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1、太阳热水系统太阳热水系统 系统设计知识系统设计知识主要内容主要内容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设备与管道支架设备与管道支架太阳集热器太阳集热器贮水箱贮水箱管路、泵、阀管路、泵、阀设备防腐与保温设备防腐与保温自动控制系统自动控制系统辅助能源设备辅助能源设备太阳热水系统的分类特征类型类型1类型2类型3有无辅助热源纯太阳能加热式太阳能预热式太阳能加辅助热源式按储水箱水被加
2、热方式直接式间接式按传热工质与大气相通敞开式开口式封闭式按集热器内介质状况充满式回流式排放式按加热工质循环动力自然循环强制循环按加热工质流动方式循环式直流式接集热器与储水箱位置分离式紧凑式闷晒式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1 1、用户情况与要求、用户情况与要求2 2、系统运行方式确定、系统运行方式确定3 3、太阳集热器选型、太阳集热器选型4 4、太阳集热器面积确定、太阳集热器面积确定5 5、贮水箱设计、贮水箱设计6 6、辅助热源选择与系统设计、辅助热源选择与系统设计7 7、系统布局、系统布局8 8、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9 9、泵
3、、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1010、电气控制系统设计、电气控制系统设计11 11、管路与设备的保温与防冻、管路与设备的保温与防冻1212、系统安全防护（防雷、系统安全防护（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）-原始资料收集原始资料收集 （1 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 2）水源情况）水源情况 （3 3）电力供应情况）电力供应情况 （4 4）安装场地情况）安装场地情况 获取以上资料的方法：获取以上资料的方法：与客户勾通，向用户了解有无特殊情况；（如安装现场与
4、客户勾通，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）是否在风口、易发生雷击的地方等）查阅当地气象资料；查阅当地气象资料；实地勘察现场。实地勘察现场。用户情况与要求用户情况与要求 -太阳能系统的要求太阳能系统的要求（1 1）安装太阳能系统的用途：）安装太阳能系统的用途：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、制冷等。采暖、制冷等。太阳能全年工作太阳能全年工作/季节性工作。季节性工作。（2 2）用水方式：）用水方式：定时用热水定时用热水/全天全天24 24 小时用热水小时用热水用水温度用水温度/全天总用水量全天总用水量/用水流量
5、用水流量/用水压力。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是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）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。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，有无专人管理管理方式，有无专人管理/是否要求全自动控制是否要求全自动控制/是否要求自动计是否要求自动计量计费等。量计费等。用户情况与要求用户情况与要求-原始资料核实原始资料核实太阳能系统的技术性相对比较专业，用户可能不能
6、全面、太阳能系统的技术性相对比较专业，用户可能不能全面、清楚地表达其要求清楚地表达其要求。有些用户所表达的要求与其实际上真正有些用户所表达的要求与其实际上真正的需要不一致的需要不一致;有些用户所提的要求可能无法实现。有些用户所提的要求可能无法实现。设计人员必须对用户所提供的情况进行分析判断，或者进设计人员必须对用户所提供的情况进行分析判断，或者进行现场考察核实，以便掌握真实客观的第一手资料。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反馈。双方
7、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。计条件和要求进行设计。用户情况与要求用户情况与要求-正确处理客户要求正确处理客户要求客户要求是我们设计太阳热水系统的依据之一，有些要客户要求是我们设计太阳热水系统的依据之一，有些要求尽量去实现，求但有的是无法实现，应细仔地勾通解释，求尽量去实现，求但有的是无法实现，应细仔地勾通解释，不能一味答应。不能一味答应。要引导用户，公正客观地向用户解释太阳热水系统所能要引导用户，公正客观地向用户解释太阳热水系统所能实现的效果。实现的效果。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -基本的运行方式基本的运行方式按工质的流动方式分类：自然
8、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太阳热水系统在实际应用中是以上某一种基本运太阳热水系统在实际应用中是以上某一种基本运行方式或某种方式为主的为主的多种运行方式的组行方式或某种方式为主的为主的多种运行方式的组合，根据现场的情况不同和用户的具体要求，在设合，根据现场的情况不同和用户的具体要求，在设计中要灵活应用，以实现太阳能热水系统的经济、计中要灵活应用，以实现太阳能热水系统的经济、节能的目的。节能的目的。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式-自然循环系统自然循环系统自然循环系统类型1 由水箱、支架、管路和多个集热器由水箱、支架、管路和多个集热器等部件在工程现
9、场连接成一个较大的自等部件在工程现场连接成一个较大的自然循环系统。然循环系统。类型2 以多台家用太阳热水器组成的热水系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，这种设一个小型的自然循环系统，因此，这种设计方式也属于以自然循环系统中的一类。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行方式太阳能系统常见的运行方式 -自然循环系统自然循环系统(1-1)(1-1)1、多个集热器与一个水箱连接组成的系统、多个集热器与一个水箱连接组成的系统自然循环系统自然循环系统是不需要外来动力，依靠系统流体本身的是不
10、需要外来动力，依靠系统流体本身的密度差实现自动循环的太阳能系统。密度差实现自动循环的太阳能系统。自然循环系统的循环水箱底必须高于太阳集热器顶自然循环系统的循环水箱底必须高于太阳集热器顶0.30m0.30m至至0.5m0.5m；由于系统流体本身的密度差形成的动力很小，因此必须采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：选用较大的管径，管路取多种措施减小系统循环阻力（如：选用较大的管径，管路尽量短，尽量少拐弯）；尽量短，尽量少拐弯）；防止出现反坡，造成气堵等；防止出现反坡，造成气堵等；自然循环系统的规模一般较小，较大规模的自然循环系自然循环系统的规模一般较小
11、，较大规模的自然循环系统常常分解成多个并联的小系统统常常分解成多个并联的小系统 。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式-自然循环系统自然循环系统(1-2)(1-2)落水使用的系统落水使用的系统在白天太阳能加热期间，由在白天太阳能加热期间，由于水箱内的水温达不到使用于水箱内的水温达不到使用温度，所以不能使用。温度，所以不能使用。储热水箱上部水温高，下部储热水箱上部水温高，下部水温低，若水箱下部水温未水温低，若水箱下部水温未达到使用温度，则使用热水达到使用温度，则使用热水时，需将下部未达到温度的时，需将下部未达到温度的温水放掉，才能用上部达到温水放掉，才能用上部达到温度的热水，因此存在
12、能量温度的热水，因此存在能量和水资源的浪费问题。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-自然循环系统自然循环系统(1-3)(1-3)顶水使用的系统顶水使用的系统使用时，冷水从水箱下部进入使用时，冷水从水箱下部进入水箱，而将热水从上部顶出。水箱，而将热水从上部顶出。避免了落水系统的缺点，可避免了落水系统的缺点，可以随时使用热水，而且冷水上以随时使用热水，而且冷水上水也是自动完成，因此管理也水也是自动完成，因此管理也很方便。很方便。如果冷水供应慢，热水下水如果冷水供应慢，热水下水快，快，就会造成断断续续出热水就会造成断断续续出热水如果没有冷水，就无法将热如果没有冷水，
13、就无法将热水顶出。水顶出。存在冷热水混水问题，造成存在冷热水混水问题，造成热水使用率下降。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 -自然循环系统自然循环系统(1-4)(1-4)定温放水式定温放水式 当太阳能贮水箱上部水温当太阳能贮水箱上部水温达到设定温度时，热水出水达到设定温度时，热水出水管上的电磁阀自动打开，热管上的电磁阀自动打开，热水自动流入另外一个储热水水自动流入另外一个储热水箱，同时，冷水自动补入循箱，同时，冷水自动补入循环水箱下部；当水箱上部水环水箱下部；当水箱上部水温低于设定温度时，电磁阀温低于设定温度时，电磁阀自动关闭。自动关闭。这种系统必须解决储热水这
14、种系统必须解决储热水箱水满溢流的问题箱水满溢流的问题 ；适用于全天供热水要求。适用于全天供热水要求。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -自然循环系统自然循环系统(1-5)(1-5)带辅助加热的系统带辅助加热的系统当阴雨天或太阳能不足时，当阴雨天或太阳能不足时，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，也可以用蒸汽加也可以用蒸汽加热，热，还可以用燃油（气）锅炉还可以用燃油（气）锅炉加热。加热。带辅助加热的自然循环系统，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可以解决仅靠太阳能加热存在
15、的热水供应受天气影响的问题，的热水供应受天气影响的问题，达到天天有热水供应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 -自然循环系统自然循环系统(1-6)(1-6)共一个贮热水箱的系统共一个贮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、可以解决因一个系统采光面积过大，造成管径过大、循环管过长、不便安装的问题。循环管过长、不便安装的问题。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -自然循环系统自然循环系统(2-1)(2-1)多台家用热水器组成多台家用热水器组成的系统的系统优点：优点：1、安装简单，施工方便，不需要大型号储热水箱，省去了因储热水箱的
16、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：缺点：1、多个小储热水箱带来的管理和用水不便，故障点多；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，系统总热效率低；3、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行方式太阳能系统常见的运行方式 -自然循环系统自然循环系统(2-2)(2-2)多台家用热水器并联组成多台家用热水器并联组成的落水系统的落水系统水箱上部水温高，下部水温低，若水箱下部水温未达到使水箱上部水温高，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，才能用上部的用温度，需将
17、下部未达到温度的温水放掉，才能用上部的热水，存在能量和水资源的浪费问题热水，存在能量和水资源的浪费问题.各个独立热水器上冷水时的水力不易平衡，会出现有些热各个独立热水器上冷水时的水力不易平衡，会出现有些热水器溢流。水器溢流。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -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组成多台家用热水器并联组成的顶水系统的顶水系统 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。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -自然循环系统自然循环系统(
18、2-4)(2-4)多台家用热水器串并联组成多台家用热水器串并联组成的定温放水系统的定温放水系统a)需解决储热水箱水满溢流的问题。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，系统投资成本增加。了能量浪费，系统投资成本增加。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -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、并组成多台承压家用热水器串、并组成的热系统的热系统这种系统能保证随时使用热水。这种系统能保证随时使用热水。辅辅助助加加热热贮贮存存的的热热水水有有限限，当当阴阴雨雨天天时时
19、，热热水水不不能能保证供应。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 -强制循环系统强制循环系统优点：优点：系统的动力来自于循环水泵，单个系统可以不受采光面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；积的限制，可以做到上百甚至上千平方米；储热水箱放置位置不受限制，可以根据现场情况，摆放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。在任一安全的位置。缺点：缺点：需要配置循环水泵、电控装置等，工程成本较高；需要配置循环水泵、电控装置等，工程成本较高；应注意选用可靠的控制系统，以确保系统运行得可靠性；应注意选用可靠的控制
20、系统，以确保系统运行得可靠性；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行方式太阳能系统常见的运行方式 -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（1)1)常规强制循环系统常规强制循环系统1 1、系统的循环水泵可以、系统的循环水泵可以选用温差选用温差/光照光照/定时任一定时任一控制器控制；控制器控制；2 2、温差控制是最合理的、温差控制是最合理的循环方式，近年来被较多循环方式，近年来被较多地采用；地采用；3 3、光照控制常用于需要、光照控制常用于需要大流量的游泳池太阳能加大流量的游泳池太阳能加热和太阳能温水养殖系统；热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
21、于比较简易的系统。易的系统。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（2)2)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、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。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（3)3)1 1、当太阳能不足时，、当太阳能不足时，用辅助能源（电用辅
22、助能源（电/燃燃油油/燃气燃气/蒸汽）将水蒸汽）将水箱内的水加热到所需箱内的水加热到所需温度。温度。2 2、可以解决阴雨天、可以解决阴雨天热水供应不足的问题。热水供应不足的问题。带辅助加强制循环系统带辅助加强制循环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 -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（4)4)1 1、在太阳能系统中设置了一个、在太阳能系统中设置了一个回流水箱，循环水泵将回流水回流水箱，循环水泵将回流水箱内的热水泵入换热器换热后，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。
23、循环回路。2 2、开路循环回路的循环介质容、开路循环回路的循环介质容易蒸发散失，利用回流水箱可易蒸发散失，利用回流水箱可以很方便地添加循环介质。解以很方便地添加循环介质。解决了不能承压的集热器在承压决了不能承压的集热器在承压热水供应系统上的应用问题；热水供应系统上的应用问题；3、这种系统太阳能加热系统、这种系统太阳能加热系统的循环介质可以采用普通的水的循环介质可以采用普通的水。集热器常压集热器常压/水箱承压间接系统水箱承压间接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 -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（5)5)1 1、太阳能集热器加热的、太阳能集热器加热的一次回路采用防冻液
24、作一次回路采用防冻液作为循环介质，解决了一为循环介质，解决了一次回路循环系统防冻和次回路循环系统防冻和防垢的问题。热水供应防垢的问题。热水供应为开路系统的间接换热为开路系统的间接换热强制循环系统。强制循环系统。2 2、该类型系统适合于高、该类型系统适合于高寒地区全年使用的大规寒地区全年使用的大规模平板太阳热水系统。模平板太阳热水系统。集热器承压集热器承压/水箱常压间接系统水箱常压间接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 -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（6)6)集热器常压集热器常压/水箱常压间接系统水箱常压间接系统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
25、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。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（7)7)集热器承压集热器承压/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”的傻瓜化管理。3、该系统可用于别墅太阳能和阳台壁挂式系统。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -直流系统直流系统优点：优点：1、该系统可随时将达到设
26、定温度的热水顶入储水箱储、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。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。、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；、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；、同时也需要配置控温装置等。工程成本较高；3、应注意选用可靠的控制装置，以确保系统运行的可、应注意选用可靠的控制装置，以确保系统运行的可靠性。靠性。4、要求较高的施工
27、技术。、要求较高的施工技术。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -直流系统常见形式直流系统常见形式（1)1)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 -直流系统常见形式直流系统常见形式（2)2)定温定温/温差循环系统温差循环系统1、当水箱满水位时，、当水箱满水位时，冷水管路上的电磁阀冷水管路上的电磁阀自动关闭，系统自动自动关闭，系统自
28、动转入温差循环。转入温差循环。2、该系统不仅解决、该系统不仅解决了储热水箱水满溢流了储热水箱水满溢流的问题，还充分利用的问题，还充分利用了太阳能。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 -直流系统常见形式直流系统常见形式（3)3)带辅助的定温带辅助的定温/温差循环系统温差循环系统1、先利用太阳能加热；、先利用太阳能加热；2、当太阳能产热水不足、当太阳能产热水不足时，水箱水位低至一定时，水箱水位低至一定值时值时,启动辅助能源补充启动辅助能源补充热水，确保全天热水，确保全天24小时小时热水供应。热水供应。3、广泛用于宾馆、饭店、广泛用于宾馆、饭店等要求等要求24小时供热水的小时
29、供热水的单位单位。太阳能系统常见的运行方式太阳能系统常见的运行方式 -直流系统常见形式直流系统常见形式（4)4)1、控制器（、控制器（PLC编程）可根编程）可根据系统集热器的水温、水箱据系统集热器的水温、水箱水温、水位、管路水温等信水温、水位、管路水温等信号，依照事先设计好的程序，号，依照事先设计好的程序，实现定温、满水位温差循环、实现定温、满水位温差循环、太阳能不足辅助加热、低水太阳能不足辅助加热、低水位保护、任意时间自动控制位保护、任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。2、近年来已被更多地采用。近年来已被更多地采用。全自动控制的循环供水系统全自动控制的循环供水
30、系统系统运行方式设计与选择原则系统运行方式设计与选择原则实际设计中有很多运行方式实际设计中有很多运行方式,但所有这些运行方式，都是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。系统运行方式应根据用户基本条件、用户的使用需况设计的。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。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。一般来说，较小面积的系统，一般来说，较小面积的系统，如果水箱可高置，多采用如果水箱可高置，多采用自然循环系统；较大面积和水
31、箱不能高置的系统，多采用强自然循环系统；较大面积和水箱不能高置的系统，多采用强制循环系统；需要制循环系统；需要24小时或白天需要使用热水的，多采用直小时或白天需要使用热水的，多采用直流系统；每天都需要热水的，应配置辅助加热系统。流系统；每天都需要热水的，应配置辅助加热系统。目前国内的太阳能热水系统多采用开式系统，别墅型、壁目前国内的太阳能热水系统多采用开式系统，别墅型、壁挂式太阳能热水系统多采用闭式承压二次回路系统。挂式太阳能热水系统多采用闭式承压二次回路系统。（国外基本都是闭式承压系统）（国外基本都是闭式承压系统）系统运行方式设计与选择系统运行方式设计与选择太阳能热水系统设计选用表建筑物类型
32、建筑物类型居住建筑居住建筑公共建筑公共建筑低层多层高层宾馆医院游泳馆公共浴室太太阳阳能能热热水水系系统统类类型型集热与供热水范围集中供热水系统集中分散供热系统分散供热水系统系统运行方式自然循环系统强制循环系统直流式系统集热器内传热工质直接系统间接系统辅助能源安装位置内置加热系统外置加热系统辅助能源启动方式全日自动启动系统定时自动启动系统接需手动启动系统表中表中为可选项目为可选项目热水负荷计算系统日耗热量：系统日耗热量：全天供应生活热水的日耗热量、热水量计算公式：全天供应生活热水的日耗热量、热水量计算公式：日耗热量：日耗热量：日耗热量：日耗热量：Q Qd d=q qr rc c(t tr r-t
33、 tL L)m/86400)m/86400 其中：其中：Q Qd:d:日耗热量日耗热量w w；q qr r：热水用水定额：热水用水定额L/L/（人或床（人或床dd）;c:c:水的热容比水的热容比4187J/(kg)4187J/(kg)；:水的密度，水的密度，kg/Lkg/L t tr r、t tL L 热、冷水温度；热、冷水温度；m m：用水计算单位数（人数或床位）用水计算单位数（人数或床位）设计日热水量设计日热水量:q qrdrd=86400Q=86400Qd d/c/c(t(tr r-t-tL L)（q qrdrd=q qr rm m ）其中：其中：Q Qrdrd设计日热水量设计日热水量L
34、/d tr-L/d tr-设计热水温度设计热水温度,t t L L-设计冷水温度设计冷水温度,q qr r 热水用水定额热水用水定额,L/,L/（人或床（人或床dd）m m 用水计算单位数（人数或床位）用水计算单位数（人数或床位）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）集热器类型选择因素当地的地理位置；当地的地理位置；环境温度；环境温度；全年的使用时间；全年的使用时间；使用水温；使用水温；投资与收益等因素。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、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
35、使用时，一般选择平板集热器。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、结冰地区全年使用的，不需要承压运行的，除高寒地区外，可选用全玻璃真空管集热器；采用防冻措施可选择平板；外，可选用全玻璃真空管集热器；采用防冻措施可选择平板；3、高寒地区全年使用的，可选择热管集热器，也可选择各种、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，设计双回路系统。金属流道式真空管集热器，设计双回路系统。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
36、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 -太阳集热器朝向与倾角（太阳集热器朝向与倾角（1）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
37、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，应尽可能使当地正午的太阳光线与集热器的采光面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、垂直。因此，对于在北半球使用的集热器，应正南、南偏西、南偏东放置。南偏西、南偏东放置。4 4、考虑到早上气温低，易有雾，光照度差，而下午气、考虑到早上气温低，易有雾，光照度差，而下午气温高，一般光照较好，因此尽可能将集热器南偏西温高，一般光照较好，因此尽可能将集热器
38、南偏西放置，使集热器在下午能得到更多的太阳辐射能。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 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：=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）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，=-10 3、当侧重于冬季使用时,可认为该期间的平均赤纬角为-10，=+10 日日期期1.17
39、1.172.152.153.163.164.154.155.155.156.116.117.177.178.178.179.169.1610.1610.1611.1511.1512.1112.11值值-21-21-13-130 0101019192323212113130 0-10-10-19-19-23-23 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（4 4）太阳能集热器安装的方位，原则上应为南偏西太阳能集热器安装的方位，原则上应为南偏西5 5度。在国度。在国标准中，特殊情况
40、下南偏东或偏西标准中，特殊情况下南偏东或偏西3030度均可，但必须加上补度均可，但必须加上补偿面积（后附表）。主要是为了和建筑相结合的目的。偿面积（后附表）。主要是为了和建筑相结合的目的。其补偿后的总面积为：其补偿后的总面积为：A AB=A=AS S/R/RS S 式中：式中：A AB B 为补偿后的面积；为补偿后的面积；A AS S 为根据用水量计算出的需要面积；为根据用水量计算出的需要面积；R RS S 为不同方位及倾角的补偿系数为不同方位及倾角的补偿系数 集热器的倾角，根据实际情况应为当地纬度加或减集热器的倾角，根据实际情况应为当地纬度加或减集热器的倾角，根据实际情况应为当地纬度加或减集
41、热器的倾角，根据实际情况应为当地纬度加或减10101010度，但为了和建筑有机结合可以采取不同的角度安装，度，但为了和建筑有机结合可以采取不同的角度安装，度，但为了和建筑有机结合可以采取不同的角度安装，度，但为了和建筑有机结合可以采取不同的角度安装，必须增加补偿面积。必须增加补偿面积。必须增加补偿面积。必须增加补偿面积。其计算方法同上（其计算方法同上（其计算方法同上（其计算方法同上（A AB=A=AS S/R/RS S）。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）太阳能方位角和倾角对应的补偿面积比RSRS 太阳集热器选型与摆放方位太阳集
42、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）考虑各地不同季节天气的影响。实际上，不同地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。方在不同季节的实际太阳辐照量是不同的。某一地方在每年的某一季节，总是雨季，太阳辐射量相对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
43、采光阳辐射量相对较多，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。面不垂直，从而失去了得到较多太阳辐射能的机会。在太阳辐射较强的季节，热水过剩，而太阳辐射较少的季在太阳辐射较强的季节，热水过剩，而太阳辐射较少的季节，热水不足，因此可以让太阳辐射较少的季节尽可能多地吸节，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。收辐射能。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。、理论上，集热器面积应根据用户所需热负荷来确定。（不考虑投资（不考虑投资/场地等因素时，太阳能系统得到的有用能量场地
44、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）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原则；当全年使用时，以满足春秋季使用为原则；季节使用时，以满足季节使用为原则季节使用时，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以投资能
45、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。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；、注意不同产品的集热效率不同；2、注意灰尘的影响，一般在、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、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、注意系统加热方式的影响 间接系统在间接系统在0.900.95；5、注意太阳能系统运行方式影响，强迫循环的运行、注
46、意太阳能系统运行方式影响，强迫循环的运行方式，与自然循环和直流系统的效率差别。方式，与自然循环和直流系统的效率差别。太阳集热器面积确定太阳集热器面积确定 -集热器面积计算集热器面积计算工程系统集热器面积工程系统集热器面积直接系统太阳能总面积的确定：直接系统太阳能总面积的确定：直接太阳能热水系统总面积可根据系统的日平均用水量和用水温度来确 定，可按下列公式计算：Ac=QwCr（t2-t1)f/JTcd(1-L)其中：Ac为直接式系统集热器总面积（平方米）；Qw日平均用水量L，C水的定压比热 r水的密度 JT 月平均日或年平均日太阳辐照量，t2-t1水的初始终止温差；f太阳能保证率 cd_集热器年
47、平均集热效率；（根据产品测定结果而定）L管路及贮热水箱的热损失率，（可取 0.20.3）间接系统集热总面积计算公式如下：式中：AN 间接系统集热器总面积，AC 直接系统集热器总面积，FRUL 集热器总热损系数，W/（）UhX 换热器传热系数，W/（）AhX间接换热换热面积，贮水箱小于贮水箱小于600L系统集热器面积系统集热器面积水箱小于600L系统集热总面积计算公式如下：其中：Ac为直接式系统集热器总面积（平方米）；Qw日平均用水量L，C水的定压比热 r水的密度 tend贮水箱内水的终止设计温度，tL水的初始温度；Qs被测太阳能集热系统得热量，f太阳能保证率，A被测太阳能集热系统总面积；（根据
48、产品测定结果而定）L被测太阳能集热系统管路热损失率，（可取 0.20.3）等级太阳能条件年日照时数(h)水平面上太阳能辐照量MJ/(a)地区集热面积()1资源丰富区（）3200 33006700宁夏北、甘肃西、新缰东南、青海西、西藏西1.22资源较富区（）3000320054006700冀西北、京、津、晋北、内蒙、宁夏南、甘肃中东、青海东、西藏南、新缰南1.43资源一般区（）2200300050005400鲁、豫、冀东南、晋南、新缰北、吉林、辽宁、云南、陕北、甘肃东南、粤南1.61400220042005000湘、贵、赣、江、浙、沪、晥、鄂、闽北、粤北、陕南、黒龙江1.84资源较富区（）100
49、014004200川、黔、渝2.0每每100L热水量的系统集热器总面积推荐选用值热水量的系统集热器总面积推荐选用值太阳集热系统流量确定太阳集热系统流量确定太阳能集热系统的流量与太阳能集热的特性有关。全玻璃真空管型太阳能集热器可以按：0.0150.02L/(SM2)进行估算;平板型太阳能集热器可以按：0.02L/(SM2)进行估算;以上数据乘以前面计算的太阳能集热器总面积c就可以得到太阳能集热系统的流量。集热系统的流量是选择循环泵的依据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V应根据其蓄热容量VX、热水膨胀量VP和循环回流水量VH等因素确定。V=VX+VP+VH1
50、1、储热水箱的蓄热容量、储热水箱的蓄热容量V VX X 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V VP P 当水温大于4时，体积会随水温升高而膨胀。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 3、储热水箱的循环回流水量储热水箱的循环回流水量V VH H 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