太陽能熱水器系統工程設計培訓-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 坡，造成氣堵等。 這種系統必須解決儲熱水箱水滿溢流的問題 自來水循環水箱M儲水箱補水箱集熱器感溫頭太陽能系統常見的運行方式（ 6） 自然循環系統 (15) ? 帶輔助加熱的自然循環系統 當陰雨天或太陽能不足時，用輔助能源將水箱內的水加熱到所需溫度。 ? 缺點： ? a)水箱上部水溫高，下部水溫低，若水箱下部水溫未達到使用溫度，需將下部未達到溫度的溫水放掉，才能用上部的熱水，存在能量和水資源的浪費問題 . b）各個家用熱水器上冷水時的水力不易平衡，會出現有些熱水器已經溢流，還有一些還沒上滿冷水的問題 自來水家用熱水器太陽能系統常見的運行方式（ 10） 自然循環系統 (23) 多臺家用熱水器并聯頂水使用的系統 使用：冷水從每臺家用熱水器水箱下部進入，而將熱水從上部頂出。 第一臺熱水器溫度最低 ，最后一臺熱水器溫度最高 。 ? 存在當儲熱水箱內的水溫全部達到溫控儀設定水溫時，循環水泵將一直循環的問題 定溫控制器太陽能系統常見的運行方式（ 16） 強制循環系統常見形式（ 3) 輔助加熱強制循環系統 當太陽能不足時 ， 用輔助能源 （ 電 /燃油 /燃氣 /蒸汽 ） 將水箱內的水加熱到所需溫度 。 貯熱水箱為常壓系統 。水箱內儲存的是達到溫度的熱水。 集熱器自來水感溫頭溫控儀儲熱水箱排氣太陽能系統常見的運行方式（ 22） 直流系統常見形式（ 2) 定溫 /溫差循環系統 當水箱滿水位時，冷水管路上的電磁閥自動關閉，系統自動轉入溫差循環。 GB/T18713規定：系統運行方式應根據用戶基本條件 、 用戶的使用需求及集熱器與儲熱水箱的相對安裝位置等因素綜合加以確定 。但跟蹤裝置復雜，成本太高，一般采用固定朝向與傾角。 當側重于冬季使用時 ,可認為該期間的平均赤緯角為 10176。 27′+ Ф ︱ Ω 0︳ ≤ θ ≤ Ф +︱ Ω 0︳ — 23176。 b)在太陽輻射較強的季節，熱水過剩，而太陽輻射較少的季節，熱水不足，因此可以讓太陽輻射較少的季節盡可能多地吸收輻射能 確定集熱器傾角最理想的方法是綜合考慮當地各時段的太陽輻照量和熱水使用需求等因素，求出在滿足使用需求的條件下，在整個使用期內能得到最大太陽輻射量的集熱器傾角值。 V = VX + VP + VH 儲熱水箱的蓄熱容量 VX 應根據晴天時太陽集熱器的產熱水量來確定 儲熱水箱的熱水膨脹量 VP 當水溫大于 4℃ 時，體積會隨水溫升高而膨脹。 這樣既能減小散熱面積 ， 還可節省水箱制作的材料 。方形水箱可以現場制作，運輸方便。排污口的尺寸不應小于 25mm。帶有輔助加熱的系統還需留有輔助加熱系統所需要的各種開口，設計者應根據系統要求合理設計。 對于落水使用的循環系統 ， 設計時 ， 有意將上循環管口向下開口 ， 有時甚至將上循環口向下延伸至水箱的下部 ， 有意使水箱混流 ， 以減輕水箱的溫度分層 。 但當前面有較高的遮光物時 ， 可將水箱放在前面 ， 集熱器后置 ， 加大集熱器與前面高遮擋物的距離 。 （ 2） 集熱器擺放 應盡量使集熱器集中在一片位置擺放 ， 這樣便于布局 ， 系統比較整潔 、 緊湊 ，管路距離也比較短 ， 。 壁厚不同，分為普通管和加厚管兩種，普通鋼管的工作壓力不大于 1MPa,加厚鋼管的工作壓力不大于 。 目前主要用于建筑給水 、 排水 、 落水 、 排污 、 穿線 、 通風等方面 。 ④ 無規共聚聚丙烯 （ PPR） 管材 具有耐壓、保溫等優點，長期使用溫度為 70℃ ，比較適合溫水輸送。 ⑧ 薄壁不銹鋼管和不銹鋼保溫管 薄壁不銹鋼管是厚度為 ～ 15～50mm的給水管 ， 通過管壁薄壁化 ， 可大大降低管材的成本 。帶橡膠密封的截止閥廣泛用于冷水管道，銅閥芯密封的截止閥廣泛用于熱水和蒸汽管道上。蝶閥啟閉迅速、方便，但因其密封材料是橡膠，因此多用于壓力和溫度較低的管道上。 閥體材料有灰鑄鐵 、 鑄鋼 、鑄銅 、 不銹鋼等 。 閥門的驅動方式有手動 、電動 、 氣動 、 液動 、 機械傳動等 。 如活塞泵 、 柱塞泵 、 齒輪泵 、 螺桿泵等 。 揚程的單位一般為 m。 軸功率是指原動機輸送給泵的功率 ， 配套功率是指泵應選配的原動機的功率值 。s） ；一般取 (36～ 72)L/㎡ c）集熱器阻力的計算應根據廠家提供的集熱器的流體壓降數值計算。 電氣控制系統設計 常用控制元件（ 1） 太陽熱水系統常用的控制元件主要有以下幾種 。 （ 7） 可編程控制器 （ PLC） 可根據太陽熱水系統的需要，設計控制程序，實現水溫、水位、時間、壓力、流量等多種控制功能和顯示、儲存、計算等功能。 這種方法的缺點是既浪費電能 ， 又增加水泵的磨損 。 系統防凍設計 防凍方法（ 2） （ 2） 伴熱帶防凍 伴熱帶防凍就是通過在太陽熱水系統的管路上加裝電加熱帶的方式 ， 從而達到防止管路結冰的目的 。 系統防凍設計 防凍方法（ 3） （ 3） 排空防凍 排空防凍就是通過排空太陽熱水系統管路和集熱器中的水 ，來達到防止管路結冰的目的 。 系統防凍設計 防凍方法選擇 循環防凍是一種被動防凍的方案 ， 具有投資小的優點 。因此 ， 多用于平板集熱器系統的冬季防凍 。 下列設備 ， 除另有規定外 ， 一般均應做接地處理 。 系統防腐蝕措施 金屬腐蝕的種類 金屬腐蝕是指金屬材料或金屬制品在周圍環境介質的作用下 ， 逐漸產生的損壞或變質現象 。 對于鋼鐵 、 銅 、 鎳 、 鋅等金屬 ， 臨界濕度一般在 5070%之間 。均勻腐蝕是指腐蝕作用均勻地發生在金屬表面上；局部腐蝕是指腐蝕作用僅局限在一定的區域。 晶間腐蝕： 晶間腐蝕是指金屬晶粒沿著金屬晶粒的邊界或它的近旁發生的腐蝕現象 。 大多數金屬材料在某種介質中的耐腐蝕性能 ， 在一般的腐蝕手冊中都能查到 。 系統防腐蝕措施 金屬防腐蝕方法 （ 2） 應用緩蝕劑 ， 消除或減少介質中的有害成分 可以通過兩種方法來消除會減少介質中的有害成分，一種是去掉介質中的有害成分，改變介質的性質。常用的材料有 Al、 Mg、 Zn及其合金。 高級技師 ：能安裝大型太陽能系統，掌握電加熱、常壓燃油（氣）鍋爐等輔助加熱技術，掌握二次回路間接換熱技術，會設計大、中型太陽能熱水系統。 常用的覆蓋層有以下四類： ①金屬覆蓋層 如：鍍鋅管 /鍍鋁鋅板 ②非金屬覆蓋層 如：油漆 /搪瓷 /噴塑 ③用化學和電化學方法生成的覆蓋層； 如：磷化 ④暫時性覆蓋層 如涂機油、凡士林、 石蠟等 系統安全措施 防雷電 防風雪 防滲漏 防過熱 勞動部職業標準分級 初級 ： 能獨立完成常規工作 中級 ： 能熟練完成常規工作，并能完成部分較復雜的 工作 高級 ： 能完成復雜的工作 ， 能完成部分非常規的工作 技師 ： 能完成復雜 、 非常規的工作 ， 獨立解決技術難 題 ， 有培訓 、 管理能力 高級技師 ： 能完成本職業各領域復雜的、非常規的工作，有技術革新、培訓、管理能力 太陽能利用工分級標準 初級 ：能獨立完成常規家用太陽能熱水器安裝 ， 會維修常見故障 。能使金屬的腐蝕速率大大降低。 例如：當必須把銅管連接到鐵板上時 ， 可以在鐵板和銅管之間加上一段橡膠 、 塑料或陶瓷的管子 ， 以免鐵和銅直接接觸引起腐蝕 。 電偶腐蝕 ： 電偶腐蝕又稱接觸腐蝕或異金屬腐蝕。金屬浸泡在溶液中或與潮濕環境接觸，常常發生點腐蝕；金屬暴露在大氣中，若金屬表面凝結有水地或水膜，也可能發生電腐蝕；輸送水、油、氣的鋼管，埋在土壤中就經常出現點腐蝕；不銹鋼放在含氯離子的介質中，使用時容易發生點腐蝕；鋁和鋁合金在某些介質中也會出現點腐蝕。 土壤的電阻率 、 土壤中的含氧量 、 土壤的 PH值 、 土壤中的細菌 、 埋在地下的導電體因絕緣不良而泄失出來的電流等 ， 都會對金屬形成土壤腐蝕 。化學腐蝕又分為氣體腐蝕和在非電解質中的腐蝕。 ④ 電力線路的金屬保護管 、 敷線的鋼索 、 各種金屬接線盒等 。但需定期檢查一次回路中的防凍液，且雙回路循環系統使太陽熱水系統工程成本增加，效率有所降低。 伴熱帶防凍也是一種被動防凍的方案 ， 可以在高寒地區使用 。 ② 回流排空防凍 ：使太陽熱水系統的水箱低于管路和太陽集熱器，當循環水泵停止循環后，太陽集熱器和管路中的水自動回流到水箱中，使太陽集熱器和管路排空，從而達到防止結冰的目的。 監測的溫度可以是環境溫度 ， 也可以是管路的水溫 。一種是由溫控儀根據環境溫度來自動控制水泵，當環境溫度低于某一溫度值時，溫控儀使循環水泵啟動；當環境溫度高于某一溫度值時，溫控儀使循環水泵停止。 因此 ， 太陽熱水系統必需考慮防凍問題 。 （ 3） 光控儀 當太陽光達到一定輻射強度后，光控儀可自動給出通電或斷開信號；當太陽光強度不足時，光控儀可自動給出斷開或通電信號。 （ 3） 保證電氣控制線路的可靠性 包括正確連接觸點 ， 正確連接電器的線圈 ， 避免出現寄生電路等 。 系統管路選擇與設計 水泵的選型 (2) 關于提升液體的高度 水泵提升水的高度等于太陽熱水系統太陽集熱器水位與水箱水位的高度 對于閉式循環回路 ， Hs=0。 比轉數 比轉數又稱比速 ， 泵的比轉數愈高 ， 其流量就愈大 ， 揚程愈小；反之 ，比轉數愈低 ， 其流量就愈小 ， 揚程愈大 。 一般情況下 ， 泵的轉速是不會變化的 。 泵標牌上的流量 ， 通常是指額定流量 ， 泵的尺寸和形狀是根據這一特定的流量設計的 ， 因此又稱為設計流量 。 系統管路選擇與設計 常用水泵選擇 （ 1）泵的種類 根據泵的工作原理 ， 通常將泵分為以下三類 。 使其最高使用溫度不低于介質工作溫度 。 （ 8） 安全閥 （ 泄壓閥 ） 安全閥的作用是自動泄除管道或設備中的過高的壓力 ， 當壓力恢復正常后 ，自動關閉 。但它密封面易磨損，適合低溫低壓和粘度較大的介質管道和要求快開快關的的部位。 系統管路選擇與設計 常用閥門種類（ 1） （ 1） 閘板閥門 無方向性，比較嚴密，安裝長度較短，由于閘板閥的進出口和閥底在同一直線位置，故介質流動的局部阻力很小，異物也不易被阻塞，因而其常用作排污和管道系統或水箱底部的泄水閥。 在 40～ 100℃ 范圍內能保持韌性和剛度 。 PEX管材一般只有小口徑管 (2063mm)， 熱膨脹系數較大 ， 采用金屬管件受壓連接 ， 其配件成本較高 ， 連接時問題較多 。 ③ 鑄鐵管 耐腐蝕性強，但質脆，承壓能力低。 太陽集熱器陣列 排與排之間的連接（ 3） ? 串并聯連接 ? 當集熱器數量超過兩排時，在每排集熱器的數量不太多時，為了管道連接的方便，有時會采用此種連接方式 太陽集熱器陣列 前后排間距 前后排集熱器之間應留有一定的距離，以避免前排集熱器影響后排集熱器的采光 當春夏秋季使用時，只要保證春分、秋分日前后排不遮擋，其它時間就不會遮擋 當全年使用時，只要保證冬至日（此時）前后排不遮擋，其它時間就不會遮擋。 如水箱放在地面或低處 。 對于太陽熱水系統來說 ， 太陽能完全不起作用的情況就是最不利的情況 。 對于需要水箱水溫分層的儲熱水箱 ， 如頂水使用的儲熱水箱 ， 應降低管口流速 。 上循環口位于水箱的中上部，不高于用熱水口。 塑料水箱 由于貯水箱儲存的是熱水，不宜采用耐溫性能差的水箱。 要求水箱承壓的系統 ， 圓柱形水箱的兩個端蓋應采用球形端蓋 ， 材料厚度應加厚 ， 制作完成后 ， 應按要求作耐壓試驗 。 因此必須考慮系統的回流水量 。可以將工程分成一期二期來考慮，以解決資金問題 太陽集熱器面積確定 注意事項 注意不同產品的集熱效率不同； 注意灰塵的影響，一般在 ～ ； 注意管路和水箱散熱的影響，在 ～ ； 注意系統加熱方式的影響 間接系統在 ～ ； 注意太陽能系統運行方式影響，強迫循環的運行方式，其平均熱效率比自然循環和直流系統低 3～ 5%。 Ω 0計算公式為： ︱ Ω 0︳ = cos1 [（ D1+ D2） /2B] 式中： D1 D2—分別為真空管內 、 外管的直徑 ， 如： D1=37mm， D2=47mm。但當 Ω 大于臨界夾角 Ω 0時，相鄰的真空管之間將產生光線遮擋。 放置，使集熱器在下午能得到更多的太陽輻射能。 在不結冰地區全年使用或雖是結冰地區，但僅在春、夏、秋季不結冰的時候使用時，一般選擇平板集熱器。 鍋爐