太阳能热水器系统工程设计培训.pptx

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1、主讲人：杨 金良单 位：北京北方赛尔太阳能工程技术有限公司太阳热水系统设计知识讲座太阳热水系统设计知识讲座主要内容主要内容1、太阳热水系统的组成2、太阳热水系统的分类3、太阳热水系统的设计的主要方面4、太阳热水系统的设计的详细内容设备与管道支架太阳集热器贮水箱管路、泵、阀设备防腐与保温自动控制系统辅助能源设备序号分分 类类 特特 征征系统类型系统类型类型类型1 1类型类型2 2类型类型3 31按贮水箱内水被加热的按贮水箱内水被加热的方式方式直接系统直接系统间接系统间接系统2按传热工质的流动方式按传热工质的流动方式自然循环系统自然循环系统强制循环系统强制循环系统直流系统直流系统3按传热工质与大气

2、相通按传热工质与大气相通敞开系统敞开系统开口系统开口系统封闭系统封闭系统4按系统有无辅助热源分按系统有无辅助热源分类类纯太阳能加热系统纯太阳能加热系统带辅助热源系统带辅助热源系统5按太阳集热器内介质状按太阳集热器内介质状况况充满系统充满系统回流系统回流系统6按太阳集热器的类型按太阳集热器的类型平板型系统平板型系统真空管系统真空管系统太阳热水系统的分类太阳热水系统的分类1、用户情况与要求2、系统运行方式确定3、太阳集热器选型4、太阳集热器面积确定5、贮水箱设计6、辅助热源选择与系统设计7、系统布局8、太阳集热器倾角与前后排间距确定9、泵、阀及管路选型与管路系统设计10、电气控制系统设计11、管路

3、与设备的保温与防冻12、系统安全防护(防雷/防雨/防漏电/防腐蚀/抗风雪等)太阳热水系统设计的主要方面太阳热水系统设计的主要方面用户情况与要求用户情况与要求(1)(1)-原始资料收集原始资料收集(1)用户所处地理位置和环境条件(2)水 源 情 况(3)电 力 供 应 情 况(4)安 装 场 地 情 况以上内容有些可以通过查资料获得，有些则 必须向用户了解，才能弄清楚。但必须向用户了解有无特殊情况，如安装现场是否在风口、易发生雷击的地方等。用户情况与要求用户情况与要求(2)(2)-用太阳能系统的要求用太阳能系统的要求(1)安装太阳能系统的用途用于生活热水供应/工业用热水/游泳池加热/采暖、制冷等

4、。太阳能全年工作/季节性工作(2 2)用用 水水 方方 式式定时用热水/全天24 小时用热水用水温度/全天总用水量/用水流量/用水压力。(3)(3)辅助能源情况辅助能源情况是否要求配置辅助能源/配置辅助能源的种类(电/燃油/燃气/蒸汽/暖气/热泵等)如果使用原有的辅助能源设备，应了解设备的型号、类别，供热方式等。(4)(4)其它要求其它要求管理方式，有无专人管理/是否要求全自动控制/是否要求自动计量计费等。用户情况与要求用户情况与要求(3)(3)-原始资料核实原始资料核实太阳能系统的技术性很强，也比较专业，并非 所有的用户都能十分全面、清楚地表达其要求。有。有些些用用户户所所表表达达的的要要求

5、求与与其其实实际际上上真真正正的的需需要要不不一一致致；有有些些用用户户所所提提的的要要求求可可能能无无法法实实现现。因此，设计人 员必须对用户所提供的情况进行分析判断，如果可 能，应进行现场考察核实，以便掌握真实客观的第 一手资料。在了解了实际情况后，设计人员应将其了解的 情况向用户反馈。双方认可后，设计人员才能根据 双方已经确认的设计条件和要求进行设计。用户情况与要求用户情况与要求(4)(4)个人体会个人体会1、要有为用户负责的态度去做这件事，而不 是一味的唯用户是是是2、要引导用户，公正客观地向用户解释清楚如：只要装了太阳能，就能 100%100%解解决你的问题。太阳能系统常见的运行方式

6、太阳能系统常见的运行方式(1)(1)-基本的运行方式基本的运行方式以加热介质的流动方式分1、自然循环系统2、强制循环系统3、直流系统实际应用的太阳热水系统是以上某一种基本运行方式为主的多种运行方式的组合，由 于现场的情况不同，用户的要求不同，因此，组合的形式也多种多样太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(2)(2)-自然循环系统自然循环系统自然循环系统的两大类别类型一：类型一：由水箱、支架、管路和多个集热器等部件在工 程现场连接成一个较大的自然循环系统。类型二：类型二：以多台家用太阳热水器组成的热水系统。由于每台家用太阳热水器实际上也是一个小型的自然循 环系统，因此，这种设计方式也

7、属于以自然循环系 统中的一类太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(2(2)-自然循环系统自然循环系统(1-1)(1-1)多个集热器与一个水箱连接组成的系统自然循环系统的优点是不需要外来动力，依靠 系统流体本身的密度差自动循环。但自然循环系统 的循环水箱必须高于集热器，由于系统流体本身的 密度差形成的动力很小，因此必须采取多种措施减 小系统循环阻力。如：选选用用较较大大的的 管管径径，管管 路路尽尽量量 短，尽量少拐弯，防止出现反坡，造成气堵等。短，尽量少拐弯，防止出现反坡，造成气堵等。因此，自然循环系统的规模一般较小，较大规因此，自然循环系统的规模一般较小，较大规 模的自然循环系统

8、常常分解成多个并联的小系统模的自然循环系统常常分解成多个并联的小系统落水使用的系统1、在白天太阳能加热期间，由于水箱内的水温达不到使 用温度，所以不能使用。2、储热水箱上部水温高，下 部水温低，若水箱下部水温 未达到使用温度，则使用热 水时，需将下部未达到温度 的温水放掉，才能用上部达 到温度的热水，因此存在能 量和水资源的浪费问题太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(3)(3)-自然循环系统自然循环系统(1-2)(1-2)自来水水箱集热器顶水使用的系统顶水使用的系统1、使用时，冷水从水箱下部进入 水箱，而将热水从上部顶出。2、避免了落水系统的缺点，可以 随时使用热水，而且冷水上水

9、也 是自动完成，因此管理也很方便。3、如果冷水供应慢，热水下水快，就会造成断断续续出热水4、如果没有冷水，就无法将热水 顶出。5、存在冷热水混水问题，造成热 水使用率下降。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(4)4)-自然循环系统自然循环系统(1-(1-3)3)集热器自来水补水箱水箱命定温放水形式的自然循环系 统1、当循环水箱上部水温达 到设定温度时，热水出 水管上的电磁阀自动打 开，热水自动流入另外 一个储热水箱，同时，冷水自动补入循环水箱 下部。当循环水箱上部 水温低于设定温度时，电磁阀自动关闭。2、这种系统必须解决储热 水箱水满溢流的问题太阳能系统常见的运行方太阳能系统常见

10、的运行方式式(5)(5)-自然循环系统自然循环系统(1-(1-4)4)循环水箱感温头集热器储水箱补水箱自来水带辅助加热的自然循环系统带辅助加热的自然循环系统1、当阴雨天或太阳能不足 时，用辅助能源将水箱内 的水加热到所需温度。辅 助能源系统可以用电加热，也可以用蒸汽加热，还 可以用燃油(气)锅炉加 热。2、带辅助加热的自然循环 系统，可以解决仅靠太阳 能加热存在的热水供应受 天气影响的问题，达到天 天有热水供应太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(6)(6)-自然循环系统自然循环系统(1-5(1-5)自来水水箱电加热锅炉感温集热器蒸汽头太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方

11、式(7)(7)-自然循环系统自然循环系统(1-6)(1-6)自来水水箱共用一个储热水箱的系统共用一个储热水箱的系统可以解决因一个系统采光面积过大，造成 管径过大，不便安装的问题。集热器集热器太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(8)(8)-自然循环系统自然循环系统(2-1)(2-1)以多台家用热水器组成的系统采用多台家用太阳热水采用多台家用太阳热水器串并联的方式，组成器串并联的方式，组成 一一 个较大个较大的 太太阳阳热热水水系系统统。这这种种系系统统实实际际上上是是把把单单个个自自然然循循环环系系统统表表 转化、工厂化生产。转化、工厂化生产。优点：优点：1、安装简单，施工方便，一

12、般不需储热水箱，因此也省去了因储热水箱的 承重、安放、吊装或制作带来的麻烦；2、工程成本相对较低。缺点：1、多个小储热水箱带来的管理和用水不便；2、多个小储热水箱单位体积的散热面积是大水箱的好几倍甚至十几倍，在 同等保温条件下，小水箱的散热量明显较大3、辅助加热系统不便与整个系统匹配等多台家用热水器并联组成的系统多台家用热水器并联组成的系统1、使用：将家用热水器充满冷水，白天经过太阳能加热后，每个水箱内的水温都达 到了使用温度，下午或晚上从水箱下部落水法用水。使用结束后，再重新加满冷水。2、缺点：a)水箱上部水温高，下部水温低，若水箱下部水温未达到使用温度，需将下部未达到 温度的温水放掉，才能

13、用上部的热水，存在能量和水资源的浪费问题。b)各个家用热水器上冷水时的水力不易平衡，会出现有些热水器已经溢流，还有一些还没上满冷水的问题太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(9)(9)-自然循环系统自然循环系统(2-2)(2-2)家用热水器自来 水多台家用热水器并联顶水多台家用热水器并联顶水使用的系统使用的系统1、使用：冷水从每台家用热水器水箱下部进入，而将热水从上部顶出。可随时用热水，冷水上水也是自动完成，因此管理很方便。2、缺点：a)如果冷水供应慢，热水下水快，就会造成断断续续出热水b)如果没有冷水，就无法将热水顶出。C)存在冷热水混水问题，造成热水使用率下降。太阳能系统常见的

14、运行方式太阳能系统常见的运行方式(10(10)-自然循环系统自然循环系统(2-3)(2-3)多台家用热水器串、并联组成的定温放水系统多台家用热水器串、并联组成的定温放水系统1、使用：当最后一台热水器水温达到设定温度时，电磁阀自动打开，热水流入另外一 个大的储热水箱，同时，冷水从第一台热水器补入，依次将热水顶入下一台水箱；当最后一台热水器水箱上部热水出口处的水温低于设定温度时，电磁阀自动关闭。2、缺点：a)需解决储热水箱水满溢流的问题。b)单个水箱的温水蓄存了较多的有用能量，从而造成了能量浪费。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(11)(11)-自然循环系统自然循环系统(2-4)(

15、2-4)多台承压家用热水器串、多台承压家用热水器串、并联组成的系统并联组成的系统1、使用：冷水从第一台热水器进入，依次将前台热水器的温水顶入下台 热水器，从而使前后的热水器形成了温度差。第一台热水器温度最低，最后一台热水器温度最高。当最后几台热水器水箱内的水温温度低于 设定值时，电辅助加热自动启动。这种系统能保证随时使用热水。2、缺点：辅助加热贮存的热水有限，当阴雨天时，热水不能保证供应太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(12)(12)-自然循环系统自然循环系统(2-5)(2-5)承压家用热水器电加热 电加热自来水太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(1(13)3)-

16、强制循环系统强制循环系统优点优点1、系统的动力来自于循环水泵，单个系统可以不受采光面积的 限制，可以做到上百甚至上千平方米；2、储热水箱放置位置不受限制，可以根据现场情况，摆放在任 一安全的位置。缺点缺点1、需要配置循环水泵、电控装置等，工程成本较高；2、应注意选用可靠的控制系统，以确保系统运行得可靠性；3、要求较高的施工技术。普通的强制循环系统普通的强制循环系统1、系统的循环水泵可以选 用温差/光照/定时任一控 制器控制；2、温差控制是最合理的循 环方式，近年来被较多地 采用；3、光照控制常用于需要大 流量的游泳池太阳能加热 和太阳能温水养殖系统；4、定时控制用于比较简 易的系统。太阳能系统

17、常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(1(14)4)-强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式(1)(1)集热器感温头储(热水箱自来水控制器循环泵排气定温循环系统定温循环系统1、循环水泵受温控器控制。当 集热器的出口温度达到设定温 度时，循环水泵自动启动，将 水箱下部的冷水泵入集热器，同时将集热器内达到设定温度 的热水顶入储热水箱上部；2、采用定温循环和顶水用水方 式，可以使系统实现随时使用 热水。3、存在当储热水箱内的水温全 部达到温控仪设定水温时，循 环水泵将一直循环的问题太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(15)(15)-强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式(2)(2

18、)辅助加热强制循环系统辅助加热强制循环系统1、当太阳能不足时，用辅 助能源(电/燃油/燃气/蒸汽)将水箱内的水加热 到所需温度。2、可以解决阴雨天热水供 应不足的问题。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(16)(16)-强制循环系统常见形式(3)控制器电加热锅炉蒸汽太阳能常压太阳能常压/水箱承压间接系统水箱承压间接系统1、在太阳能系统中设置了一个回流 水箱，循环水泵将回流水箱内的 热水泵入换热器换热后，被送到 太阳集热器加热，然后又会到回 流水箱，构成了开路循环回路。2、开路循环回路的循环介质容易蒸 发散失，利用回流水箱可以很方 便地添加循环介质。这种系统解 决了不能承压的集热器

19、在承压热 水供应系统上的应用问题；3、这种系统太阳能加热系统的循环 介质可以采用普通的水。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(16)(16)-强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式(4)4)太阳能承压太阳能承压/水箱常压间接系统水箱常压间接系统1、太阳能加热的一次回路采 用防冻液作为循环介质，解 决了一次回路循环系统防冻 和防垢的问题。热水供应为 开路系统的间接换热强制循 环系统。2、这类系统适合于高寒地区 全年使用的大规模平板太阳 热水系统太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(17)(17)-强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式(5)(5)太阳能系统常见的运行

20、方式太阳能系统常见的运行方式(18)(18)-强制循环系统常见形式(6)太阳能常压太阳能常压/水箱常压水箱常压间接系统间接系统1、太阳能加热回路采用防冻液作为 循环介质，解决了一次回路循环 系统防冻和防垢的问题。贮热水 箱为常压系统。可在高寒地区使 用，并比承压系统显著降低工程 成本、且安全可靠。2、系统配有辅助加热。3、该系统可用于别墅太阳能系统太阳能承压太阳能承压/水箱承压间接系统水箱承压间接系统1、太阳能加热回路采用防冻液作为 循环介质，解决了一次回路循环系 统防冻和防垢的问题。热水供应系 统为承压系统，利用自来水的压力 将水箱中的热水自动顶出，实现了 开阀门用水，关阀门走人的傻 瓜化管

21、理。2、系统配有辅助加热。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(1(19)9)-强制循环系统常见强制循环系统常见形式形式(7)(7)温差控制器泄压阀压力表膨胀罐3、该系统可用于别墅太阳能系统。换热器安全阀排气换热器太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(2(20)0)-直流系统直流系统优点：优点：1、该系统可随时将达到设定温度的热水顶入储水箱储存。水 箱内储存的是达到温度的热水。可以实现随时使用热水。2、储热水箱可以根据现场情况，摆放在任一安全的位置。缺点：缺点：1、定温放水系统需要解决储热水箱水满溢流的问题；2、同时也需要配置控温装置等。工程成本较高；3、应注意选用可靠

22、的控制装置，以确保系统运行的可靠性。4、要求较高的施工技术。单一直流式定温系统单一直流式定温系统1、当集热器内的水温达到设 定温度时，电磁阀打开，冷水进入集热器，并将达 到设定温度的热水顶入储 热水箱。2、单一的直流式定温放水太 阳热水系统存在储热水箱 水满溢流的问题，水满时 必须将冷水关闭，以防止 储热水箱溢流。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(2(21)1)-直流系统常见形式直流系统常见形式(1)(1)排气感温头储热水箱温控仪集热器自来水定温定温/温差循环系统温差循环系统1、当水箱满水位时，冷水管路 上的电磁阀自动关闭，系统 自动转入温差循环。2、该系统不仅解决了储热水箱

23、水满溢流的问题，还充分利 用了太阳能。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(22)(22)-直流系统常见形式(2)辅助加热定温/温差循环系统1、先利用太阳能加热；2、当太阳能产热水不足时，用辅助能源补充热水，确 保全天24小时热水供应。3、广泛用于宾馆、饭店等要 求24小时供热水的单位。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式(23)(23)-直流系统常见形式(3)控制仪锅炉太阳能系统常见的运行方式(24)-直流系统常见形式(4)程序控制的全自动供水程序控制的全自动供水系统系统1、控制器(PLC 编程)可根据 系统集热器的水温、水箱水 温、水位、管路水温等信号 依照事先设计

24、好的程序，实 现定温、满水位温差循环、太阳能不足辅助加热、低水 位保护、任意时间自动控制 等功能，并可远传、监视等。2、未来的发展方向，近年来 已被更多地采用。程序控制电加热1、上述列举了十几种方式，实际设计中还有其它更多的方式。但所有这些运行方式，都是根据自然循环、强迫循环和直流 定温系统的原理，结合实际情况设计的。GB/T18713规定：系统运行方式应根据用户基本条件、用户的使用需求及集热 器与储热水箱的相对安装位置等因素综合加以确定。2、一般来说，较小面积的系统，如果水箱可高置，多采用自 然循环系统；较大面积和水箱不能高置的系统，多采用强制 循环系统；需要24小时或白天需要使用热水的，多

25、采用直流 系统；每天都需要热水的，应配置辅助加热系统。3、目前国内的太阳能热水系统多采用开式系统，别墅型太阳 能热水系统多采用闭式承压二次回路系统。太阳能运行方式设计与选择原则太阳能运行方式设计与选择原则太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位-太阳集热器选型太阳集热器选型(1)(1)集热器类型的选择主要考虑下列因素：1、当地的地理位置；2、环境温度；3、全年的使用时间；4、使用水温；5、投资与收益等因素。1、在不结冰地区全年使用或虽是结冰地区，但仅在春、夏、秋季不结冰的时候使用时，一般选择平板集热器。2、结冰地区全年使用的，不需要承压运行的，除高寒地区外，均可选用全玻璃真空管集热器。

26、3、高寒地区全年使用的，可选择热管集热器，也可选择各种金 属流道式真空管集热器，做成双回路系统平板型真空管型流道式平板集热器热管式平板集热器玻璃真空管集热器热管真空管集热器金属流道真 空管集热器抗冻性不抗冻，板芯易冻抗冻零下20以上抗冻抗冻防冻液介质抗冻承压性能承压承压不能承压承压承压热水温度60以下热水60以下热水90以下热水80以下热水80以下热水热性能中低温区热性能好比流道式平板差中温区热性能好比全玻璃管稍差比全玻璃管稍差质量稳定性好取决热管取决于真空管取决真空管和热管取决于真空管经济性造价低比流道式平板高造价较高比全玻璃式高比全玻璃管高太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位-

27、太阳集热器选型太阳集热器选型(2)(2)1、集热器朝向与倾角的确定主要使集热器得到最大的太阳辐射能。当采光面与太阳光线垂直时，就能得到最大的太阳辐射能2、对于跟踪式太阳集热器，通过自动跟踪使集热器的采光面与太阳 的入射光线垂直就可以。但跟踪装置复杂，成本太高，一般采用 固定朝向与倾角。3、对于固定式集热器，为了得到最大的太阳辐射量，应使当地正午 的太阳光线与集热器的采光面垂直。因此，对于在北半球使用的 集热器，应正南放置。4、考虑到早上气温低，易有雾，光照不好，而下午气温高，一般光 照较好，因此也可将集热器正南偏西5放置，使集热器在下午能 得到更多的太阳辐射能。太阳集热器选型与摆放方位太阳集热

28、器选型与摆放方位-太阳集热器朝向与倾角太阳集热器朝向与倾角(1)(1)从上图可以得出：当太阳光线与集热器的采光面垂直时，集热 器倾角与当地纬度角以及太阳赤纬角有如下关系：0=-太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位-太阳太阳集集热热器朝器朝向与倾角向与倾角(2)(2)1、当全年使用时，可认为全年的平均赤纬角为0,=-=2、当侧重于夏季使用时，可认为该期间的平均赤纬角为10,=-=-103、当侧重于冬季使用时，可认为该期间的平均赤纬角为-10,=-=+10全年各月代表日太阳赤纬角的近似值全年各月代表日太阳赤纬角的近似值日 期1.172.153.164.155.156.117.178.1

29、79.16 10.1611.15 12.11值-21-13010192321130-10-19-23太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位-太阳集热器朝向与倾角太阳集热器朝向与倾角(3)(3)太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位-太阳集热器朝向与倾角太阳集热器朝向与倾角(4(4)1、当真空管集热器南北竖放时，具有日自动跟踪功能。在相邻两支真空管 不发生光线遮挡时，无论太阳是在东、西任何位置，有效采光面积都一 样。但当Q 大于临界夹角Q,时，相邻的真空管之间将产生光线遮挡。由于真空管集热器南北竖放时，不具有季节自动跟踪功能，因此，集热 器的倾角仍应按上述推论确定。2、当真空

30、管集热器东西横放时，具有季节自动跟踪功能，无论太阳是在南、北回归线之间任何位置，有效采光面积都一样。但为了保证在全年时间内，相邻两支真空管不发生光线遮挡，集热器的倾角应满足下列条件2327+-|Q。+1Q 23 27式中：2327-表示太阳在南北回归线时的赤纬角的绝对值；Q。相邻的真空管之间产生光线遮挡的临界夹角太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位-太阳集热器朝向与倾角太阳集热器朝向与倾角(5)(5)Q:阳光入射线在集热器横截面上的投影与真空管法线方向的夹角。当 Q 大于临界夹角Q,时，相邻的真空管之间产生光线遮挡。Q,计算公式为：|Q=cos-1(D+D,)/2B式中：D,D,分

31、别为真空管内、外管的直径，如：D=37mm,D,=47mm。B相邻两支真空管之间的中心距太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位-太阳集热器朝向与倾角太阳集热器朝向与倾角(6)(6)以上关于集热器倾角的推论，没有考虑各地不同季节天气的影响。实际上，不同地方在不同季节的实际太阳辐照量是不同的。a)某一地方在每年的某一季节，总是雨季，太阳辐射量相对很少，在此 时段内，即使太阳光线与集热器采光面垂直，也得不到太多的太阳辐 射能；而在另一季节，经常是晴朗天气，太阳辐射量相对较多，在此 时段内，由于太阳光线与集热器采光面不垂直，从而失去了得到较多 太阳辐射能的机会。b)在太阳辐射较强的季节，热水

32、过剩，而太阳辐射较少的季节，热水不 足，因此可以让太阳辐射较少的季节尽可能多地吸收辐射能确定集热器倾角最理想的方法是综确定集热器倾角最理想的方法是综合考虑当地各合考虑当地各时段的太阳辐照量和热水使用需求等因素，求出时段的太阳辐照量和热水使用需求等因素，求出在在满足使用需求的条件下，在整个使用期内能得到最 大太阳辐射量的集热器倾角值。太阳集热器面积确定太阳集热器面积确定-确定原则确定原则1、理论上，集热器面积应根据用户所需热负荷来确定。在不 考虑投资/场地等因素时，太阳能系统得到的有用能量应等 于用户所需要的热负荷能量。2、从系统投资和使用效果两方面综合考虑确定 当全年使用时，以满足春秋季使用为

33、原则季节使用时，以满足季节使用为原则3、根据现场实际摆放情况确定当现场太阳集热器摆放场地受到限制时，以现场实际 的摆放面积作为设计面积，不足部分，由辅助加热补充4、以投资能力确定系统集热器面积当资金不足时，可以投资能力确定系统规模。可以将 工程分成一期二期来考虑，以解决资金问题太阳集热器面积确定太阳集热器面积确定-注意事项注意事项1、注意不同产品的集热效率不同；2、注意灰尘的影响，一般在0.900.98;3、注意管路和水箱散热的影响，在0.900.95;4、注意系统加热方式的影响间接系统在0.900.95;5、注意太阳能系统运行方式影响，强迫循环的运行方 式，其平均热效率比自然循环和直流系统低

34、35%。贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的作用贮水箱的作用太阳能热水系统只能在白天有阳光的条件下产生热水，而且是一种比较缓慢加热的过程。而使用热水的时间却并不一定都在白天，因此，需要将白天产生的热水储存，以供其它 时间使用。储热水箱的作用就是储存太阳集热器产生的热水贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的容积确定贮水箱的容积确定储热水箱的容量储热水箱的容量V V应根据其蓄热容量应根据其蓄热容量VxVx、热水热水膨胀量膨胀量V,V,和循和循 环回流水量环回流水量V;V;等因素确定。等因素确定。V=Vx+Vp+V1、储热水箱的蓄热容量Vx应根据晴天时太阳集热器的产热水量来确定2、储当热水 于的4热时水，体膨积

35、水V温。升 高 而 膨 胀。因 此 应 考 虑 水 的 体 积 膨胀量对储热水箱容量的影响。一般在5%以内。3、储热水箱的循环回流水量V对于常压系统，当循环水泵停止后，回水管道内的水要回流到水箱里；对于回流防冻的系统，当循环水泵停止后，集热器和管道内的水都要回流 到水箱里来。因此必须考虑系统的回流水量。以确保停泵后不发生储热水 箱溢流的问题。贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱形状确定贮水箱形状确定贮水箱的结构形状应根据其容量大小、结构的合理性、现 场放置的位置、水箱制作的难易等因素来确定。储热水箱应 选择体面比最小的形状。这样既能减小散热面积，还可节省 水箱制作的材料。1、圆球形状的水箱体面比最小，

36、但制作困难。因此储热水箱的形状一般都 选择圆柱形或方形2、对于圆柱形水箱，当高度等于直径时，表面积最小。如果圆柱形水箱高 度过高，一般将水箱卧放。要求水箱承压的系统，圆柱形水箱的两个端盖 应采用球形端盖，材料厚度应加厚，制作完成后，应按要求作耐压试验。3、对于方形水箱，当长、宽、高相等时，体面最小。方形水箱不承压，不易设计的太高。在高度相同的的条件下，长度与宽度相等时，体面比最 小。方形水箱可以现场制作，运输方便。方形水箱的承压能力差，需要在 水箱内部或外部加拉筋。方形水箱只能用于不承压的系统中。贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的材料贮水箱的材料1、钢板水箱2、搪瓷水箱3、不锈钢水箱4、玻璃钢预制

37、水箱5、水泥预制水箱。6、塑料水箱由于贮水箱储存的是热水，不宜采用耐 温性能差的水箱。如塑料水箱等贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的开口位置贮水箱的开口位置与尺寸与尺寸(1)(1)1、检修人孔：大于3m 的水箱应留检修人孔，以备将来检修 时用。人孔的尺寸不应小于400400mm2,圆形人孔的直 径不应小于400mm。2、通气孔：常压水箱应留有通气孔，以避免形成负压，使水 箱受损，并使下水通畅3、排污口：排污口应留在水箱最低的位置，以利于排污。排 污口的尺寸不应小于25mm。4、溢流口：开式常压系统的水箱应留有溢流口，应不小于进 水口，且最小不应小于25mm贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的开口位置与尺

38、寸贮水箱的开口位置与尺寸(2(2)5、用热水口：a)对于承压水箱，用热水口应位于水箱的顶部；b)对于顶水使用的开式水箱，用热水口应位于水箱的中上部，且不能低于上循环口；c)对于落水使用的开式水箱，用热水口应位于水箱的底部，但 应不低于排污口；d)对于底部带有电加热管的水箱，用热水口应高于电加热管的 位置，以确保电加热管始终浸没在水中，防止电热管无水干 烧。用热水口的尺寸应根据热水流量大小来确定，用热水口的尺寸应根据热水流量大小来确定，一一 般般承压系统不应大于承压系统不应大于1m/s;1m/s;常压系统不应大常压系统不应大于于0 0.5m/s.5m/s。贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的开口位置与

39、尺寸贮水箱的开口位置与尺寸(3)(3)6、上、下循环口：1、下循环口位于水箱的底部，但应不低于排污口，不高于用 热水口。2、上循环口位于水箱的中上部，不高于用热水口。对于顶水 使用的承压水箱，上循环口应在水箱的中下部，但无论何种 系统，上循环口都应高于下循环口。上、下循环口的尺寸也应根据单位时间的流量大小来确定，一 般不应大于1m/s。7、其它开口：有些系统还需预留测量水温、水位、压力的开口。带有 辅助加热的系统还需留有辅助加热系统所需要的各种开口，设计者应根据系统要求合理设计。死水区流水区流水区死水区在满足以上要求的前提下，水箱的开口位置还应尽量注意 消除死水区，或者尽量减少死水区。但为了防

40、止顶水使 用时冷水供应不上，造成热水断流的问题，有意在水箱 出热水口上部留出一部分热水高度，当冷水供应不上时，起缓冲作用。贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的开口位置与贮水箱的开口位置与尺寸尺寸(4)(4)1、当水箱进出水口处流速、温差过大时，容易造成水箱混水。对于需要 水箱水温分层的储热水箱，如顶水使用的储热水箱，应降低管口流速。在设计水箱进、出水口处水管的布置时，下循环管口流出的为低温水，其在水箱内的开口方向应水平或向下；上循环口流进水箱的水为高温 水，其在水箱内的开口方向应水平或向上；冷水补水进口的开口方向 应水平或向下。以上措施，可以有效降低进出水管处造成的混水问题。2、对于自然循环系统，下

41、循环口兼有下循环管的自动排气功能，因此，其在水箱内的开口方向应水平，不能向下，否则将造成下循环管无法 自动排气而使系统无法自动循环。3、对于落水使用的循环系统，设计时，有意将上循环管口向下开口，有 时甚至将上循环口向下延伸至水箱的下部，有意使水箱混流，以减轻 水箱的温度分层。对于直流式定温放水系统，设计时也有意将从集热 器进入水箱的热水管延伸至水箱的下部，以达到混合水箱水温的作用。贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱进出水管的布置贮水箱进出水管的布置辅辅 助助 热热 源源 选选 择择 与与 设设 计计-辅助热源种类的选择辅助热源种类的选择辅助热源一般应具有可靠、稳定、随时可 以供给等特点1、燃气(天燃

42、气/煤气/石油液化气/沼气等)2、燃油 (煤油/柴油)3、电能4、蒸汽5、暖气6、热泵辅助热源选择与设计辅助热源选择与设计-辅助热源功率的确定原则辅助热源功率的确定原则1、辅助加热系统的目的是当阴雨天或太阳能 不足时，由辅助加热系统提供所需的热能。因此，应按能满足最不利情况下的热能供应 来确定辅助加热设备的功率。2、对于太阳热水系统来说，太阳能完全不起 作用的情况就是最不利的情况。因此，辅助 加热设备功率的确定应根据太阳能完全不起 作用时，全部靠辅助加热设备来满足用户所 需的热能来计算确定。系统整体布局的原则与方法系统整体布局的原则与方法-布局原则布局原则布局设计，应从多方面综合考虑，使系统紧

43、凑合理、可靠实用、美观协调、维护方便。前后布局一般情况下，集热器在前面，水箱在后面，以避免水箱遮光。但当前面有 较高的遮光物时，可将水箱放在前面，集热器后置，加大集热器与前 面高遮挡物的距离。左右布局水箱可以在左边，也可以在右边，主要根据承重、管路短近等因素确定。系统整体布局的原则与方法系统整体布局的原则与方法-布局形式布局形式(1)(1)集热器阵列集热器阵列 集热器阵列集热器阵列水箱集热器阵列集热器阵列水箱左中右布局水箱在中间，集热器围绕水箱前后左右排列。这种布局可以很方便 的共用一个水箱做成几个并联的自然循环系统上下布局水箱和集热器上下放置。如水箱放在地面或低处。系统整体布局的原则与方法系

44、统整体布局的原则与方法-布局形式布局形式(2)(2)集热器列集热器阵列集热器阵列集热器阵列水箱系统整体布局的原则与系统整体布局的原则与方法方法-布局选择原则布局选择原则布局形式的选择，主要应根据现场地形确定，并考虑以下几点。(1)水箱承重在系统布局中，首先需要考虑水箱的位置。因为，水箱是太阳热水系统 最重的负载，因此，水箱的放置位置应考虑该位置的承载能力能否能满 足水箱装满水后的承重需求。(2)集热器摆放应尽量使集热器集中在一片位置摆放，这样便于布局，系统比较整洁、紧凑，管路距离也比较短，。(3)系统各部分的距离系统布局应尽量使集热器距水箱的距离、水箱距用热水点的距离、冷水 供水点距集热器和水

45、箱的距离相距较近，以减少管路过长造成的热损失，并减少安装用料，降低工程成本。(4)协调性与方便性系统整体应协调、可靠、美观，施工和维护管理应方便。太阳集热器阵列太阳集热器阵列-太阳集热器间的连接太阳集热器间的连接1、并联连接2、串联连接3、并串联连接太阳集热器阵列太阳集热器阵列-排与排之间的连接排与排之间的连接(1)(1)并联连接并联连接无论是平板集热器还是真空管集热器，一般情况下，集热器排与集热器排之间的连接多采用此种连接方式串联连接当集热器只有两排，且每排集热器的数量不太多 时，可采用此种连接方式。太阳集热器阵列太阳集热器阵列-排与排之间的排与排之间的连接连接(2)(2)串并联连接当集热器

46、数量超过两排时，在每排集热器的数量 不太多时，为了管道连接的方便，有时会采用此 种连接方式太阳集热器阵列-排与排之间的连接(3)前前后后排排集集热热器器之之间间应应留留有有一一 定定 的的 距距 离离，以以避避免免前前排排集集热热器器影影响响后后排排集集 热器的采光热器的采光1、当春夏秋季使用时，只要保 证春分、秋分日前后排不遮 挡，其它时间就不会遮挡2、当全年使用时，只要保证冬 至日(此时)前后排不遮挡，其它时间就不会遮挡。一般情况下都要求在当地正午 时刻，前后排不发生遮挡正午时，h=90-(-)OB=OC=OA ctg h=OA tg(-)太阳集热器阵列太阳集热器阵列-前后排间距前后排间距

47、系统管路选择与设计系统管路选择与设计-常用管材种类常用管材种类(1(1)钢管无缝钢管分为热轧管和冷拔管两种，广泛用于压力较高的管道，如高压供热系 统和高层建筑的冷、热水管。以外径壁厚表示。有缝钢管焊接钢管通常称为有缝钢管(水煤气管)。壁厚不同，分为普通管和 加厚管两种，普通钢管的工作压力不大于1MPa,加厚钢管的工作压力不 大于1.6MPa。以公称直径DN表示。将有缝钢管镀锌处理后，其抗腐 能力提高，内壁不易生锈，可以保护水质。镀锌钢管常用于生活饮用水 管道及热水供应系统。铸铁管耐腐蚀性强，但质脆，承压能力低。分为给水铸铁管和排水铸铁管。其规格以公称直径表示，分低压、普压、高压三种。系统管路选

48、择与设计系统管路选择与设计-常用管材选择(2)新型管材聚氯乙烯(PVC)和硬聚氯乙烯(UPVC)管材具有良好的耐老化和耐化学腐蚀性能，可在-1560之间使用3050年。目前主 要用于建筑给水、排水、落水、排污、穿线、通风等方面。聚乙烯(PE)和高密度聚乙烯(HDPE)管材可耐多种化学介质侵蚀的管材，据有良好的挠性，可以盘卷，具有良好的耐冲击强 度。主要用于输送水、可燃性气体、腐蚀性流体等。交联聚乙烯(PEX)和聚丁烯(PB)管材PEX和PB管材完全无毒，使用温度范围最宽，为-70110,可输送90左右的热 水，长期使用温度为95。PEX管材一般只有小口径管(20-63mm),热膨胀系 数较大，

49、采用金属管件受压连接，其配件成本较高，连接时问题较多。PB管材 适合制作小口径受压管，安装时可以熔焊与压接相结合，连接牢固。PEX和PB管 材可作为包括饮用水和热水在内的各类流体。PEX 比PB管材价格低3050%。无规共聚聚丙烯(PP-R)管材具有耐压、保温等优点，长期使用温度为70,比较适合温水输送。它可 以采用熔接方式连接，连接可靠，其废料还可再利用，是名副其实的绿色建材系统管路选择与设计系统管路选择与设计-常用管材种类(3)新型管材铝塑复合管(PAP)有两种类型，一种是采用HDPE 的PAP 管材，只能用于低温介质 的输送；另一种是采用PEX 的PAP 管材，气密性好，耐压较 高，耐爆

50、破应力大，热膨胀系数小，抗静电，使用寿命长，可输送包括饮用水和热水在内的各种流体，可在95高温和 小于1MPa 压力的条件下长期工作。PAP 管的缺点是管材连接 不能用热熔连接和胶粘接，只能用专用铜制管件，废品不能回收再用 ABS管 材由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯组成的共聚物或共混物。它是通用 塑料中强度和韧性较好的一种。在-40100范围内能保持 韧性和刚度。但它的耐候性较差。系统管路选择与设计系统管路选择与设计-常用管材种类(2)新型管材铜管和塑覆铜管随着人们对饮用水卫生性能要求的愈来愈高，铜管和塑覆铜 管在城市的高层、超高层以及中高档商品房中大量使用。塑 覆铜管一般是用含铜量99.9%的无缝