太陽能熱水器系統工程設計培訓(完整版)

　　

【正文】 控制儀太陽能系統常見的運行方式（ 24） 直流系統常見形式（ 4) 程序控制的全自動供水系統 控制器（ PLC編程）可根據系統集熱器的水溫、水箱水溫、水位、管路水溫等信號，依照事先設計好的程序，實現定溫、滿水位溫差循環、太陽能不足輔助加熱、低水位保護、任意時間自動控制等功能，并可遠傳、監視等。工程成本較高； 應注意選用可靠的控制裝置，以確保系統運行的可靠性。 熱水供應系統為承壓系統 ， 利用自來水的壓力將水箱中的熱水自動頂出 ， 實現了“ 開閥門用水 ， 關閥門走人 ” 的傻瓜化管理 。 這種系統解決了不能承壓的集熱器在承壓熱水供應系統上的應用問題； 這種系統太陽能加熱系統的循環介質可以采用普通的水 。 ? 缺點 需要配置循環水泵、電控裝置等，工程成本較高； 應注意選用可靠的控制系統，以確保系統運行得可靠性； 要求較高的施工技術。 自來水補水箱太陽能系統常見的運行方式（ 11） 自然循環系統 (24) 多臺家用熱水器串、并聯組成的定溫放水系統 使用：當最后一臺熱水器水溫達到設定溫度時，電磁閥自動打開，熱水流入另外一個大的儲熱水箱，同時，冷水從第一臺熱水器補入，依次將熱水頂入下一臺水箱；當最后一臺熱水器水箱上部熱水出口處的水溫低于設定溫度時，電磁閥自動關閉。這種系統實際上是把單個自然循環系統表轉化、工廠化生產 。 如果冷水供應慢 ， 熱水下水快 ， 就會造成斷斷續續出熱水 如果沒有冷水 ， 就無法將熱水頂出 。 太陽能系統常見的運行方式（ 1） 基本的運行方式 以加熱介質的流動方式分 自然循環系統 強制循環系統 直流系統 實際應用的太陽熱水系統是以上某一種基本運行方式為主的多種運行方式的組合，由于現場的情況不同，用戶的要求不同，因此，組合的形式也多種多樣 太陽能系統常見的運行方式（ 2） 自然循環系統 ? 自然循環系統的兩大類別 ? 類型一： ? 由水箱、支架、管路和多個集熱器等部件在工程現場連接成一個較大的自然循環系統。 ? （ 4）其它要求 管理方式 ， 有無專人管理 /是否要求全自動控制 /是否要求自動計量計費等 。 用戶情況與要求（ 2） 用太陽能系統的要求 ? （ 1）安裝太陽能系統的用途 用于生活熱水供應 /工業用熱水 /游泳池加熱 /采暖 、 制冷等 。 ? 在了解了實際情況后，設計人員應將其了解的情況向用戶反饋。 因此，自然循環系統的規模一般較小，較大規模的自然循環系統常常分解成多個并聯的小系統 太陽能系統常見的運行方式（ 3） 自然循環系統 (12) 落水使用的系統 ? 在白天太陽能加熱期間，由于水箱內的水溫達不到使用溫度，所以不能使用。輔助能源系統可以用電加熱， 也可以用蒸汽加熱， 還可以用燃油（氣）鍋爐加熱。可隨時用熱水，冷水上水也是自動完成，因此管理很方便。 當最后幾臺熱水器水箱內的水溫溫度低于設定值時 ， 電輔助加熱自動啟動 。 可以解決陰雨天熱水供應不足的問題 。 可在高寒地區使用 ， 并比承壓系統顯著降低工程成本 、 且安全可靠 。可以實現隨時使用熱水。 該系統不僅解決了儲熱水箱水滿溢流的問題，還充分利用了太陽能。 一般來說 ， 較小面積的系統 ， 如果水箱可高置 ， 多采用自然循環系統；較大面積和水箱不能高置的系統 ， 多采用強制循環系統；需要 24小時或白天需要使用熱水的 ， 多采用直流系統；每天都需要熱水的 ， 應配置輔助加熱系統 。 對于固定式集熱器，為了得到最大的太陽輻射量，應使當地正午的太陽光線與集熱器的采光面垂直。 ， θ = Ф – δ = Ф +10176。 27′ 式中： 23176。 太陽集熱器面積確定 確定原則 理論上，集熱器面積應根據用戶所需熱負荷來確定。因此應考慮水的體積膨脹量對儲熱水箱容量的影響 。 圓球形狀的水箱體面比最小 ， 但制作困難 。方形水箱的承壓能力差，需要在水箱內部或外部加拉筋。 溢流口： 開式常壓系統的水箱應留有溢流口，應不小于進水口，且最小不應小于 25mm 貯水箱設計 貯水箱的開口位置與尺寸（ 2） 用熱水口： a)對于承壓水箱，用熱水口應位于水箱的頂部； b)對于頂水使用的開式水箱，用熱水口應位于水箱的中上部，且不能低于上循環口； c）對于落水使用的開式水箱，用熱水口應位于水箱的底部，但應不低于排污口； d)對于底部帶有電加熱管的水箱，用熱水口應高于電加熱管的位置，以確保電加熱管始終浸沒在水中，防止電熱管無水干燒。 貯水箱設計 貯水箱的開口位置與尺寸（ 4） 在滿足以上要求的前提下 ， 水箱的開口位置還應盡量注意消除死水區 ， 或者盡量減少死水區 。 對于直流式定溫放水系統 ， 設計時也有意將從集熱器進入水箱的熱水管延伸至水箱的下部 ， 以達到混合水箱水溫的作用 。 左右布局 水箱可以在左邊 ， 也可以在右邊 ， 主要根據承重 、 管路短近等因素確定 。 （ 3） 系統各部分的距離 系統布局應盡量使集熱器距水箱的距離 、 水箱距用熱水點的距離 、 冷水供水點距集熱器和水箱的距離相距較近 ， 以減少管路過長造成的熱損失 ，并減少安裝用料 ， 降低工程成本 。 以公稱直徑 DN表示 。 ② 聚乙烯 (PE)和高密度聚乙烯 (HDPE)管材 可耐多種化學介質侵蝕的管材 ， 據有良好的撓性 ， 可以盤卷 ， 具有良好的耐沖擊強度 。它可以采用熔接方式連接，連接可靠，其廢料還可再利用，是名副其實的綠色建材 系統管路選擇與設計 常用管材種類（ 3） 新型管材 ⑤ 鋁塑復合管 （ PAP） 有兩種類型，一種是采用 HDPE的 PAP管材， 只能用于低溫介質的輸送；另一種是采用 PEX的 PAP管材，氣密性好，耐壓較高，耐爆破應力大，熱膨脹系數小，抗靜電，使用壽命長，可輸送包括飲用水和熱水在內的各種流體，可在 95℃ 高溫和小于 1MPa壓力的條件下長期工作。不銹鋼管強度高 ， 耐壓 、 耐高溫 ， 使用壽命長 ， 適用范圍廣 ，可廣泛用于建筑的冷 、 熱水供水系統 系統管路選擇與設計 常用管材選擇 GBJ1588《 建筑給水排水設計規范 》 （ 1997版 ） 對管材的選用作了如下規定： 對于洗浴熱水供應系統 ， 熱水管管徑小于及等于 150mm時 ， 應采用鍍鋅鋼管和相應的配件；賓館 、 高級住宅 、 別墅等建筑 ， 宜采用銅管 、 聚丁烯管或鋁塑復合管 。 系統管路選擇與設計 常用閥門種類（ 2） （ 3） 球閥及旋塞 球閥和旋塞是靠閥體內可以旋轉的關閉件來打開和關閉閥門。 （ 5）逆止閥（止回閥） 逆止閥可使液體介質只能向一個方向流動，阻止其逆向流動。 （ 2） 根據閥體材料 、 介質的工作壓力和溫度確定閥門的公稱壓力級別 。 (6)根據管道的連接方式和閥體公稱通徑大小 ， 選擇閥門的連接形式 。 其它類型的泵 ： 它是通過流體的相互紊動混合來傳遞能量，使流體能量增加。 轉速： 泵的轉速是指泵軸單位時間旋轉的次數 ， 單位一般為 r/min。 配套功率一般是軸功率的 ～ 。h A — 太陽熱水系統采光面積 ， （ M2） 太陽熱水系統其它用途的泵的流量應根據其用途確定泵的流量。 根據經驗 ， 系統循環回路的流動阻力一般在 2～ 5 mH2O。 （ 1） 溫度控制儀 溫度控制儀是太陽熱水系統最常用的控制儀表 。并可與電話線相連，實現太陽熱水系統的遠程監視和控制。 ② 間歇循環： 在冬季結冰的季節 ， 通過定時器 ， 使循環水泵間歇循環 ， 即循環一定時間 ， 停止一定時間 ， 以防止結冰 。 電伴熱帶也有幾種控制方式 。 排空防凍有兩種方式 。 缺點是一旦停電 ，將造成結冰凍壞的危險 ， 且在高寒地區使用 ， 即使循環 ， 也仍有可能結冰 。 對于全玻璃真空管集熱器系統 ， 一般不宜采用排空防凍的方案 ， 因為 ， 排空后再次上水 ， 有可能造成全玻璃真空管炸管 。 ① 水泵 、 電磁閥 、 電動閥等用電設備 。 金屬腐蝕是一個十分復雜的過程 ， 首先 ， 環境介質的組成成分 、 濃度 、 壓力 、 溫度 、 Ph值等千差萬別；其次 ， 金屬材料的化學成分 、組織結構 、 表面狀態等也是各種各樣；另外 ， 由于受力狀態不同 ， 也可能對腐蝕造成很大的影響 ， 有時甚至是決定性的影響 。 大氣中的灰塵 ， 對金屬的大氣腐蝕也有很大影響 ， 灰塵落在金屬表面 ， 由于灰塵具有毛細管凝聚作用 ， 在有灰塵的地方 ， 特別容易結露 ， 從而容易使金屬受到腐蝕 。在一般情況下， 局部腐蝕比均勻腐蝕的危害性要大得多。這種腐蝕能使晶粒間的結合力大大減弱 ， 材料強度顯著降低 。 應當避免具有電勢差別很大的金屬材料互相接觸 ， 以免產生電偶腐蝕 。鍋爐用水的除氧，從鍋爐給水中排除所溶解的氧氣，是防止鍋爐腐蝕的最有效的辦法。例如：陽極鎂棒被廣泛地應用于太陽能和電熱水器儲熱水箱的防腐。 謝謝各位！ 。覆蓋層的作用是使金屬表面與外界介質隔離開來，以阻止金屬表面的腐蝕。近年來，常采用聯胺 N2H4作為除氧藥劑，在鍋爐工作的條件下， N2H4與氧氣發生反應，生成水和氮氣，從而達到除氧的目的 另一種是加入能減緩腐蝕速率的緩蝕劑。 當必須把不同的金屬裝配在一起時 ， 應該用不導電的材料把它們隔離起來 。 不銹鋼 、 鋁合金 、 鎂和金 、 鎳基合金都存在晶間腐蝕問題 。是一種腐蝕集中于金屬表面得很小范圍內，并深入到金屬內部的蝕孔狀腐蝕形態。 系統防腐蝕措施 金屬腐蝕的種類（ 3） 土壤腐蝕： 埋設在地下的金屬構件 （ 如管道 、 電纜等 ） 會受到土壤腐蝕 。 腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩大類 化學腐蝕是因金屬表面與介質發生化學作用而引起的，它的特點是在作用進行中沒有電流產生。 ③ 電纜金屬的外皮及電纜接線盒 。 防凍液防凍液是一種主動防凍的方案，具有可靠防凍的優點，適應各種類型的集熱器。 因此 ，循環防凍一般用于真空管太陽熱水系統的防凍 。 從而達到防止結冰的目的 。 當溫度低于某一溫度值時 ， 溫控儀使電加熱帶通電；當溫度高于某一溫度值時 ， 溫控儀使電加熱帶斷電 。 ③ 定溫循環： 定溫循環有兩種控制方法。 這些保溫措施可以顯著地減少熱能散失 ， 同時也可延緩系統結冰 ， 但這些保溫措施 ， 不能確保系統不結冰 。 當太陽集熱器水溫高于水箱水溫時 ， 溫差控制儀可自動給出通電或斷開信號；當太陽集熱器水溫不高于水箱水溫時 ， 溫差控制儀可自動給出斷開或通電信號 。 （ 2） 在滿足生產工藝要求的前提下 ， 力求使控制線路簡單 、 經濟 a)盡量選用標準電器元件 ， 選用相同的電器元件 ， 減少電器元件的數量 b)選用經過實踐考驗的控制元件；減少不必要的觸點 ， 簡化電氣線路； c)盡量縮短連接導線的長度； d)在工作狀態 ， 除必要的電器元件必須通電外 ， 其余的盡量不通電 。 從上式可知：太陽熱水系統循環水泵的揚程取決于兩個因素， 一個是水泵提升水的高度，另一個是系統循環回路的流動阻力。 它是水泵比較重要的技術經濟指標 ， 名牌上所標的效率是指這臺水泵在額定轉速下運行時可以達到的最高效率 。 當轉速發生變化后 ， 這些參數都隨之變化 。 系統管路選擇與設計 水泵的工作參數（ 1） 流量： 流量是泵的重要參數之一 ， 如果流量發生變化 ， 其他參數 （ 如揚程 、 功率 、效率 ） 也將相應的跟著變化 。 （ 7） 根據閥門的公稱壓力 、 公稱直徑 、 介質特性和工作溫度選擇閥門類別 、結構形式和型號 。 （ 3） 根據公稱壓力 、 介質特性和溫度 ， 選擇密封面材料 。 系統管路選擇與設計 常用閥門種類（ 3） （ 7） 減壓閥 減壓閥的作用是降低管路介質的壓力 ， 使經過減壓閥流出的介質的壓力符合設計要求 。球閥和旋塞啟閉迅速，流動阻力小，流量大，操作簡單快捷。 對于給水系統，生活給水管徑小于 150mm時，應采用鍍鋅鋼管或給水塑料管；管徑大于 150mm時，可采用給水鑄鐵管；生活給水管埋地敷設，管徑等于或大于 75 mm時，宜采用給水鑄鐵管；生產和消火栓系統消防給水管一般采用非鍍鋅鋼管或給水鑄鐵管，自動噴水滅火系統消防給水管應采用鍍鋅鋼管或鍍鋅無縫鋼管；根據水質要求和建筑使用要求等因素生活給水管可采用銅管、聚丁烯管、鋁塑復合管、涂塑鋼管、或鋼塑復合管等管材。 它是通用塑料中強度和韌性較好的一種 。 ③ 交聯聚乙烯 （ PEX） 和聚丁烯 （ PB） 管材 P