太阳能热水工程讲座.doc

（太阳能）热水工程讲座（第一讲）一、 热水供应方式 热水供应方式有两种：局部（热水供应方）式和集中（热水供应方）式，前者是单家单户即建筑物内各用水点独自使用一台热水器把水加热后供该场所使用，后者集中设大型热水器和热水箱，用管道把热水输送到建筑物各用水点。 局部热水供应方式 局部热水供应主要针对家庭用户(住宅楼)、或者用水点比较独立用水人数少的地方(例如公寓住宅的厨房和浴室、公用洗浴间)。 局部热水供应的特点 (1)根据用途，比较容易得到所需温度的热水。(2)各用户按需加热热水，克服集中式热水供应盲目储备热水的缺点。(3)所需设备少,安装比较方便。集中热水供应方式集中热水供应适合于宾馆、医院、洗浴中心和由物业公司参于管理的智能住宅区。它由加热设备热交换网络、热水供应网络两部分组成，加热设备热交换网络负责把水加热。热水供应网络负责向系统各器具供应相同温度的热水,在管道设计时管道的各循环系统要达到平衡，不能产生配水点热水量不均和水温太高或太低的现象。集中热水供应的特点 (1)考虑卫生器具热水的同时使用率，加热器的总容量可减少。(2)配置灵活，太阳能集热器和其它能源结合使用,优势互补。(3)热源设备可供采暖、热水、食堂等兼用，集中管理方便。二、 水的加热和加热设备 水的加热实际上是依靠换热设备（工具）把其它能源转换成热能的一种形式，例如：家庭中常用的电热水器，把电能转换成热能。燃气热水器通过燃烧把化学能转换成热能。集中热水供应系统通过容积式换热器把蒸气转换成热水。 太阳能集热器 太阳能集热器同其它设备一样也是一种热交换设备,它通过吸收太阳的能量把太阳能转换成热能。同其它换热设备相比显然它是一种绿色环保节能设备，非常值得推广。太阳能集热器怎样安装才可获最佳效果呢? 获得光通量越多越好，因为光通量越多太阳能集热器获得的能量也越大。(太阳能集热器单位面积通过的光线数量称光通量) 如图所示; (S1S2COS，S1为 S2在水平面上的正投影。)根据公式知道光通量受COS的影响，COS的变化范围是 1到0。换句话说光通量受角度“”的影响，“”的变化范围从0至90。当=0时，COS 01，S1S2 说明此时光通量最大，从太阳光获得能量最大。当=45时，COS 450.7，S10.7S2 此时光通量S1是光通量S2的0.7倍。当=90时，COS 900，S10此时光通量是零，一点能量也不能接收。怎样获得比较理想的光通量 第一、集热器的倾角S=90-；地球绕太阳旋转时某地纬度与太阳光线的夹角随季节变化而不断变化。见图 固定式全年使用的集热器，倾角S一般取当地纬度，可使全年获得最大集热量。但通常因冬天出热水量少，为使冬天获得最大集热量，取倾角 S10即为当地纬度加10。 第二、方向 一天之中从早晨太阳升起到下午太阳落山，即地球自转太阳光线在地球上所走过的角度（方向）。见图 固定式全年使用集热器应朝向赤道(正南)以保证最大限度获得太阳辐射能，(注：因下午日照较强可向西偏移5。)如因特殊需要，集热器向西或向东偏移，则偏移不宜超过15，否则对获得太阳能有较大影响。第三、距离S的确定前排物体的高度对后排集热器的影响，见图由于真空管太阳热水器系统通常是全年使用，冬天太阳高度角小，物体的影子较长，一般应保证 9:0015:00东南西方向无挡光物，需满足与前排物体的距离Hctg。注:是当地的高度角(等于66.5减当地纬度)。例如北纬40地区冬至：00时的高度角 26.5代入上式 SHctg 26.52H，但全年综合考虑，前后排间距可适当调小。 其它集中热水供应的水加热器 A、容积式热交换器在集中热水供应系统中，广泛采用蒸汽间接加热的容积式热交换器。容积式热交换器一般采用钢板制造的密闭钢筒，内有加热盘管，为加热和储水合一的加热器，使用管理较方便，它在热水供应工程中经常使用。如图B、快速热交换器 C、汽水混合加 热装置（多孔管、消声喷射器）三、热水系统、热交换网络和供水网络 热交换网络 通过和其它能源的交换把冷水加工成热水所构成的网络系统称热交换网络。由于单台太阳能集热量较少，在工程中可将多台太阳能通过串并联的形式连接起来，来满足工程设计的要求。（注：同其它能源一样例如、电加热可根据热水负荷加大或者减少电热丝的功率。蒸气加热可根据热水负荷加大或减少蒸气用量。而太阳能集热器则可根据热水负荷设计所需集热器台数。） 网络的串联与并联是根据安装环境、和集热器产生的热量的大小来决定的。 太阳能热交换网络与其它能源的结合由于阴雨天或日照不足太阳能集热器需与其它能源配合使用，以达最佳效果。在结合中也存在着并联、串联、串并联之说。这种形式适合于储热水箱距离其他能源比较近或比较好连接的情况。例如，我们的保温水箱就是采用太阳能与电加热并联的形式。又例如，北京监狱就是采用太阳能和蒸汽并联的形式（汽水混合式）。这种形式适合于储热水箱距离其他能源比较远或不好连接的情况。例如，保温水箱与锅炉房或换热站连接的形式（南京某宾馆和嘉兴某高级住宅小区）。设计思想是太阳能集热系统的储水箱设为定温放水，即在储水箱出水口处设了一个温度传感器和一个电磁阀（由计算机监控），起的作用是向系统补充热水，当系统需要热水时，计算机控制电磁阀开启放水送到地下室的容积式换热器中，进行热水补充，如果温度不够可由容积式换热器进行二次加热达设定温度后送供水网络系统。供水网络 通过热水管道将热水送到各用水点称供水网络。在热水系统中龙头一开就希望立刻得到热水。但水对热是不良导体，在单管道中很难产生对流现象，即使加热器中的水被加热了，但不流动的水在管道中仍然是冷水。因此在单管配水中，配水时先流出冷水后才会来热水，如果系统管径粗、管道长，就会浪费大量的水，从经济上和使用上都是不利的。但对于管道短小的小型热水系统以及经常使用热水浴室、营业性的大型号厨房等系统，为了节约管道和减少管道热损失，采用单管是较好的。为了在使用上感到方便，随时立刻可得热水，可设回水管的双管系统，使热水产生循环。如下列各图：1.上行下给同程供水方式这种形式适合于供水网络系统比较复杂，水力调整比较困难的情况，其作用是可达到各用水点的水温比较均衡。2.上行下给异程供水方式这种形式适合于供水网络系统比较简单，水力调整比较容易的情况，其优点是节约管材、施工较为方便。3.上行下给异程热水循环供水方式这种形式适合于供水网络系统比较简单、水力调整比较容易且有地下室的情况。4.上行下给