太阳能热水器系统工程设计培训ppt课件

1、太阳热水系统设计知识讲座太阳热水系统设计知识讲座 主讲人：主讲人： 单单 位：未知太阳能工程位：未知太阳能工程 ：主要内容主要内容1 1、太阳热水系统的组成、太阳热水系统的组成2 2、太阳热水系统的分类、太阳热水系统的分类3 3、太阳热水系统的设计的主要方面、太阳热水系统的设计的主要方面4 4、太阳热水系统的设计的详细内容、太阳热水系统的设计的详细内容太阳热水系统的组成太阳热水系统的组成n设备与管道支架设备与管道支架n太阳集热器太阳集热器n贮水箱贮水箱n管路、泵、阀管路、泵、阀n设备防腐与保温设备防腐与保温n自动控制系统自动控制系统n辅助能源设备辅助能源设备太阳热水系统的分类太阳热水系统的分类

2、序号分类特征系统类型类型1类型2类型31按贮水箱内水被加热的方式直接系统间接系统 2按传热工质的流动方式自然循环系统强迫循环系统直流系统3按传热工质与大气相通敞开系统开口系统封锁系统4按系统有无辅助热源分类纯太阳能加热系统带辅助热源系统5按太阳集热器内介质情况充溢系统回流系统 6按太阳集热器的类型平板型系统真空管系统 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n1、用户情况与要求、用户情况与要求n2、系统运转方式确定、系统运转方式确定n3、太阳集热器选型、太阳集热器选型n4、太阳集热器面积确定、太阳集热器面积确定n5、贮水箱设计、贮水箱设计n6、辅助热源选择与系统设计、辅助热源选择与

3、系统设计n7、系统规划、系统规划n8、太阳集热器倾角与前后排间距确定、太阳集热器倾角与前后排间距确定n9、泵、阀及管路选型与管路系统设计、泵、阀及管路选型与管路系统设计n10、电气控制系统设计、电气控制系统设计n11、管路与设备的保温与防冻、管路与设备的保温与防冻n12、系统平安防护防雷、系统平安防护防雷/防雨防雨/防漏电防漏电/防腐蚀防腐蚀/抗风雪等抗风雪等 用户情况与要求用户情况与要求1 1-原始资料搜集原始资料搜集 1用户所处地理位置和环境条件用户所处地理位置和环境条件 2水源情况水源情况 3电力供应情况电力供应情况 4安装场地情况安装场地情况 以上内容有些可以经过查资料获得，有些以上内

4、容有些可以经过查资料获得，有些那么必需向用户了解，才干弄清楚。但必需那么必需向用户了解，才干弄清楚。但必需向用户了解有无特殊情况，如安装现场能否向用户了解有无特殊情况，如安装现场能否在风口、易发生雷击的地方等。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n1安装太阳能系统的用途安装太阳能系统的用途 n 用于生活热水供应用于生活热水供应/工业用热水工业用热水/游泳池加热游泳池加热/采暖、采暖、制冷等。制冷等。n 太阳能全年任务太阳能全年任务/季节性任务季节性任务 n2用水方式用水方式 n定时用热水定时用热水/全天全天24 小时用热水小时用热

5、水n用水温度用水温度/全天总用水量全天总用水量/用水流量用水流量/用水压力。用水压力。 n3辅助能源情况辅助能源情况 n能否要求配置辅助能源能否要求配置辅助能源/配置辅助能源的种类电配置辅助能源的种类电/燃油燃油/燃气燃气/蒸汽蒸汽/暖气暖气/热泵等热泵等n假设运用原有的辅助能源设备，应了解设备的型号、假设运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。类别，供热方式等。 n4其它要求其它要求 n 管理方式，有无专人管理管理方式，有无专人管理/能否要求全自动控制能否要求全自动控制/能能否要求自动计量计费等。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

6、资料核实n 太阳能系统的技术性很强，也比较专业，并非一切的用户都能非常全面、清楚地表达其要求。有些用户所表达的要求与其实践上真正的需求不一致;有些用户所提的要求能够无法实现。因此，设计人员必需对用户所提供的情况进展分析判别，假设能够，应进展现场调查核实，以便掌握真实客观的第一手资料。n 在了解了实践情况后，设计人员应将其了解的情况向用户反响。双方认可后，设计人员才干根据双方曾经确认的设计条件和要求进展设计。 用户情况与要求用户情况与要求4 4-个人领会个人领会n1、要有为用户担任的态度去做这件事，而不是一味的唯用户是是是n2、要引导用户，公正客观地向用户解释清楚n如：只需装了太阳能，就能100

7、%处理他的问题。太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1 1-根本的运转方式根本的运转方式以加热介质的流动方式分1、自然循环系统2、强迫循环系统3、直流系统 实践运用的太阳热水系统是以上某一种根本运转方式为主的多种运转方式的组合，由于现场的情况不同，用户的要求不同，因此，组合的方式也多种多样 太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式2 2-自然循环系统自然循环系统n自然循环系统的两大类别n类型一：n 由水箱、支架、管路和多个集热器等部件在工程现场衔接成一个较大的自然循环系统。n类型二：n 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践上也是一个小型的自然循环系

8、统，因此，这种设计方式也属于以自然循环系统中的一类 太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式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衔接组成的系统多个集热器与一个水箱衔接组成的系统 自然循环系统的优点是不需求外来动力，依托系自然循环系统的优点是不需求外来动力，依托系统流体本身的密度差自动循环。但自然循环系统的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需高于集热器，由于系统流体本身的密循环水箱必需高于集热器，由于系统流体本身的密度差构成的动力很小，因此必需采取多种措施减小度差构成的动力很小，因此必需采取多种措施减小系统循环阻力。如：选用较大的管

9、径，管路尽量短，系统循环阻力。如：选用较大的管径，管路尽量短，尽量少拐弯，防止出现反坡，呵斥气堵等。尽量少拐弯，防止出现反坡，呵斥气堵等。 因此，自然循环系统的规模普通较小，较大规模因此，自然循环系统的规模普通较小，较大规模的自然循环系统经常分解成多个并联的小系统的自然循环系统经常分解成多个并联的小系统 太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式3 3-自然循环系统自然循环系统(1-2)(1-2) 落水运用的系统1、在白天太阳能加热期间，由于水箱内的水温达不到运用温度，所以不能运用。2、储热水箱上部水温高，下部水温低，假设水箱下部水温未到达运用温度，那么运用热水时，需将下部未到达温度的温

10、水放掉，才干用上部到达温度的热水，因此存在能量和水资源的浪费问题 水 箱自 来 水集 热 器太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式4 4-自然循环系统自然循环系统(1-3)(1-3) 顶水运用的系统1、运用时，冷水从水箱下部进入水箱，而将热水从上部顶出。2、防止了落水系统的缺陷，可以随时运用热水，而且冷水上水也是自动完成，因此管理也很方便。3、假设冷水供应慢，热水下水快， 就会呵斥断断续续出热水4、假设没有冷水，就无法将热水顶出。5、存在冷热水混水问题，呵斥热水运用率下降。自 来 水水 箱补 水 箱集 热 器太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式5 5-自然循环系统自然循环

11、系统(1-4)(1-4)定温放水方式的自然循环系统1、当循环水箱上部水温到达设定温度时，热水出水管上的电磁阀自动翻开，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，电磁阀自动封锁。2、这种系统必需处理储热水箱水满溢流的问题 自来水循环水箱M储水箱补水箱集热器感温头太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式6 6-自然循环系统自然循环系统(1-5)(1-5)n带辅助加热的自然循环系统带辅助加热的自然循环系统n1 1、当阴雨天或太阳能缺乏时，、当阴雨天或太阳能缺乏时，用辅助能源将水箱内的水加热用辅助能源将水箱内的水加热到所需温度。辅助能源系统

12、可到所需温度。辅助能源系统可以用电加热，以用电加热， 也可以用蒸汽也可以用蒸汽加热，加热， 还可以用燃油气还可以用燃油气锅炉加热。锅炉加热。n2 2、带辅助加热的自然循环系、带辅助加热的自然循环系统，可以处理仅靠太阳能加热统，可以处理仅靠太阳能加热存在的热水供应受天气影响的存在的热水供应受天气影响的问题，到达天天有热水供应问题，到达天天有热水供应 水 箱M自 来 水蒸 汽电 加 热锅炉感温头集 热 器太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式7 7-自然循环系统自然循环系统(1-6)(1-6)共用一个储热水箱的系统共用一个储热水箱的系统 可以处理因一个系统采光面积过大，呵可以处理因一个系

13、统采光面积过大，呵斥管径过大，不便安装的问题。斥管径过大，不便安装的问题。 自 来 水水 箱集热器集热器太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式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以多台家用热水器组成的系统 采用多台家用太阳热水器串并联的方式，组成采用多台家用太阳热水器串并联的方式，组成一个较大的太阳热水系统。这种系统实践上是把单一个较大的太阳热水系统。这种系统实践上是把单个自然循环系统表转化、工厂化消费。个自然循环系统表转化、工厂化消费。 优点：优点：1 1、安装简单，施工方便，普通不需储热水箱，因此、安装简单，施工方便，普通不需储热水箱，因

14、此也省去了因储热水箱的承重、安放、吊装或制造带也省去了因储热水箱的承重、安放、吊装或制造带来的费事；来的费事；2 2、工程本钱相对较低。、工程本钱相对较低。 缺陷：缺陷：1 1、多个小储热水箱带来的管理和用水不便；、多个小储热水箱带来的管理和用水不便；2 2、多个小储热水箱单位体积的散热面积是大水箱的、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散热量明显较大3 3、辅助加热系统不便与整个系统匹配等、辅助加热系统不便与整个系统匹配等 太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式9 9-自然循

15、环系统自然循环系统(2-2)(2-2)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 1、运用：将家用热水器充溢冷水，白天经过太阳能加热后，每个水箱内的水温、运用：将家用热水器充溢冷水，白天经过太阳能加热后，每个水箱内的水温都到达了运用温度，下午或晚上从水箱下部落水法用水。运用终了后，再重都到达了运用温度，下午或晚上从水箱下部落水法用水。运用终了后，再重新加满冷水。新加满冷水。2 2、缺陷：、缺陷：a)a)水箱上部水温高，下部水温低，假设水箱下部水温未到达运用温度，需将下部水箱上部水温高，下部水温低，假设水箱下部水温未到达运用温度，需将下部未到达温度的温水放掉，才干用上部的热水，存

16、在能量和水资源的浪费问题未到达温度的温水放掉，才干用上部的热水，存在能量和水资源的浪费问题. . b b各个家用热水器上冷水时的水力不易平衡，会出现有些热水器曾经溢流，各个家用热水器上冷水时的水力不易平衡，会出现有些热水器曾经溢流，还有一些还没上满冷水的问题还有一些还没上满冷水的问题 自来水家用热水器太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1010-自然循环系统自然循环系统(2-3)(2-3)多台家用热水器并联顶水运用的系统多台家用热水器并联顶水运用的系统1 1、运用：冷水从每台家用热水器水箱下部进入，而将热水从、运用：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

17、，冷水上水也是自动完成，因此上部顶出。可随时用热水，冷水上水也是自动完成，因此管理很方便。管理很方便。2 2、缺陷：、缺陷： a) a) 假设冷水供应慢，热水下水快，就会呵斥断断续续出假设冷水供应慢，热水下水快，就会呵斥断断续续出热水热水 b) b) 假设没有冷水，就无法将热水顶出。假设没有冷水，就无法将热水顶出。 C) C) 存在冷热水混水问题，呵斥热水运用率下降。存在冷热水混水问题，呵斥热水运用率下降。自来水补水箱太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1111-自然循环系统自然循环系统(2-4)(2-4)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

18、系统1 1、运用：当最后一台热水器水温到达设定温度时，电磁阀自动翻开，热水流、运用：当最后一台热水器水温到达设定温度时，电磁阀自动翻开，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，电磁阀自动封锁。温度时，电磁阀自动封锁。2 2、缺陷：、缺陷：a)a)需处理储热水箱水满溢流的问题。需处理储热水箱水满溢流的问题。 b b单个水箱的温水蓄存了较多的有用能量，从而呵斥了能量浪费。

19、单个水箱的温水蓄存了较多的有用能量，从而呵斥了能量浪费。 自来水储 水 箱M太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1212-自然循环系统自然循环系统(2-5)(2-5)多台承压家用热水器串、并联组成的系统多台承压家用热水器串、并联组成的系统1 1、运用：冷水从第一台热水器进入，依次将前台热水器的温、运用：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构成了温度差。水顶入下台热水器，从而使前后的热水器构成了温度差。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

20、，电辅助加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运用热水。热自动启动。这种系统能保证随时运用热水。2 2、缺陷：辅助加热储存的热水有限，当阴雨天时，热水不能、缺陷：辅助加热储存的热水有限，当阴雨天时，热水不能保证供应保证供应自来水承压家用热水器电加热电加热太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1313-强迫循环系统强迫循环系统n优点优点| |n1 1、系统的动力来自于循环水泵，单个系统可以不受、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；采光面积的限制，可以做到上百甚至上千平方米；n2 2、储热水箱放

21、置位置不受限制，可以根据现场情况，、储热水箱放置位置不受限制，可以根据现场情况，摆放在任一平安的位置。摆放在任一平安的位置。n缺陷缺陷n1 1、需求配置循环水泵、电控安装等，工程本钱较高；、需求配置循环水泵、电控安装等，工程本钱较高；n2 2、应留意选用可靠的控制系统，以确保系统运转得、应留意选用可靠的控制系统，以确保系统运转得可靠性；可靠性；n3 3、要求较高的施工技术。、要求较高的施工技术。太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1414-强迫循环系统常见方式强迫循环系统常见方式1)1)普通的强迫循环系统普通的强迫循环系统1 1、系统的循环水泵可以选、系统的循环水泵可以选用温差用温

22、差/ /光照光照/ /定时任一控定时任一控制器控制；制器控制；2 2、温差控制是最合理的循、温差控制是最合理的循环方式，近年来被较多地环方式，近年来被较多地采用；采用；3 3、光照控制常用于需求大、光照控制常用于需求大流量的游泳池太阳能加热流量的游泳池太阳能加热和太阳能温水养殖系统；和太阳能温水养殖系统；4 4、定时控制用于比较简、定时控制用于比较简易的系统。易的系统。感 温 头自来水储热水箱循 环 泵集 热 器排 气控 制 器太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1515-强迫循环系统常见方式强迫循环系统常见方式2)2)定温循环系统定温循环系统1 1、循环水泵受温控器控、循环水泵受

23、温控器控制。当集热器的出口制。当集热器的出口温度到达设定温度时，温度到达设定温度时，循环水泵自动启动，循环水泵自动启动，将水箱下部的冷水泵将水箱下部的冷水泵入集热器，同时将集入集热器，同时将集热器内到达设定温度热器内到达设定温度的热水顶入储热水箱的热水顶入储热水箱上部；上部；2 2、采用定温循环和顶水、采用定温循环和顶水用水方式，可以使系用水方式，可以使系统实现随时运用热水。统实现随时运用热水。3 3、存在当储热水箱内的、存在当储热水箱内的水温全部到达温控仪水温全部到达温控仪设定水温时，循环水设定水温时，循环水泵将不断循环的问题泵将不断循环的问题 定 温 控 制 器太阳能系统常见的运转方式太阳

24、能系统常见的运转方式1616-强迫循环系统常见方式强迫循环系统常见方式3)3)辅助加热强迫循环系统辅助加热强迫循环系统1 1、当太阳能缺乏时，用辅、当太阳能缺乏时，用辅助能源电助能源电/ /燃油燃油/ /燃气燃气/ /蒸汽将水箱内的水加热蒸汽将水箱内的水加热到所需温度。到所需温度。2 2、可以处理阴雨天热水供、可以处理阴雨天热水供应缺乏的问题。应缺乏的问题。锅炉蒸 汽电 加 热控 制 器太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1616-强迫循环系统常见方式强迫循环系统常见方式4)4)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 1、在太阳能系统中设置了一个回、在太阳能系

25、统中设置了一个回流水箱，循环水泵将回流水箱流水箱，循环水泵将回流水箱内的热水泵入换热器换热后，内的热水泵入换热器换热后，被送到太阳集热器加热，然后被送到太阳集热器加热，然后又会到回流水箱，构成了开路又会到回流水箱，构成了开路循环回路。循环回路。2 2、开路循环回路的循环介质容易、开路循环回路的循环介质容易蒸发散失，利用回流水箱可以蒸发散失，利用回流水箱可以很方便地添加循环介质。这种很方便地添加循环介质。这种系统处理了不能承压的集热器系统处理了不能承压的集热器在承压热水供应系统上的运用在承压热水供应系统上的运用问题；问题；3 3、这种系统太阳能加热系统的循、这种系统太阳能加热系统的循环介质可以采

26、用普通的水。环介质可以采用普通的水。暖气换热器回流水箱太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1717-强迫循环系统常见方式强迫循环系统常见方式5)5)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 1、太阳能加热的一次回路采用防冻、太阳能加热的一次回路采用防冻液作为循环介质，处理了一次回液作为循环介质，处理了一次回路循环系统防冻和防垢的问题。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热水供应为开路系统的间接换热强迫循环系统。强迫循环系统。2 2、这类系统适宜于高寒地域全年运、这类系统适宜于高寒地域全年运用的大规模平板太阳热水系统用的大规模平板太阳热水系统

27、压 力 表膨胀罐换 热 器温 差 控 制 器排 气泄压阀太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1818-强迫循环系统常见方式强迫循环系统常见方式6)6)太阳能常压太阳能常压/ /水箱常压间接系统水箱常压间接系统1 1、太阳能加热回路采用防冻液作为、太阳能加热回路采用防冻液作为循环介质，处理了一次回路循环循环介质，处理了一次回路循环系统防冻和防垢的问题。贮热水系统防冻和防垢的问题。贮热水箱为常压系统。可在高寒地域运箱为常压系统。可在高寒地域运用，并比承压系统显著降低工程用，并比承压系统显著降低工程本钱、且平安可靠。本钱、且平安可靠。2 2、系统配有辅助加热。、系统配有辅助加热。3 3、

28、该系统可用于别墅太阳能系统、该系统可用于别墅太阳能系统太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式1919-强迫循环系统常见方式强迫循环系统常见方式7)7)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 1、太阳能加热回路采用防冻液作为、太阳能加热回路采用防冻液作为循环介质，处理了一次回路循环循环介质，处理了一次回路循环系统防冻和防垢的问题。热水供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，的压力将水箱中的热水自动顶出，实现了实现了“开阀门用水，关阀门走人开阀门用水，关阀门走人的傻瓜化管理。的傻瓜化管理。2

29、 2、系统配有辅助加热。、系统配有辅助加热。3 3、该系统可用于别墅太阳能系统。、该系统可用于别墅太阳能系统。温 差 控 制 器泄 压 阀换热器压 力 表膨 胀 罐排 气安 全 阀换 热 器太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式2020-直流系统直流系统n优点：优点：n1 1、该系统可随时将到达设定温度的热水顶入储水、该系统可随时将到达设定温度的热水顶入储水箱储存。水箱内储存的是到达温度的热水。可以实箱储存。水箱内储存的是到达温度的热水。可以实现随时运用热水。现随时运用热水。n2 2、储热水箱可以根据现场情况，摆放在任一平安、储热水箱可以根据现场情况，摆放在任一平安的位置。的位置。n

30、缺陷：缺陷：n1 1、定温放水系统需求处理储热水箱水满溢流的问、定温放水系统需求处理储热水箱水满溢流的问题；题；n2 2、同时也需求配置控温安装等。工程本钱较高；、同时也需求配置控温安装等。工程本钱较高；n3 3、应留意选用可靠的控制安装，以确保系统运转、应留意选用可靠的控制安装，以确保系统运转的可靠性。的可靠性。n4 4、要求较高的施工技术。、要求较高的施工技术。太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式2121-直流系统常见方式直流系统常见方式1)1)单不断流式定温系统单不断流式定温系统1 1、当集热器内的水温到达设、当集热器内的水温到达设定温度时，电磁阀翻开，定温度时，电磁阀翻开，

31、冷水进入集热器，并将到冷水进入集热器，并将到达设定温度的热水顶入储达设定温度的热水顶入储热水箱。热水箱。2 2、单一的直流式定温放水太、单一的直流式定温放水太阳热水系统存在储热水箱阳热水系统存在储热水箱水满溢流的问题，水满时水满溢流的问题，水满时必需将冷水封锁，以防止必需将冷水封锁，以防止储热水箱溢流。储热水箱溢流。集 热 器自来水感 温 头温 控 仪储热水箱排 气太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式2222-直流系统常见方式直流系统常见方式2)2)定温定温/ /温差循环系统温差循环系统1 1、当水箱满水位时，冷水、当水箱满水位时，冷水管路上的电磁阀自动封管路上的电磁阀自动封锁，系

32、统自动转入温差锁，系统自动转入温差循环。循环。2 2、该系统不仅处理了储热、该系统不仅处理了储热水箱水满溢流的问题，水箱水满溢流的问题，还充分利用了太阳能。还充分利用了太阳能。 水位探头控 制 仪太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式2323-直流系统常见方式直流系统常见方式3)3)辅助加热定温辅助加热定温/ /温差循环系统温差循环系统1 1、先利用太阳能加热；、先利用太阳能加热；2 2、当太阳能产热水缺乏时，、当太阳能产热水缺乏时，用辅助能源补充热水，确用辅助能源补充热水，确保全天保全天2424小时热水供应。小时热水供应。3 3、广泛用于宾馆、饭店等要、广泛用于宾馆、饭店等要求求2

33、424小时供热水的单位。小时供热水的单位。锅炉控 制 仪太阳能系统常见的运转方式太阳能系统常见的运转方式2424-直流系统常见方式直流系统常见方式4)4)程序控制的全自动供水系统程序控制的全自动供水系统1 1、控制器、控制器PLCPLC编程可根据编程可根据系统集热器的水温、水箱水系统集热器的水温、水箱水温、水位、管路水温等信号，温、水位、管路水温等信号，按照事先设计好的程序，实按照事先设计好的程序，实现定温、满水位温差循环、现定温、满水位温差循环、太阳能缺乏辅助加热、低水太阳能缺乏辅助加热、低水位维护、恣意时间自动控制位维护、恣意时间自动控制等功能，并可远传、监视等。等功能，并可远传、监视等。

34、2 2、 未来的开展方向，近年来未来的开展方向，近年来已被更多地采用。已被更多地采用。电 加 热程 序 控 制太阳能运转方式设计与选择原那太阳能运转方式设计与选择原那么么1 1、上述列举了十几种方式，实践设计中还有其它更多的方式。、上述列举了十几种方式，实践设计中还有其它更多的方式。但一切这些运转方式，都是根据自然循环、强迫循环和直流但一切这些运转方式，都是根据自然循环、强迫循环和直流定温系统的原理，结合实践情况设计的。定温系统的原理，结合实践情况设计的。 GB/T18713GB/T18713规定：规定：系统运转方式应根据用户根本条件、用户的运用需求及集热系统运转方式应根据用户根本条件、用户的

35、运用需求及集热器与储热水箱的相对安装位置等要素综合加以确定。器与储热水箱的相对安装位置等要素综合加以确定。 2 2、普通来说，较小面积的系统，、普通来说，较小面积的系统， 假设水箱可高置，多采用自假设水箱可高置，多采用自然循环系统；较大面积和水箱不能高置的系统，多采用强迫然循环系统；较大面积和水箱不能高置的系统，多采用强迫循环系统；需求循环系统；需求2424小时或白天需求运用热水的，多采用直流小时或白天需求运用热水的，多采用直流系统；每天都需求热水的，应配置辅助加热系统。系统；每天都需求热水的，应配置辅助加热系统。3 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、目前国内的太阳能热水

36、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。能热水系统多采用闭式承压二次回路系统。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集热器类型的选择主要思索以下要素：集热器类型的选择主要思索以下要素：1 1、当地的地理位置；、当地的地理位置；2 2、环境温度；、环境温度；3 3、全年的运用时间；、全年的运用时间；4 4、运用水温；、运用水温；5 5、投资与收益等要素。、投资与收益等要素。 1 1、在不结冰地域全年运用或虽是结冰地域，、在不结冰地域全年运用或虽是结冰地域，但仅在春、夏、秋季不结冰的时候运用时，普但仅在春、夏、秋季不结冰的时候运

37、用时，普通选择平板集热器。通选择平板集热器。 2 2、结冰地域全年运用的，不需求承压运转的，、结冰地域全年运用的，不需求承压运转的，除高寒地域外，均可选用全玻璃真空管集热器。除高寒地域外，均可选用全玻璃真空管集热器。3 3、高寒地域全年运用的，可选择热管集热器，、高寒地域全年运用的，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，做成也可选择各种金属流道式真空管集热器，做成双回路系统双回路系统 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2 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

38、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-太阳集热器朝向与倾角太阳集热器朝向与倾角11 1、集热器朝向与倾角确实定主要使集热器得到最大的太阳辐射能。、集热器朝向与

39、倾角确实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 2、对于跟踪式太阳集热器，经过自动跟踪使集热器的采光面与太阳、对于跟踪式太阳集热器，经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。但跟踪安装复杂，本钱太高，普通采用的入射光线垂直就可以。但跟踪安装复杂，本钱太高，普通采用固定朝向与倾角。固定朝向与倾角。3 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、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，对于在北半球运用的的太阳光线与

40、集热器的采光面垂直。因此，对于在北半球运用的集热器，应正南放置。集热器，应正南放置。4 4、思索到早上气温低，易有雾，光照不好，而下午气温高，普通光、思索到早上气温低，易有雾，光照不好，而下午气温高，普通光照较好，因此也可将集热器正南偏西照较好，因此也可将集热器正南偏西5 5放置，使集热器在下午能得放置，使集热器在下午能得到更多的太阳辐射能。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2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： = 水 平 面集 热 面水 平 面集 热

41、面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31、当全年运用时,可以为全年的平均赤纬角为0， = = 2、当偏重于夏季运用时,可以为该期间的平均赤纬角为10， = = -10 3、当偏重于冬季运用时,可以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 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41 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、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

42、线遮挡时，无论太阳是在东、西任何位置，有效采光面积都一不发生光线遮挡时，无论太阳是在东、西任何位置，有效采光面积都一样。但当样。但当大于临界夹角大于临界夹角00时，相邻的真空管之间将产生光线遮挡。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。器的倾角仍应按上述推论确定。 2 2、当真空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、当真空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

43、证在全年时间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以下条件内，相邻两支真空管不发生光线遮挡，集热器的倾角应满足以下条件 23 2327+ -27+ -00 + +0023232727式中：式中：232327 27 表示太阳在南北回归线时的赤纬角的绝对值；表示太阳在南北回归线时的赤纬角的绝对值； 0 0 相邻的真空管之间产生光线遮挡的临界夹角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：阳光入射线在集热器横截面上的投影与真空管法线方向

44、的夹角。当大于临界夹角0时，相邻的真空管之间产生光线遮挡。0计算公式为：0= cos-1 D1+ D2/2B式中：D1 D2分别为真空管内、外管的直径，如：D1=37mm，D2=47mm。 B相邻两支真空管之间的中心距漫反射板000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 以上关于集热器倾角的推论，没有思索各地不同季节天气的影响。以上关于集热器倾角的推论，没有思索各地不同季节天气的影响。实践上，不同地方在不同季节的实践太阳辐照量是不同的。实践上，不同地方在不同季节的实践太阳辐照量是不同的。 a)a)某一地方在每年的某一季节，总是雨季，太阳辐射

45、量相对很少，在此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时机。太阳辐射能的时机。 b)b)在太阳辐射较强的季节，热水过剩，而太阳辐射较少的季节，热水缺在太阳辐射较强的季节，热水过剩，而太阳辐射较少的季节，热水

46、缺乏，因此可以让太阳辐射较少的季节尽能够多地吸收辐射能乏，因此可以让太阳辐射较少的季节尽能够多地吸收辐射能 确定集热器倾角最理想的方法是综合思索当地各时段的太阳辐照量和确定集热器倾角最理想的方法是综合思索当地各时段的太阳辐照量和热水运用需求等要素，求出在满足运用需求的条件下，在整个运用期热水运用需求等要素，求出在满足运用需求的条件下，在整个运用期内能得到最大太阳辐射量的集热器倾角值。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-确定原那么确定原那么1 1、实际上，集热器面积应根据用户所需热负荷来确定。在不、实际上，集热器面积应根据用户所需热负荷来确定。在不思索投资

47、思索投资/ /场地等要素时，太阳能系统得到的有用能量应等场地等要素时，太阳能系统得到的有用能量应等于用户所需求的热负荷能量。于用户所需求的热负荷能量。 2 2、从系统投资和运用效果两方面综合思索确定、从系统投资和运用效果两方面综合思索确定 当全年运用时，以满足春秋季运用为原那么当全年运用时，以满足春秋季运用为原那么 季节运用时，以满足季节运用为原那么季节运用时，以满足季节运用为原那么3 3、根据现场实践摆放情况确定、根据现场实践摆放情况确定 当现场太阳集热器摆放场地遭到限制时，以现场实践当现场太阳集热器摆放场地遭到限制时，以现场实践的摆放面积作为设计面积，缺乏部分，由辅助加热补充的摆放面积作为

48、设计面积，缺乏部分，由辅助加热补充 4 4、以投资才干确定系统集热器面积、以投资才干确定系统集热器面积 当资金缺乏时，可以投资才干确定系统规模。可以将当资金缺乏时，可以投资才干确定系统规模。可以将工程分成一期二期来思索，以处理资金问题工程分成一期二期来思索，以处理资金问题 太阳集热器面积确定太阳集热器面积确定-本卷须知本卷须知1 1、留意不同产品的集热效率不同；、留意不同产品的集热效率不同；2 2、留意灰尘的影响，普通在、留意灰尘的影响，普通在0.900.900.980.98；3 3、留意管路和水箱散热的影响，在、留意管路和水箱散热的影响，在0.900.900.950.95；4 4、留意系统加

49、热方式的影响、留意系统加热方式的影响 间接系统在间接系统在0.900.900.950.95； 5 5、留意太阳能系统运转方式影响，强迫循环的运转方、留意太阳能系统运转方式影响，强迫循环的运转方式，其平均热效率比自然循环和直流系统低式，其平均热效率比自然循环和直流系统低3 35%5%。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。而运用热水的时间却并不一定都在白天，因此，需求将白天产生的热水储存，以供其它时间运用。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

50、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、热水膨胀量、热水膨胀量VPVP和和循环回流水量循环回流水量VHVH等要素确定。等要素确定。 V = VX + VP + VH V = VX + VP + VH 1 1、储热水箱的蓄热容量、储热水箱的蓄热容量VX VX 应根据晴天时太阳集热器的产热水量来确定应根据晴天时太阳集热器的产热水量来确定 2 2、储热水箱的热水膨胀量、储热水箱的热水膨胀量VPVP 当水温大于当水温大于44时，体积会随水温升高而膨胀。因此应思时，体积会随水温升高而膨胀。因此应思索水的体积膨胀量对储热水箱容量的影响索水的体积膨胀量对储热水箱容量的影响 。

51、普通在。普通在5%5%以内。以内。3 3、储热水箱的循环回流水量、储热水箱的循环回流水量VHVH 对于常压系统，当循环水泵停顿后，回水管道内的水要回对于常压系统，当循环水泵停顿后，回水管道内的水要回流到水箱里；对于回流防冻的系统，当循环水泵停顿后，集流到水箱里；对于回流防冻的系统，当循环水泵停顿后，集热器和管道内的水都要回流到水箱里来。因此必需思索系统热器和管道内的水都要回流到水箱里来。因此必需思索系统的回流水量。以确保停泵后不发生储热水箱溢流的问题。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-贮水箱外形确定贮水箱外形确定 贮水箱的构造外形应根据其容量大小、构造的合

52、理性、现贮水箱的构造外形应根据其容量大小、构造的合理性、现场放置的位置、水箱制造的难易等要素来确定。储热水箱应场放置的位置、水箱制造的难易等要素来确定。储热水箱应选择面子比最小的外形。这样既能减小散热面积，还可节省选择面子比最小的外形。这样既能减小散热面积，还可节省水箱制造的资料。水箱制造的资料。1 1、圆球外形的水箱面子比最小，但制造困难。因此储热水箱的、圆球外形的水箱面子比最小，但制造困难。因此储热水箱的外形普通都选择圆柱形或方形外形普通都选择圆柱形或方形2 2、对于圆柱形水箱，当高度等于直径时，外表积最小。假设圆、对于圆柱形水箱，当高度等于直径时，外表积最小。假设圆柱形水箱高度过高，普通

53、将水箱卧放。要求水箱承压的系统，柱形水箱高度过高，普通将水箱卧放。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，资料厚度应加厚，圆柱形水箱的两个端盖应采用球形端盖，资料厚度应加厚，制造完成后，应按要求作耐压实验。制造完成后，应按要求作耐压实验。 3 3、对于方形水箱，当长、宽、高相等时，面子最小。方形水、对于方形水箱，当长、宽、高相等时，面子最小。方形水箱不承压，不易设计的太高。在高度一样的的条件下，长度箱不承压，不易设计的太高。在高度一样的的条件下，长度与宽度相等时，面子比最小。方形水箱可以现场制造，运输与宽度相等时，面子比最小。方形水箱可以现场制造，运输方便。方形水箱的承压才干差

54、，需求在水箱内部或外部加拉方便。方形水箱的承压才干差，需求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。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-贮水箱的资料贮水箱的资料1 1、钢板水箱、钢板水箱2 2、搪瓷水箱、搪瓷水箱3 3、不锈钢水箱、不锈钢水箱4 4、玻璃钢预制水箱、玻璃钢预制水箱5 5、水泥预制水箱。、水泥预制水箱。6 6、塑料水箱、塑料水箱 由于贮水箱储存的是热水，不宜采用耐由于贮水箱储存的是热水，不宜采用耐温性能差的水箱。温性能差的水箱。 如塑料水箱等如塑料水箱等贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的开口位置与尺寸贮水箱的开口位置与尺寸11、检修人孔：大于3m

55、3的水箱应留检修人孔，以备未来检修时用。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，以防止构成负压，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寸贮水箱的开口位置与尺寸25、用热水口：a)对于承压水箱，用热水口应位于水箱的顶部；b)对于顶水运用的开式水箱，用热水口应位于水箱的中上部，且不能低于上循环口；c对于落水运用的开式水箱，用热水口应位于水箱

56、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，以确保电加热管一直浸没在水中，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，普通承压系统不应大于1m/s；常压系统不应大于0.5m/s。 贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的开口位置与尺寸贮水箱的开口位置与尺寸36、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。对于顶水运用的承压水箱，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，普通不应大于1m/s

57、。7、其它开口： 有些系统还需预留丈量水温、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求的各种开口，设计者应根据系统要求合理设计。 贮水箱设计贮水箱设计-贮水箱的开口位置与尺寸贮水箱的开口位置与尺寸4 在满足以上要求的前提下，水箱的开口位置还应尽量留意在满足以上要求的前提下，水箱的开口位置还应尽量留意消除死水区，或者尽量减少死水区。但为了防止顶水运消除死水区，或者尽量减少死水区。但为了防止顶水运用时冷水供应不上，呵斥热水断流的问题，有意在水箱用时冷水供应不上，呵斥热水断流的问题，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，出热水口上部留出一部分热水高度，当冷水

58、供应不上时，起缓冲作用。起缓冲作用。流 水 区死 水 区死 水 区流 水 区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1 1、当水箱进出水口处流速、温差过大时，容易呵斥水箱混水。对于需求、当水箱进出水口处流速、温差过大时，容易呵斥水箱混水。对于需求水箱水温分层的储热水箱，如顶水运用的储热水箱，应降低管口流速。水箱水温分层的储热水箱，如顶水运用的储热水箱，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，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程度或向下；上循环口流进水箱的水为高温其在水箱内的开口方向应程

59、度或向下；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程度或向上；冷水补水进口的开口方向水，其在水箱内的开口方向应程度或向上；冷水补水进口的开口方向应程度或向下。以上措施，可以有效降低进出水管处呵斥的混水问题。应程度或向下。以上措施，可以有效降低进出水管处呵斥的混水问题。2 2、对于自然循环系统，下循环口兼有下循环管的自动排气功能，因此，、对于自然循环系统，下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程度，不能向下，否那么将呵斥下循环管无其在水箱内的开口方向应程度，不能向下，否那么将呵斥下循环管无法自动排气而使系统无法自动循环。法自动排气而使系统无法自动循环。3 3

60、、对于落水运用的循环系统，设计时，有意将上循环管口向下开口，有、对于落水运用的循环系统，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，以到达混合水箱水温的作用。器进入水箱的热水管延伸至水箱的下部，以到达混合水箱水温的作用。辅助热源选择与设计辅助热源选择与设计-辅助热源种类的选择辅助热源种类的选择 辅助热源普通应具有可靠、稳定、随时可