太陽能熱水器系統工程設計培訓(更新版)

　　

【正文】 EX和 PB管材完全無毒 ， 使用溫度范圍最寬 ， 為 70～ 110℃ ， 可輸送 90℃ 左右的熱水 ， 長期使用溫度為 95℃ 。鍍鋅鋼管常用于生活飲用水管道及熱水供應系統。 太陽集熱器陣列 太陽集熱器間的連接 并聯連接 串聯連接 并串聯連接 太陽集熱器陣列 排與排之間的連接（ 1） 并聯連接 無論是平板集熱器還是真空管集熱器，一般情況下，集熱器排與集熱器排之間的連接多采用此種連接方式 太陽集熱器陣列 排與排之間的連接（ 2） 串聯連接 當集熱器只有兩排 ， 且每排集熱器的數量不太多時 ， 可采用此種連接方式 。這種布局可以很方便的共用一個水箱做成幾個并聯的自然循環系統 上下布局 水箱和集熱器上下放置 。因此 ， 應按能滿足最不利情況下的熱能供應來確定輔助加熱設備的功率 。 流水區死水區死水區流水區貯水箱設計 貯水箱進出水管的布置 當水箱進出水口處流速 、 溫差過大時 ， 容易造成水箱混水 。 貯水箱設計 貯水箱的開口位置與尺寸（ 3） 上、下循環口： 下循環口位于水箱的底部，但應不低于排污口，不高于用熱水口。 貯水箱設計 貯水箱的材料 鋼板水箱 搪瓷水箱 不銹鋼水箱 玻璃鋼預制水箱 水泥預制水箱。 如果圓柱形水箱高度過高 ， 一般將水箱臥放 。 儲熱水箱的循環回流水量 VH 對于常壓系統 ， 當循環水泵停止后 ， 回水管道內的水要回流到水箱里；對于回流防凍的系統 ， 當循環水泵停止后 ， 集熱器和管道內的水都要回流到水箱里來 。 從系統投資和使用效果兩方面綜合考慮確定 ①當全年使用時，以滿足春秋季使用為原則 ②季節使用時，以滿足季節使用為原則 根據現場實際擺放情況確定 當現場太陽集熱器擺放場地受到限制時，以現場實際的擺放面積作為設計面積，不足部分，由輔助加熱補充 以投資能力確定系統集熱器面積 當資金不足時，可以投資能力確定系統規模。 當Ω 大于臨界夾角 Ω 0時 ， 相鄰的真空管之間產生光線遮擋 。在相鄰兩支真空管不發生光線遮擋時，無論太陽是在東、西任何位置，有效采光面積都一樣。 考慮到早上氣溫低，易有霧，光照不好，而下午氣溫高，一般光照較好，因此也可將集熱器正南偏西 5176。 太陽集熱器選型與擺放方位 太陽集熱器選型（ 1） 集熱器類型的選擇主要考慮下列因素： 當地的地理位置； 環境溫度； 全年的使用時間； 使用水溫； 投資與收益等因素 。 廣泛用于賓館 、 飯店等要求 24小時供熱水的單位 。 ? 缺點： 定溫放水系統需要解決儲熱水箱水滿溢流的問題； 同時也需要配置控溫裝置等。 該系統可用于別墅太陽能系統 太陽能系統常見的運行方式（ 19） 強制循環系統常見形式（ 7) 太陽能承壓 /水箱承壓間接系統 太陽能加熱回路采用防凍液作為循環介質 ， 解決了一次回路循環系統防凍和防垢的問題 。 開路循環回路的循環介質容易蒸發散失 ， 利用回流水箱可以很方便地添加循環介質 。 缺點：輔助加熱貯存的熱水有限 ， 當陰雨天時 ， 熱水不能保證供應 自來水承壓家用熱水器電加熱 電加熱太陽能系統常見的運行方式（ 13） 強制循環系統 ? 優點 | 系統的動力來自于循環水泵，單個系統可以不受采光面積的限制，可以做到上百甚至上千平方米； 儲熱水箱放置位置不受限制，可以根據現場情況，擺放在任一安全的位置。 C) 存在冷熱水混水問題 ， 造成熱水使用率下降 。 自來水水箱集熱器集熱器太陽能系統常見的運行方式（ 8） 自然循環系統 (21) 以多臺家用熱水器組成的系統 采用多臺家用太陽熱水器串并聯的方式，組成一個較大的太陽熱水系統。 避免了落水系統的缺點 ， 可以隨時使用熱水 ， 而且冷水上水也是自動完成 ， 因此管理也很方便 。 用戶情況與要求（ 4） 個人體會 ? 要有為用戶負責的態度去做這件事，而不是一味的唯用戶是是是 ? 要引導用戶，公正客觀地向用戶解釋清楚 ? 如：只要裝了太陽能，就能 100%解決你的問題。 ? （ 3）輔助能源情況 ? 是否要求配置輔助能源 /配置輔助能源的種類 （ 電 /燃油 /燃氣 /蒸汽 /暖氣 /熱泵等 ） ? 如果使用原有的輔助能源設備 ， 應了解設備的型號 、 類別 ， 供熱方式等 。 太陽能全年工作 /季節性工作 ? （ 2）用水方式 ? 定時用熱水 /全天 24 小時用熱水 ? 用水溫度 /全天總用水量 /用水流量 /用水壓力 。雙方認可后，設計人員才能根據雙方已經確認的設計條件和要求進行設計。 ? 儲熱水箱上部水溫高，下部水溫低，若水箱下部水溫未達到使用溫度，則使用熱水時，需將下部未達到溫度的溫水放掉，才能用上部達到溫度的熱水，因此存在能量和水資源的浪費問題 水箱自來水集熱器太陽能系統常見的運行方式（ 4） 自然循環系統 (13) 頂水使用的系統 使用時 ， 冷水從水箱下部進入水箱 ， 而將熱水從上部頂出 。 帶輔助加熱的自然循環系統，可以解決僅靠太陽能加熱存在的熱水供應受天氣影響的問題，達到天天有熱水供應 水箱M自來水蒸汽電加熱鍋爐感溫頭集熱器太陽能系統常見的運行方式（ 7） 自然循環系統 (16) 共用一個儲熱水箱的系統 可以解決因一個系統采光面積過大，造成管徑過大，不便安裝的問題。 缺點： a) 如果冷水供應慢，熱水下水快，就會造成斷斷續續出熱水 b) 如果沒有冷水 ， 就無法將熱水頂出 。 這種系統能保證隨時使用熱水 。 鍋爐蒸汽電加熱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（ 4) 太陽能常壓 /水箱承壓間接系統 在太陽能系統中設置了一個回流水箱 ， 循環水泵將回流水箱內的熱水泵入換熱器換熱后 ， 被送到太陽集熱器加熱 ， 然后又會到回流水箱 ， 構成了開路循環回路 。 系統配有輔助加熱 。 儲熱水箱可以根據現場情況，擺放在任一安全的位置。 水位探頭控制儀太陽能系統常見的運行方式（ 23） 直流系統常見形式（ 3) 輔助加熱定溫 /溫差循環系統 先利用太陽能加熱； 當太陽能產熱水不足時 ，用輔助能源補充熱水 ， 確保全天 24小時熱水供應 。 目前國內的太陽能熱水系統多采用開式系統 ， 別墅型太陽能熱水系統多采用閉式承壓二次回路系統 。因此，對于在北半球使用的集熱器，應正南放置。 日期 δ值 21 13 0 10 19 23 21 13 0 10 19 23 全年各月代表日太陽赤緯角的近似值 太陽集熱器選型與擺放方位 太陽集熱器朝向與傾角（ 4） 當真空管集熱器南北豎放時，具有日自動跟蹤功能。 27′ — 表示太陽在南北回歸線時的赤緯角的絕對值； Ω 0 ——— 相鄰的真空管之間產生光線遮擋的臨界夾角 太陽集熱器選型與擺放方位 太陽集熱器朝向與傾角（ 5） Ω ：陽光入射線在集熱器橫截面上的投影與真空管法線方向的夾角 。在不考慮投資 /場地等因素時，太陽能系統得到的有用能量應等于用戶所需要的熱負荷能量。一般在 5%以內。 因此儲熱水箱的形狀一般都選擇圓柱形或方形 對于圓柱形水箱 ， 當高度等于直徑時 ， 表面積最小 。方形水箱只能用于不承壓的系統中。 用熱水口的尺寸應根據熱水流量大小來確定，一般承壓系統不應大于 1m/s；常壓系統不應大于 。 但為了防止頂水使用時冷水供應不上 ， 造成熱水斷流的問題 ， 有意在水箱出熱水口上部留出一部分熱水高度 ， 當冷水供應不上時 ，起緩沖作用 。 輔助熱源選擇與設計 輔助熱源種類的選擇 輔助熱源一般應具有可靠、穩定、隨時可以供給等特點 燃氣（天燃氣 /煤氣 /石油液化氣 /沼氣等） 燃油 （煤油 /柴油） 電能 蒸汽 暖氣 熱泵 輔助熱源選擇與設計 輔助熱源功率的確定原則 輔助加熱系統的目的是當陰雨天或太陽能不足時 ， 由輔助加熱系統提供所需的熱能 。 水箱集熱器陣列 集熱器陣列集熱器陣列集熱器陣列集熱器陣列水箱集熱器陣列系統整體布局的原則與方法 布局形式（ 2） 左中右布局 水箱在中間，集熱器圍繞水箱前后左右排列。 （ 4） 協調性與方便性 系統整體應協調、可靠、美觀，施工和維護管理應方便。 將有縫鋼管鍍鋅處理后，其抗腐能力提高，內壁不易生銹，可以保護水質。 主要用于輸送水 、 可燃性氣體 、 腐蝕性流體等 。 PAP管的缺點是管材連接不能用熱熔連接和膠粘接，只能用專用銅制管件，廢品不能回收再用 ⑥ ABS管材 由丙烯腈 、 丁二烯 、 苯乙烯組成的共聚物或共混物 。 對于飲用水管 ， 應采用銅管 、 不銹鋼管 、 鋁塑復合管 、 聚丁烯管 ， 配件應采用與管材相同的材料 。當塞子中心的通孔與管路的進出方向一致時，閥門全開，垂直時閥門全關。逆止閥有方向性，安裝時應特別注意 （ 6） 浮球閥 浮球閥可以自動控制水箱中的水位。 低壓閥門的使用壓力 PN≤ ， 中壓閥們的使用壓力 ＜ PN≤ ， 高壓閥門的使用壓力 10MPa≤ PN≤ 100MPa， 超高壓閥門的使用壓力 PN＞ 100MPa。 一般小管徑的閥門采用螺紋連接 ， 大管徑的閥門采用法蘭連接 。如射流泵、空氣抽水機、漩渦泵、真空泵、水錘泵等。 泵標牌上的轉速 ， 稱之為額定轉速 ， 標牌上所標的揚程 、 功率等參數都是在泵的額定轉速下運行 ， 在額定流量下的參數 。 效率 水泵的效率是指泵的有效功率與軸功率的比值 。 （ 2）揚程的確定 太陽熱水系統循環泵的揚程的計算方法如下： H = (～ )(Hs+Hx) 式中： Hs— 太陽熱水系統提升液體介質 （ 水 ） 的高度 ， mH2O； Hx— 太陽熱水系統總流動阻力 （ 沿程阻力和局部阻力之和 ） ， mH2O。 電氣控制系統設計 設計原則 （ 1） 最大限度的實現太陽熱水系統對電氣控制系統的要求 應弄清楚系統電氣控制的要求 ， 控制元件之間的關系 ， 從操作和安全角度考慮應配置的指示和控制內容 。 利用溫度控制儀可以很方便的實現太陽熱水系統的各種溫度控制 ， 如單點定溫控制 ， 區間溫度控制等 ， （ 2） 溫差控制儀 利用溫差控制儀可以實現水箱水溫和太陽集熱器水溫的溫差控制 。 系統防凍設計 防凍設計的目的 對于太陽熱水系統 ， 為了減少熱能散失 ， 太陽集熱器和系統管路都有保溫措施 。 這種方法解決了連續循環防凍的缺點 ， 但如果停止循環的時間過長 ， 有可能造成結冰 。 ① 溫控伴熱防凍： 通過溫度控制儀來自動控制電加熱帶通電與斷電的方式 ，來達到防止管路結冰的目的 。 ① 防凍排空閥防凍： 在太陽熱水系統管路的最低處安裝一防凍排空閥 ， 當環境溫度達到可能使管路中的水結冰時 ， 防凍排空閥自動打開 ， 使太陽熱水系統中的水從防凍排空閥排出 。 尤其是對于散熱很大的平板集熱器 ， 有可能凍壞吸熱板芯 。 另外 ， 選用排空防凍時 ， 最好加大系統管路和集熱器的坡度 ， 以利于水回流通暢 。 ② 電控箱等電控設備 。 因此 ， 存在各種不同的腐蝕分類方法 。 另外 ， 大氣中的氣體 ，如 CO SO H2S、 NO NH CI2等 ， 對不同的金屬也會造成腐蝕 ，特別是 SO2， 可被氧化變成 SO3， 然后與水作用成為 H2SO4， 對不耐稀硫酸的鐵 、 鋅 、 鎘等金屬構件 ， 腐蝕非常嚴重 。 局部腐蝕又可分為 ： 點腐蝕 ： 又叫小孔腐蝕或孔蝕。 不銹鋼在焊接時 ， 由于受熱影響 ， 在焊縫附近很容易發生晶間腐蝕 。例如：鋁合金不應當和銅 、 鎳 、 鋼鐵等電勢較高的金屬相接觸；不應用鋁鉚釘來鉚接銅板 。鍋爐除氧可采用加熱的方法，在常壓下，將水加熱至沸騰，可去除水中所溶解的大部分氧氣；也可采用化學除氧法，例如在水中加入亞硫酸鈉，使其與水中的氧氣發生化學反應，從而消除溶解于水中的氧氣。 系統防腐蝕措施 金屬防腐蝕方法 (4)用覆蓋層保護 在金屬表面覆蓋一層保護層，是防止金屬腐蝕最普遍而重要的方