太陽能熱水器系統工程設計培訓-免費閱讀

　　

【正文】 高級 ：能安裝中 、 小型太陽能系統 ， 掌握電焊 、 管工 、 電工技能 。 a)外加電流法所用的輔助陽極 ， 主要是為了使外加電流通過它輸送到被保護的金屬體上進行陰極極化 ， 常用的材料有廢鋼 、 石墨 、 高硅鐵 、 磁性氧化鐵 、 鉛銀合金 、 鍍鉑的鈦等 。 應盡量避免出現容易造成液體積存的死角。在工程技術中，采用不同的金屬組合是不可避免的，所以電偶腐蝕也是一種常見的腐蝕形式。 系統防腐蝕措施 金屬腐蝕的種類（ 5） 縫隙腐蝕 ： 縫隙腐蝕是因金屬與金屬 、 金屬與非金屬的表面間存在縫隙 ， 并有介質存在時發(fā)生的局部腐蝕形態(tài) 。 在熔融鹽中的腐蝕： 例如在熱處理車間，熔鹽加熱爐中的鹽爐電極與所處理的金屬發(fā)生的腐蝕。 按照所接觸環(huán)境的不同 ， 可以把電化學腐蝕分為如下幾類： 大氣腐蝕： 腐蝕在潮濕的氣體中進行 ， 大氣的相對濕度對大氣腐蝕影響很大 ， 在一定溫度下 ， 當大氣的相對濕度保持在某一值以下時 ， 大氣腐蝕很輕微 ， 當大氣的相對濕度增加到某一值時 ， 大氣腐蝕速率開始突然升高 。 ⑥ 其它有可能造成帶電的金屬構件 。 漏電保護設計 在太陽熱水系統中 ， 一般采取接地和漏電開關雙重保護措施 。 因此也能用于集熱器抗凍的真空管太陽熱水系統 。防凍液防凍還具有不結垢的優(yōu)點。當溫度升高時，發(fā)熱電阻增大，通過伴熱帶的電流減小；當溫度達到某一數值時（一般為 60～ 85℃ ），發(fā)熱電阻很大，幾乎使伴熱帶不導電；當溫度下降后，發(fā)熱電阻又逐步變小。顯然定溫循環(huán)防凍的方法比較科學。對于平板集熱器，如果冬季在結冰地區(qū)使用，就必須考慮防凍問題；對于真空管集熱器，當在低于 20℃ 的環(huán)境下使用時，也需要考慮防凍問題；對于管路系統，當在低于 0℃ 的環(huán)境下使用時，也需要考慮防凍問題。 （ 5） 定時器 可設定某一時間區(qū)間或若干時間區(qū)間的通電 、 斷電信號 。 如：短路保護 、 過電流保護 、 過載保護 、漏電保護等 。 系統管路選擇與設計 水泵的選型 (3) 關于系統循環(huán)阻力 系統循環(huán)回路的流動阻力的計算可以分別計算沿程阻力和局部阻力，然后相加； 也可以按沿程阻力值估算局部阻力值 注意： a) 當集熱器并聯連接時，系統由多個回路，計算 流動阻力時，應選擇阻力最大的回路計算。 系統管路選擇與設計 水泵的選型 (1) 選擇泵時，主要看其揚程和流量是否符合實際需要。 有效功率是單位時間內 ， 流過泵的流體從泵那里得到的能量 。 揚程 ： 泵的揚程是指泵能揚水的高度 。 根據流體的流動情況 ， 又分為離心式 、 軸流式 、 混流式等 。 一般情況下 ， 閥門的公稱直徑和管道的公稱直徑相同 。 (10)電磁閥和電動閥 電磁閥和電動閥的作用是根據控制元件給出的通斷電信號 ， 自動開啟或關閉閥門 ， 從而起到自動控制的作用 。 ，以實現蝶閥的開啟和關閉。 (2)截止閥和節(jié)流閥 截止閥閥芯的端部是平的，節(jié)流閥閥芯是錐形的，安裝時應注意介質的流向應該是下進上出。 系統管路選擇與設計 常用管材種類（ 2） 新型管材 ⑦ 銅管和塑覆銅管 隨著人們對飲用水衛(wèi)生性能要求的愈來愈高 ， 銅管和塑覆銅管在城市的高層 、 超高層以及中高檔商品房中大量使用 。 PEX和 PB管材可作為包括飲用水和熱水在內的各類流體 。其規(guī)格以公稱直徑表示，分低壓、普壓、高壓三種。以外徑 壁厚表示。 （ 1） 水箱承重 在系統布局中 ， 首先需要考慮水箱的位置 。 系統整體布局的原則與方法 布局原則 布局設計 ， 應從多方面綜合考慮 ， 使系統緊湊合理 、 可靠實用 、 美觀協調 、 維護方便 。 以上措施 ， 可以有效降低進出水管處造成的混水問題 。 上、下循環(huán)口的尺寸也應根據單位時間的流量大小來確定，一般不應大于 1m/s。人孔的尺寸不應小于 400 400mm2，圓形人孔的直徑不應小于 400mm。方形水箱不承壓，不易設計的太高。 貯水箱設計 貯水箱形狀確定 貯水箱的結構形狀應根據其容量大小 、 結構的合理性 、 現場放置的位置 、 水箱制作的難易等因素來確定 。而使用熱水的時間卻并不一定都在白天，因此，需要將白天產生的熱水儲存，以供其它時間使用。實際上，不同地方在不同季節(jié)的實際太陽輻照量是不同的。 當真空管集熱器東西橫放時，具有季節(jié)自動跟蹤功能，無論太陽是在南、北回歸線之間任何位置，有效采光面積都一樣。 ， θ = Ф – δ = Ф 當側重于夏季使用時 ,可認為該期間的平均赤緯角為 10176。 高寒地區(qū)全年使用的，可選擇熱管集熱器，也可選擇各種金屬流道式真空管集熱器，做成雙回路系統 太陽集熱器選型與擺放方位 太陽集熱器選型（ 2） 平板型 真空管型 流道式平板集熱器 熱管式平板集熱器 玻璃真空管集熱器 熱管真空管集熱器 金屬流道真空管集熱器 抗凍性 不抗凍 ，板芯易凍 抗凍 零下 20℃以上抗凍 抗凍 防凍液 介質抗凍 承壓性 能承壓 承壓 不能承壓 承壓 承壓 熱水溫度 60℃ 以下熱水 60℃ 以下熱水 90℃ 以下熱水 80℃ 以下熱水 80℃ 以下熱水 熱性能 中低溫區(qū)熱性能好 比流道式平板差 中溫區(qū)熱性能好 比全玻璃管稍差 比全玻璃管稍差 質量穩(wěn)定性 好 取決熱管 取決于 真空管 取決真空管和熱管 取決于 真空管 經濟性 造價低 比流道式平板高 造價較高 比全玻璃式高 比全玻璃管高 太陽集熱器選型與擺放方位 太陽集熱器朝向與傾角（ 1） 集熱器朝向與傾角的確定主要使集熱器得到最大的太陽輻射能。 電加熱程序控制太陽能運行方式設計與選擇原則 上述列舉了十幾種方式 ， 實際設計中還有其它更多的方式 。 太陽能系統常見的運行方式（ 21） 直流系統常見形式（ 1) 單一直流式定溫系統 當集熱器內的水溫達到設定溫度時 ， 電磁閥打開 ，冷水進入集熱器 ， 并將達到設定溫度的熱水頂入儲熱水箱 。 該系統可用于別墅太陽能系統 。熱水供應為開路系統的間接換熱強制循環(huán)系統。 感溫頭自來水儲熱水箱循環(huán)泵集熱器排氣控制器太陽能系統常見的運行方式（ 15） 強制循環(huán)系統常見形式（ 2) 定溫循環(huán)系統 ? 循環(huán)水泵受溫控器控制。 b）單個水箱的溫水蓄存了較多的有用能量，從而造成了能量浪費 。 缺點： 多個小儲熱水箱帶來的管理和用水不便； 多個小儲熱水箱單位體積的散熱面積是大水箱的好幾倍甚至十幾倍，在同等保溫條件下，小水箱的散熱量明顯較大 輔助加熱系統不便與整個系統匹配等 太陽能系統常見的運行方式（ 9） 自然循環(huán)系統 (22) 多臺家用熱水器并聯組成的系統 ? 使用：將家用熱水器充滿冷水，白天經過太陽能加熱后，每個水箱內的水溫都達到了使用溫度，下午或晚上從水箱下部落水法用水。 自來水水箱補水箱集熱器太陽能系統常見的運行方式（ 5） 自然循環(huán)系統 (14) 定溫放水形式的自然循環(huán)系統 當循環(huán)水箱上部水溫達到設定溫度時，熱水出水管上的電磁閥自動打開，熱水自動流入另外一個儲熱水箱，同時，冷水自動補入循環(huán)水箱下部。由于每臺家用太陽熱水器實際上也是一個小型的自然循環(huán)系統，因此，這種設計方式也屬于以自然循環(huán)系統中的一類 太陽能系統常見的運行方式（ 2） 自然循環(huán)系統 (11) 多個集熱器與一個水箱連接組成的系統 自然循環(huán)系統的優(yōu)點是不需要外來動力，依靠系統流體本身的密度差自動循環(huán)。 有些用戶所表達的要求與其實際上真正的需要不一致 。太陽熱水系統設計知識講座 主講人： 單 位：未知太陽能工程有限公司 ：） 主要內容 太陽熱水系統的組成 太陽熱水系統的分類 太陽熱水系統的設計的主要方面 太陽熱水系統的設計的詳細內容 太陽熱水系統的組成 ? 設備與管道支架 ? 太陽集熱器 ? 貯水箱 ? 管路、泵、閥 ? 設備防腐與保溫 ? 自動控制系統 ? 輔助能源設備 太陽熱水系統的分類 序 號 分類特征 系統類型 類型 1 類型 2 類型 3 1 按貯水箱內水被加熱的方式 直接系統 間接系統 — 2 按傳熱工質的流動方式 自然循環(huán)系統 強制循環(huán)系統 直流系統 3 按傳熱工質與大氣相通 敞開系統 開口系統 封閉系統 4 按系統有無輔助熱源分類 純 太陽能 加熱系統 帶輔助熱源系統 — 5 按太陽集熱器內介質狀況 充滿系統 回流系統 6 按太陽集熱器的類型 平板型系統 真空管系統 太陽熱水系統設計的主要方面 ? 用戶情況與要求 ? 系統運行方式確定 ? 太陽集熱器選型 ? 太陽集熱器面積確定 ? 貯水箱設計 ? 輔助熱源選擇與系統設計 ? 系統布局 ? 太陽集熱器傾角與前后排間距確定 ? 泵 、 閥及管路選型與管路系統設計 ? 電氣控制系統設計 ? 1 管路與設備的保溫與防凍 ? 1系統安全防護（防雷 /防雨 /防漏電 /防腐蝕 /抗風雪等） 用戶情況與要求（ 1） 原始資料收集 （ 1）用戶所處地理位置和環(huán)境條件 ? （ 2） 水源情況 ? （ 3）電力供應情況 ? （ 4）安裝場地情況 ? 以上內容有些可以通過查資料獲得，有些則必須向用戶了解，才能弄清楚。有些用戶所提的要求可能無法實現 。但自然循環(huán)系統的循環(huán)水箱必須高于集熱器，由于系統流體本身的密度差形成的動力很小，因此必須采取多種措施減小系統循環(huán)阻力。當循環(huán)水箱上部水溫低于設定溫度時，電磁閥自動關閉。使用結束后，再重新加滿冷水。 自來水儲水箱M太陽能系統常見的運行方式（ 12） 自然循環(huán)系統 (25) 多臺承壓家用熱水器串、并聯組成的系統 使用：冷水從第一臺熱水器進入 ， 依次將前臺熱水器的溫水頂入下臺熱水器 ， 從而使前后的熱水器形成了溫度差 。當集熱器的出口溫度達到設定溫度時，循環(huán)水泵自動啟動，將水箱下部的冷水泵入集熱器，同時將集熱器內達到設定溫度的熱水頂入儲熱水箱上部； ? 采用定溫循環(huán)和頂水用水方式，可以使系統實現隨時使用熱水。 這類系統適合于高寒地區(qū)全年使用的大規(guī)模平板太陽熱水系統 壓力表膨脹罐換熱器溫差控制器排氣泄壓閥太陽能系統常見的運行方式（ 18） 強制循環(huán)系統常見形式（ 6) 太陽能常壓 /水箱常壓間接系統 太陽能加熱回路采用防凍液作為循環(huán)介質 ， 解決了一次回路循環(huán)系統防凍和防垢的問題 。 溫差控制器泄壓閥換熱器壓力表 膨脹罐排氣安全閥換熱器太陽能系統常見的運行方式（ 20） 直流系統 ? 優(yōu)點： 該系統可隨時將達到設定溫度的熱水頂入儲水箱儲存。 單一的直流式定溫放水太陽熱水系統存在儲熱水箱水滿溢流的問題 ， 水滿時必須將冷水關閉 ， 以防止儲熱水箱溢流 。但所有這些運行方式 ， 都是根據自然循環(huán) 、 強迫循環(huán)和直流定溫系統的原理 ， 結合實際情況設計的 。當采光面與太陽光線垂直時，就能得到最大的太陽輻射能 對于跟蹤式太陽集熱器，通過自動跟蹤使集熱器的采光面與太陽的入射光線垂直就可以。 ， θ = Ф – δ = Ф 10176。但為了保證在全年時間內，相鄰兩支真空管不發(fā)生光線遮擋，集熱器的傾角應滿足下列條件 23176。 a)某一地方在每年的某一季節(jié)，總是雨季，太陽輻射量相對很少，在此時段內，即使太陽光線與集熱器采光面垂