实务手册-太阳能热水系统设计手册全集正文.doc

概 述 一 太阳能热水系统的组成 太阳能热水系统也称为太阳热水装置是一种利用太阳辐射能加热系统中循环的水以取用热量的装置组合，它由集热器、连接管路、储热水箱、水泵和其他配件以及控制部分组成。目前在市场上广为销售的家用太阳热水器，同样由上述几个部分组成，可以看作是一种特殊类型的太阳能热水系统。 下面就太阳能热水系统的各个组成部分分别进行简单介绍。 1 集热器部分： 集热器部分有几个重要的参数对太阳能热水系统有影响： 1 真空管支数； 2 真空管直径和长度； 3 真空管间距； 4 联箱阻力特性； 5 集热器容水量； 6 集热器放置朝向和倾角； 2 连接管路部分 连接管路部分有几个参数对太阳能热水系统有影响： 1 连接管路的材料； 2 连接管路的直径； 3 管道接头的连接形式； 4 集热器的连接形式； 3 储热水箱部分： 储热水箱部分有几个参数对太阳能热水系统有影响： 1 储热水箱容积； 2 换热盘管管径、长度及串并联形式及布置位置； 3 内部压力； 4 保温材料及保温层厚度； 5 水箱各进出管口的布置位置 4 配件部分： 配件部分有几个参数对太阳能热水系统有影响： 1 水泵数目、流量和扬程的选取： 2 膨胀罐容积及压力的选取； 3 阀门的布置； 4 温度、压力、流量测点的选择； 5 控制部分： 控制部分有几个参数对太阳能热水系统有影响： 1 单片机 2 上位机 3 控制软件 4 控制方案 二 太阳能热水系统的基本类型 可以按不同的分类标准对太阳能热水系统进行分类。 按循环动力分类：太阳能热水系统可分为自然循环太阳能热水系统、强制循环太阳能热水系统。 按集热器分类：太阳能热水系统可分为普通真空管式太阳能热水系统、热管式太阳能热水系统、U型管式太阳能热水系统、混合式太阳能热水系统。 按介质流动分类：太阳能热水系统可分为直流式太阳能热水系统、封闭式太阳能热水系统。 按集热器布置形式分类：太阳能热水系统可分为串联太阳能热水系统、并联太阳能热水系统、混联太阳能热水系统。 按有无换热器分类：太阳能热水系统可分为间接式太阳能热水系统、直接式太阳能热水系统。 按是否水箱承压分类：太阳能热水系统可分为承压水箱式太阳能热水系统、非承压水箱式太阳能热水系统。 下面就各种类型的太阳能热水系统进行详细说明。 1 自然循环和强制循环太阳能热水系统 自然循环太阳能热水系统： 自然循环系统是利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的热水系统。这种系统结构简单不需要附加动力，在自然循环中，为了保证必要的热虹吸压头，贮水箱应置于集热器上方，如图1－1所示。 运行过程是水在集热器中受太阳辐射能加热，温度升高，加热后的水从集热器的上循环管进入贮水箱的上部，与此同时，贮水箱底部的冷水由下循环管流入集热器，经过一段时间后，水箱中的水形成明显的温度分层，上层水达到可使用温度。用热水时，由补给水箱向贮水箱底部补充冷水，将贮水箱上层热水顶出使用，其水位由补给水箱内的浮球阀控制。 这是国内最早采用的一种太阳热水系统。其优点是系统结构简单，运行安全可靠，不需要辅助能源，管理方便。其缺点是为了维持必要的热虹吸压头，并防止系统在夜间产生倒流现象，贮水箱必须置于集热器的上方。这正是我国目前大量推广应用的热水系统设计。大型太阳热水系统，不适宜采用这种自然循环方式。因为大型系统的贮水箱很大，要将贮水箱置于集热器上方，在建筑布置和荷重设计上都会带来很多问题。  强制循环太阳能热水系统： 强制循环太阳热水系统（又称主动循环式太阳热水系统）是利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热器或换热器进行循环的热水系统。图1－2表示强制循环式太阳热水系统。这种系统在集热器和贮水箱之间管路上设置水泵，作系统中的水循环动力。系统中设有控制装置，根据集热器出口与贮水箱之间的温差控制水泵运转。在水泵入口处，装止回阀，防止夜间系统中发生水倒流而引起热损失。 强制循环式太阳热水系统使循环动力大大加强，有利于提高热效率，实现热水系统的多种功能及控制，是目前应用较广泛的一种热水系统形式。目前在大型太阳热水工程中，可以用普通太阳热水器串并联组成上述的各种系统，但更常用的是联集管集热器组成各种形式的热水系统。 图1-2 强制循环式太阳能热水系统 2 按不同集热器分类的太阳能热水系统 作为集热单元的太阳能集热器可以有不同类型，如普通真空管式太阳能热水系统、热管式太阳能热水系统、U型管式太阳能热水系统、混合式太阳能热水系统。不同种类的太阳能集热器在结构、集热效率、承压能力、流动阻力上各不一样。 图 1-3 普通真空管式联集管集热器 图 1-4 热管式联集管集热器 图 1-5 U型管式联集管集热器 3 直流式和封闭式太阳能热水系统 直流式太阳热水系统是传热工质一次流过集热器加热