游泳池 使用管理不良，消耗更多能源讓使用成本增加，也可能縮短設備的使用年限。從永續 的觀點，太陽能游泳池的設施管理是持續對其各項設施的使用以及能源和資源的使用 進行最佳化的管理。本小節是以太陽能溫水游泳池加熱系統為主，針對訪查所發現的 問題進行綜合性分析。

一、 熱水循環系統問題

台灣地區現有的溫水游泳池在其興建之初幾乎都缺乏對再生能源應用的永續設 計考量，自然就不會有良好的能源管理績效。當太陽能加熱系統被納入既有的游泳池 時，因為對太陽能加熱系統相關資訊的不足，再加上許多失敗案例的負面影響，導致 許多溫水游泳池的經營者對太陽能加熱系統失去信心。

在訪查中發現游泳池目前所使用的太陽能加熱系統設計確實存在著許多問題。這 些問題的產生是源於安裝廠商與游泳池經營人二者都對游泳池的太陽能加熱系統如 何規劃設計是一知半解。各案例發現的問題調查表，請參閱附錄一及附錄二。

有關於案例太陽能加熱系統設計缺點統計表，請參考表 3.1.7。各項設計缺點的 分析分別說明如下。

表 3.1.7 調查案例太陽能加熱系統設計缺點統計表

鋼質）與導流管（銅、鋁或不銹鋼質）。對水質有一定程度的要求，這是因為 在自來水中含有一定量的鈣鎂離子、有機物或膠體；過濾池水中亦含有氯和硫 酸銅等水質處理藥物，當水溫升高時很容易腐蝕管壁或結合而形成水垢，堵塞 管路。

由金屬平板式集熱器產生的熱水溫度比較低，相對於玻璃真空管金屬平板 式集熱器，其結垢的可能性相對較小。金屬平板式集熱器有可能會在其導流管 內產生水垢。由於導流管的管徑較小，一旦被水垢堵住，會妨礙水的流動速率，

降低板管的集熱效果。

一般而言，在玻璃真空管金屬平板式集熱器內的導流管是利用熱媒作為集 熱介質，所以不會產生水垢。但在導流管的冷凝端的溫度通常會超過 65℃，

由於其與水接觸因而會產生大量的水垢。此處的水垢厚度增加很快，能大幅降 低金屬板管的集熱效果。

2. 非金屬板管集熱器

在美國與英國的溫水游泳池，大部分都採用 EPDM 橡膠材質的非金屬板 管集熱器。這種 EPDM 橡膠集熱板，能配合鄰近游泳池的任何地形或者是建 築物的屋面型態來裝設，就近獲取太陽熱能來循環加熱池水。在台灣目前使用 這類型集熱器者，以本研究的訪查案例而言，約佔 48%。

由於 EPDM 材質對水質的要求並不高，使用 EPDM 橡膠集熱板的游泳池 通常都屬於池水直接循環加熱系統，讓池水在被直接循環加熱之後再回到游泳 池。

（二）加熱系統設計 1. 集熱板座向

集熱板座向直接影響系統集熱效能。在無法克服的座向條件下，可以增加 集熱板面積的方式來補償。

表 3.1.7 的統計顯示，57%的案例游泳池其集熱板的座向不是面對正南方位 置，造成此問題的因素如下：

（1）太陽能加熱系統是在游泳池建築體完成後才增設；

（2）游泳池的基地環境條件無法配合太陽能集熱板的座向要求；

（3）在朝南的方向會被鄰近的高大建築物遮蔽。

2. 集熱板傾角

集熱板傾角也會直接影響系統的集熱效能。在無法克服的情況下，可以增 加集熱板面積來補償。

表 3.1.7 的統計顯示，70%的案例其集熱板傾角都有再調整的必要。有些案 例甚至是直接將集熱板平貼鋪設在屋面上，其屋頂的斜度與標準架設傾角 的差距甚大。

3. 給水來源

對游泳池而言，流經集熱板導流管內的水源有自來水及過濾池水二種。當 系統採用直接循環方式時，金屬板管集熱器並不適合以過濾池水做為循環 加熱水。若以自來水做為循環加熱水，最好在導流管的進口端先設置軟水 設備，去除自來水中的鈣鎂離子。直接循環式系統從構造到控制都比較簡 單，但其集熱板導流管構件是直接與水接觸，所以對水質有一定的要求，

以便保證系統的正常運作。

表 3.1.7 的統計顯示，39%的案例其安裝廠商在規劃游泳池的太陽能集熱系 統時，對於集熱器的選擇、循環系統的決定、循環加熱水源及水質處理，

都沒有做最佳化評估，導致水質不良對集熱器損壞的現象發生。

4. 水質處裡

池水中富含各類離子，當池水被加熱後會對導流管構件產生結垢或腐蝕作 用。在封閉迴路的池水循環加熱系統中，雖然集熱板的循環水與池水循環 是相互分離的二個迴路，但集熱板的腐蝕或導流管線破裂問題還是存在 的。這些問題會導致維護成本增加、加熱能源浪費、用水成本增加、游泳 池使用者滿意度的降低。解決問題的作法之一是在太陽能集熱板次系統的 進水口前端的儲水箱（或循環水箱）加裝軟水器或淨水器。避免所使用的 自來水或地下水因水質問題而導致集熱板的腐蝕或破裂，以及在管線接點 位置的腐蝕或破裂問題。

表 3.1.7 的統計顯示，87%案例的安裝廠商在水質處裡方面並未給予適當的 考慮。

5. 運行系統

自然循環系統構造簡單，僅利用在傳熱介質內部的溫度差來進行流體的循 環移動，不需要額外的動力來驅動流體。自然循環的效果受管路阻力的影 響，因此這種系統的規模是有限制的。每一系統集熱器的總數不宜超過 24 片。若採用大面積自然循環系統，可分成若干子系統。每一子系統的集熱 器數目不能超過 24 片，因而不適用於大型游泳池的池水加熱用途。

強制循環系統需要利用機電設備之類的外部動力來迫使傳熱介質通過集熱 板以便進行加熱循環。選用具有適當揚程的馬達能克服來自系統管路的阻 力，獲得預期的集熱效果。這種系統的規模不受限制，但隨著系統規模增 大，來自管路的阻力和熱損失都會大增。

表 3.1.7 的統計顯示，8%的案例，安裝廠商對游泳池加熱系統的選擇是採用 自然循環系統以及使用緊湊式儲熱水箱模式，但這種作法通常只適用於一 般家庭的小型太陽能集熱器型式。

6. 循環迴路

熱水循環迴路分為二種：直接/開放式循環系統與間接/封閉式循環系統。

一般而言，加熱系統如果採用熱交換方式（間接式循環）一定會有熱量損 失。因此，單純從熱效率的觀點來考量，直接式循環系統優於間接式系統。

但在游泳池加熱系統中，必須考慮所使用的自來水或過濾池水的水質因 素，雖然間接式循環系統的造價高於直接式循環系統，但對水質變化的適 應性強，可以在不同地區及不同水質條件下供全年使用。因此，在游泳池 加熱系統中，採用間接式循環系統是比較好的選擇。

其次，在池水被直接循環加熱的開放式迴路系統，由於池水中含有消毒殺 菌的化學物質，很容易造成集熱板與管路的腐蝕或破裂。因此在目前最常 見的作法是採用間接/封閉迴路系統，池水與集熱板的水循環是相互分離 的，以熱交換器來傳遞熱量。

表 3.1.7 的統計顯示，使用熱交換器的游泳池 70%採用的熱交換器容量都是 比較小的，導致池水加熱時間增長。若在無太陽照射或太陽輻射比較弱的 期間，集熱器流出的水溫過低，必須啟動電加熱器，游泳池的耗電量相對 就要增加。如何選擇適當的熱交換器必須被重視。換言之，在不同環境與 使用條件下的熱交換器容量其適當與否的問題一直是被專業技師或承包廠 商忽視的問題。

7. 儲熱水箱

由於氣候變化的影響，對在地球表面的太陽熱能利用而言，太陽能成為一 種間歇性的熱源。為獲得穩定的熱水供應，太陽能熱水系統必須設置儲熱 水箱，將集熱板產生的熱水儲存起來或使之不斷的被循環加熱。大型游泳 池的池水加熱系統經常是採用分離式，將儲熱水箱和太陽能集熱板分開配 置。在滿足建築美觀的要求下，配合加熱系統要求與建築空間的實質條件，

建構比較符合能源效益的管路系統。

表 3.1.7 的統計顯示，52%的案例其安裝廠商在規劃游泳池的集熱系統時，

並未建議加裝儲熱水箱，而且是選擇池水直接循環加熱方式，將被集熱板 加熱後的熱水直接注入游泳池。這種方式在夏天會產生池水溫度過高現 象，而且將加溫後的熱水直接注入游泳池，水溫不易控制，若水溫過高會 造成游泳者在水中的不舒適感，也有可能造成燙傷意外，應格外小心。

8. 輔助加熱

不論集熱板的熱性能有多高，在大多數的情況下，池水加熱所需的熱量無 法完全依賴太陽能而獲得。特別是當遇到雲、雨等天氣或在秋、冬季時氣 溫變化的影響，由太陽能熱水系統提供的熱量將無法完全滿足游泳池的熱 水需求，因此，太陽能加熱系統必須與其他能源組合運用，才能達到穩定 的熱水供應要求。

台灣地區較常與太陽能配合的輔助加熱設備包括熱泵、天然氣、燃油、電 加熱器等。可考慮所在地區的能源取得情況與游泳池本身的物理條件，分 析整體的經濟效益以及配合經營者的財務能力來選用。例如，在台北有自

台灣地區較常與太陽能配合的輔助加熱設備包括熱泵、天然氣、燃油、電 加熱器等。可考慮所在地區的能源取得情況與游泳池本身的物理條件，分 析整體的經濟效益以及配合經營者的財務能力來選用。例如，在台北有自