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1、太阳能热水工程技术培训手册编 制 人：编制单位：公司技术部编制日期：2019年12月12日 第一讲 工程产品一、工程集热器一）真空管1、 规格 47*1200、47*1500、58*1500、58*1800、58*2100、102*20002、 容水量 47*1200 /1.05公斤 47*1350/1.19公斤 47*1500/1.34公斤 58*1500/2.25公斤 58*1800/2.7公斤 3、 类型l 全玻璃真空管（相对与玻璃和金属结构）1） 结构：内外两层玻璃构成，内管外表面磁控溅射高吸收率和低发射率的选择性吸收涂层（铝氮铝 不锈钢-碳/铜），夹层之间抽成真空，形如拉长的暖水瓶胆
2、。2） 缺陷：系统中一管破裂，系统瘫痪。易炸管、结垢、漏水、不承压l U型管1） 结构：全玻璃真空管内插入带有翅片的U型铜管。2） 翅片：圆柱型和平板型l 热管3） 结构：管壳和工作介质组成，管内抽成真空，注入工作液体再密封。4） 分类：重力热管和水平热管（毛细管作用的多孔性材料）l 其他 如直通式真空集热管、储热式真空集热管4、 技术参数l 玻璃性能 高硼硅3.3 透光性能、热稳定性能、耐热冲击性能、机械强度、抗化学浸蚀等l 空晒温度 高于200l 吸收率： 大于0.95l 发射率 小于0.06l 真空度 P5*10-2 二）工程集热器（1） 分类1、 真空管集热器l 组成 真空管、联箱、尾
3、座、支架l 规格 47（横放）（竖放）l 管间距(北方赛尔) 47（65MM） 58（75MM） 2、 U型管集热器l 组成 真空管、U型铜管和集管、联箱、尾座、支架l 规格 47 583、 热管集热器l 组成 真空管、热管和集管、联箱、尾座、支架l 规格 58 102 4、 平板集热器l 组成 外框、板芯、盖板、保温材料l 分类 按吸热板结构分管板式、翼管式、扁盒式l 规格 1000*2000*75（国标） 特制注：排管：平板型集热器吸热板上纵向排列并构成流体通道的部件。集管：平板型集热器吸热板上下两端横向连接若干根排管并构成流体通道的部件。（2） 几种集热器比较l 组成系统费用比较 平板真
4、空管U型管热管l 适用范围 l 承压能力 真空管不承压 其它承压l 效率 平板真空U型管热管在我国绝大部分地区的春夏秋三季，平板型热水器的热效率比真空管热水器高，究其原因有两个：一是因为在相同的采光面积内，平板型集热器的吸热板面积比真空管集热器大；二是在太阳热水器的工作温度内，平板型集热器的瞬时效率不一定比真空管集热器低。正因为如此，目前全世界太阳热水器的90以上都是平板。冬季真空管效率优于平板型热水器。l 与建筑结合 二、工程水箱一）分类1、不锈钢水箱全不锈钢水箱：内胆和外皮都是不锈钢，内胆为304食品级不锈钢（厚度0.5-1.2MM）一般不锈钢水箱：内胆为304食品级不锈钢，外皮为彩钢板
5、可以做成圆形或方形。保温材料为聚氨脂整体发泡，厚度为50MM。2、钢板焊接水箱由热轧钢板焊接成型的水箱，通常在施工现场焊接成型。通常为方形。热轧钢板厚度为5-8MM。二）价格不锈钢水箱通常报价2000-2200元/吨，钢板水箱通常报价1500-2000元/吨第二讲 真空管与集热器有关面积一、标称面积中国太阳行业约定俗成的面积，现好多太阳能企业采用。其实这种表示方法是不科学的，不正确的。1、47*1200：10支一平方2、47*1500：8支一平方 3、58*1500：6支一平方4、58*1800：5支一平方5、102*2000：4支一平方真空管集热器：47*1200*60S：6平米 47*15
6、00*60S：7.5平米 58*1800*26：5.2平米二、采光面积国标太阳能热利用术语上定义：非会聚太阳辐射进入集热器的最大投影面积。注：采光面积不包括那些当太阳辐射从垂直于采光平面方向入射时太阳辐射被遮挡的透明部分。1、平板集热器A=内边框长宽1、真空管集热器（无反光板）A=真空管有效长度真空管外管内径真空管数量三、吸热体面积吸热体定义：太阳集热器内吸收太阳辐射能并向传热工质传递热量的部件。吸热体面积：吸热体的最大投影面积。注：不包括那些当太阳辐射从垂直于采光平面方向入射时太阳辐射不能到达的部分。1、平板集热器A=翅片长翅片宽翅片数量集管有效长集管直径 翅片未遮盖铜排管部分长排管直径 排
7、管数量2、真空管集热器A=真空管有效长度真空管内管外径真空管数量（玻璃管厚1.5）二、 总面积（参见民用建筑太阳能热水系统应用技术规范P49页）顾名思义，集热器总面积：整个集热器的最大投影面积。不包括那些固定和连接传热工质管道的组成部分。A=集热器的长与宽的乘积第三讲 用水量确定在工程设计和销售中，用户日用水量是首先要确定的，因为用水量是设计太阳能热水系统规模大小最主要的依据。（一）、洗浴热水用水量及水温表1-1、给出了不同类别情况下的洗浴热水用水量和热水温度，在设计中应根据具体情况做适当的选择。表1-1类 别卫生器具名称用水量（Kg/人次）水 温（）住 宅淋 浴50703740集体宿舍淋 浴
8、701003740公共浴室淋 浴1001503740宾 馆浴盆和淋浴淋 浴15020070100403740医 院浴 盆12515040工业车间淋 浴40603740剧 院淋 浴603740体育场淋 浴4035幼儿园浴 盆淋 浴100303535托儿所浴 盆淋 浴30153535理发室洗脸盆102535注：1.类别：类别在设计中，是确定每人每天用水量的主要根据。 （二）计算公式1用水量公式： 用水总人数/天用水量/人天=总用水量 （1）用水总人数：用水单位每天的用水人数。用水量：每人每天的用水量（参看上表），一般宾馆、招待所、医院每人每天取80-100KG；其它如学校、工厂一般取60KG。水温
9、：一般情况下，洗浴用水温度为3740，在设计中按45计算。第四讲 太阳能面积确定在工程设计和销售中，太阳能面积是首先要确定的，因为太阳能面积是衡量太阳能热水系统规模大小最主要的依据。太阳能集热面积是根据热水负荷（即热水用量和水温）、集热器自身效率、系统热效率以及使用地区的气象条件、日照、环境温度、风速等来确定。目前太阳能面积确定有以下两种方法：（一）概算法正常晴天条件下（曝辐量17000KJ/D M2），每M2太阳能每天可产40热水（15左右冷水时）：夏季80120KG；春秋季6080KG；真空管集热器冬季3040KG。按平均70-100KG/M2计算（可以按80 KG/M2），根据每天实际用
10、水量确定太阳能面积。（二）公式法根据GB/T18713-2002太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范直接系统集热器总面积估算： AC = QWCW（Tend Ti）F / JTcd(1L) 式中：AC： 直接系统集热器采光面积，M2 QW：日均用水量， kgCW: 水的定压比热容， KJ/（kg） Tend：储水箱内水的终止温度， Ti：水的初始温度， F: 太阳能保率，无量纲，(取0.7) JT ：当地春秋或秋分所在月集热器受热面积上月均日辐照量，KJ/M2 cd： 集热器全日集热效率，无量纲； (取0.55) L ：管路及储水箱热损失率，无量纲 (取0.15)(三) 太阳能设计软件 根
11、据太阳能辐射基本资料及用户基本情况自动生成太阳能面积参数。第五讲 基本概念1、 集热器总面积（Ag）集热器采光平面上包括外壳边框在内接收太阳辐射的最大投影面积。单位为平方米（m2）。 2、集热器倾角太阳能集热器与水平面的夹角。3、集热器效率传热工质从太阳集热器中获得的能量与入射在集热器采光面积上的太阳辐射能量之比。4、 太阳能预热系统为其他加热系统提供预热水或空气等预热流体的太阳能系统。5、太阳能带辅助热源系统太阳能系统与辅助热源联合的太阳加热系统。其中也可由太阳能系统单独加热。6、 循环系统传热工质在集热器与储热器（或换热器）之间循环流动的太阳加热系统。 7、 自然循环系统仅利用传热工质内部
12、的密度变化来实现集热器与贮水箱之间或集热器与换热器之间进行循环的太阳能热水系统。8、 强制循环系统利用泵迫使传热工质通过集热器（或换热器）进行循环的太阳能热水系统。9、 太阳热水系统将太阳能转换为热能并在必要时与辅助热源配合使用以加热水所需的子系统与部件的组合。 10、 家用太阳热水器适合家庭及小集体用的小型太阳热水器。 11、 自然循环式太阳热水器仅利用水内部温度梯度产生的密度差所形成的自然对流，使水在集热器和储水箱之间循环的太阳热水器。12、 直接系统在集热器中直接加热供水的太阳热水系统。 13、 间接系统利用换热器间接加热供水的太阳热水系统。集热器中的传热工质可为除水以外的其他流体。同义
13、词双回路系统14、 封闭系统传热工质被完全密封在装置内，不与大气相通的太阳热水系统。同义词密封系统15、 开口系统传热工质与大气的接触处仅限于给水箱和膨胀水箱的自由水面或系统排气管的太阳热水系统。16、 回流系统当循环泵停止运转时，传热工质便从集热器及露天管道流回储热器的防冻式太阳热水系统。17、 防冻防止集热器及露天管道中的流体因受冻而损坏系统装置的措施。18、 直流式系统传热工质一次流过集热器加热后，进入储水箱或用热水处的非循环太阳能热水系统。19、 分体式系统集热器与储热器相互分开一定距离安装的太阳热水系统。 20、 紧凑式太阳热水器集热器与储热器靠在一起，且安装在一个共用支架上的太阳热
14、水器。21、整体式太阳热水器集热器与储水箱合为一体的太阳热水器。 22、 太阳能保证率太阳加热系统中由太阳能提供的负荷与总负荷之比。23、 节能率采用太阳能系统节约的常规能源耗能量占原耗能量的百分率。24、 太阳热水系统效率规定时段内，太阳热水系统输出的能量与输入的太阳辐射能量之比。 25、 平均日效率全天累积太阳辐照量大于规定值的条件下，太阳热水器储水全天所获得的能量与入射在其采光面积上的太阳辐射能量之比。它表示试验当天气候条件下太阳热水器的热性能。26、太阳辐照量 接收到太阳辐射能的面密度。第六讲 太阳能热水系统分类和特点 太阳能热水系统主要由集热器、贮热水箱、控制器、管道与支架等组成。一
15、、系统分类1、按供热水范围分类l 集中供热水系统：集中集热器和集中的水箱给一栋或几栋建筑物供热水的系统。l 集中-分散供热水系统：集中集热器和分散的水箱给一栋建筑物供热水的系统。l 分散供热水系统：分散的集热器和分散的水箱给各个用户供热水的小型系统（家用太阳能热水器）。2、按系统运行方式分类l 自然循环系统l 强制循环系统l 直流式系统3、按生活热水与集热器内传热工质的关系分类l 直接系统l 间接系统4、按使用集热器类型分类l 平板集热器系统l 真空管集热器系统l U型管集热器系统l 热管集热器系统5、按用热水的时间分类l 定时供热水系统l 24小时供热水系统6、按辅助能源启动方式分类l 全日
16、自动启动系统l 定时自动启动系统l 按需手动启动系统二、各种系统介绍和特点一）自然循环系统 原理：在光照条件下，集热器内的水被加热，与贮热水箱内的水相比，集热器内的水温较高，比重减小变轻，上升到处于较高位置的水箱内，水箱内的水由于温度低、比重大，自动流到较低位置的集热器内，如此不断循环，将贮热水箱内水加热。(循环动力：水的密度差) 优点：不需电等常规能源，也不需专人管理，可实现自动循环，工程造价较低，系统较稳定、可靠。缺点：1、水箱必须置于太阳能集热器高的位置。2、由于冷热水比重差很小，因此循环缓慢，要求较粗管径和严格的坡度，以减小阻力。3、系统不宜太大，应小于4吨。二）强制循环系统原理：在光
17、照条件下，利用机械循环动力使水在集热器和储水箱之间循环的太阳热水系统。优点：1、水箱位置不受限制，可以根据现场情况（考虑承重的情况下）灵活布置。2、系统大小不受限制。缺点：1、循环动力需用电。2、工程造价相对于自然循环系统较高。1、温差强制循环系统原理：在光照条件下，集热器内水被加热升温。当集热器水温高于水箱水温时，温差控制器自动打开循环水泵，将集热器内热水泵入水箱；当集热器内水温低于水箱水温时，自动关闭水泵。适用范围：定时、定人洗浴的单位使用2、定温放水系统在光照条件下，集热器内水被加热升温。当集热器水温达到洗浴水温时，控制器自动打开自来水管上水泵或电磁阀，将集热器内热水泵入水箱；当集热器内
18、水温达到洗浴水温时，自来水管上水泵或电磁阀处于关闭状态。适用范围：不受采光面积限制，可24小时供热水。3、双回路系统原理：利用换热器间接加热供水的太阳热水系统。优点：系统内充防冻液，抗冻，耐高寒。适用于东北高寒地区。缺点： 1、由于防冻液对人体有害，安装过程中必须确保管路不泄漏。2、二次换热热效率比真空管低。4、平板集热器系统优点：1、易于与建筑结合。2、工程造价较低缺点：抗冻能力差，适用于南方地区。5、家用单台太阳能热水器系统优点：1、安装简单。2、工程造价低缺点：1、不易与建筑结合。2、辅助能源控制不方便。3、储热水箱分散，热损失大。 适用于用热水量小、对热水要求不是太高的单位。第七讲 系
19、统设计一、用户基本情况1、单位性质 2、用水人数（宾馆：标间数量，入住率） 3、用水时间（定时，24小时） 4、辅助热源 5、用水方式（变频否，增压，循环，IC卡计费） 6、摆放集热器屋面情况（坡屋顶，平屋顶，朝向，面积） 7、工程地点（集热器选型，太阳能资源情况，安装角度） 8、水源、水质 （防垢） 9、电源情况（电容量）二、基本计算1、用水量2、面积3、辅助加热1）电加热电加热功率应按阴雨天完全靠电加热加热时计算。如计算参数：最长加热时间：6小时 冷水水温：15 热水水温：50 加热水量：5000 kg 由以上参数计算电加热功率为： P = CMT /H860 式中： C：水的比热 1千卡
20、/kg M： 加热水量 kg T: 加热温差 ：电加热管热效率，无量纲； (取0.95)一般工程上通常配置为6-9KW/吨。2）锅炉3）暖气换热在我国北方采暖地区，可以采用。4）蒸汽蒸汽加热系统主要要弄清所供蒸汽的压力，以便于设计。蒸汽供热量以1吨蒸汽=60万千卡热量计算，所需蒸汽量M计算公式为：M=日用水量（Kg）3温升（）3水的比热（公斤） 600（千卡/公斤蒸汽）5）热泵（空气源热泵、水源热泵、地源热泵）杭州，通常采用的是空气源热泵。空气源热泵有以下突出优点：1、利用建筑物屋面，不需要设专门锅炉房，也省去了占有的建筑空间。对于寸土寸金的城市繁华地段的建筑，或无条件设锅炉房的建筑，空气源热
21、泵冷热水机组无疑是一个比较合适的选择。2、运行安全，使用寿命长，无人操作；3、节能效果突出，运行费用低投资回收期短；环保型产品，无任何污染；4、模块化设计，系统设备少而集中，操作、维护管理简单方便。一般工程上通常配置为输入功率1.5-2.5KW/吨（2-3.5匹/吨）说明：1匹=0.75KW油也贵，电也贵，阳光永远不收费！三、系统类型确定四、集热器和水箱位置确定五、主要设备选型1、集热器2、水箱 钢板焊接水箱、不锈钢水箱3、控制器 普通控制器、单片机控制器、LOGO控制器、PLC控制器4、管路系统l 水泵 威乐、格兰富 流量：30-50KG/M2 太大热量交换不出，太小交换时间长，影响电磁阀或泵寿命，影响系统效率l 电磁阀 DN25、DN40、DN50l 管道 热镀锌钢管、铜管、不锈钢管、钢塑复合管、铝塑复合管、PPR管、PP管、ABS工程塑料管、PE-X管、碳钢不绣钢管l 保温 聚氨脂、聚苯、岩棉、橡塑棉第八讲 关于太阳能工程报价一、 面积报价二、 按吨数报价三、 按真空管数报价一）按面积报价北方地区通常采用此种方式二）按吨报价南方地区通常采用此种方式。三）按真空管支数报价这种报价可比较性好，综合以上两种报价的缺陷。18