《太阳能热水系统设计中应考虑的问题.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《太阳能热水系统设计中应考虑的问题.（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、建筑工程学院市政工程系 4-5 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 太阳能热利用 *1 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 太阳能热水系统应考虑的问题包括： 系统形式的选择； 集热器形式的选择； 集热器面积的确定； 系统的保温； 热水装置的防冻措施； 其它需要考虑的问题。 Date 2 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 451 系统形式的选择 在选择系统形式时，不必顾虑系统的流动方式对全天效率的影响，主 要应根据用户的要求(水温及用水时间)因地制宜选择系统形式； 定温放水直流式系统的优点在于能提前得到温度合乎要求的热水，适 合餐厅、理发店及对水温有要求的场合； 集热器面积小于50m2的
2、小型系统，宜采用自然循环系统； Date 3 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 451 系统形式的选择 在设计自然循环式系统时，不应片面强调增大集热器与水箱的高度差 。为了防止蓄水箱中的热水在夜间倒流散热，一般水箱底部比集热器顶 部高出0.30.5m为宜； 0.30.5m 排污阀 补水箱 热水箱 取水管 Date 4 451 系统形式的选择 设计强制循环式系统时，在保证热水供水温度条件下，应合理选择水 泵的流量和扬程，并在集热器入口和出口处设置高度适宜的排气孔； 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 排气孔 Date 5 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 451 系统形式的选择
3、对于家庭用太阳能热水器，多使用闷晒式或整体自然循环式系统；也 可结合建筑结构特点，采用水箱与集热器分离的分体式自然循环系统。 闷晒式 分体式 集热器 蓄热水箱 Date 6 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 451 系统形式的选择 家用太阳能热水器的两种常用形式 平板型 真空管型 Date 7 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 452 集热器的选择 研究结果指出： 对于春、夏、秋三季使用的供生活热水的太阳能热水系统，选用一般 的单层透明盖板、普通黑漆涂层的平板集热器即可满足要求； 在高纬度地带全年使用的热水系统，需解决集热器的冬季防冻问题； 还应保证系统在冬季仍保持一定的有用能量收
4、益，故应选用高效集热器 (如采用选择性吸收涂层、双层透明盖板的平板型集热器或真空管集热 器)。 Date 8 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 453 集热器面积的确定 集热器面积的确定的步骤 (1) 选 定 热 水 系 统 形 式 (2) 选 择 平 板 型 集 热 器 类 型 技术性能 经 济 性 集热器的效率曲线 热水箱容量 水的初始温度 结合当地的气象资料 适当的数学模型 (3) 确 定 集 热 器 的 面 积 一般根据春秋季节的气 象数据确定集热器面积 Date 9 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 453 集热器面积的确定 热水箱容 量的确定 国外多以贮存两天的可以热水
5、量为标准； 国内一般以贮存当天的可以用水量为宜，并且暂 不考虑使用辅助能源的加热装置。 为便于工程估算，设计时可参照我国颁布的室内给排水热力供 应设计规范(TJIS74) 来确定用热水量。 如：对沐浴用热水(水温40C)，规定每人每次3540L。集热器每天 每平方米的供热水量(水温4550C) 约为100L/(m2d)。 Date 10 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 454 系统的保温 在太阳能热水系统中，系统的保温性能对系统热效率的影响也很 重要，特别是在高纬度地区，其影响更大。 系统的 保 温 一般情况下，蓄热水箱的保温层厚度 以2050mm为宜。 管道保温层的厚度应高于所用保温
6、材料 与周围环境对流散热时的临界半径rc。 蓄 热 水 箱 循 环 管 道 临界半径rc： 式中：为保温材料导热系数； h0为管子对外界的对流换热系数。 Date 11 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 455 其它应考虑的问题 1、集热器安装倾角的选取 集热器采光面应面朝赤道方向，根据不同的应用情况确定倾角： 获得最大的年日射总量(全年使用)，集热器倾角近似取为当地的纬 度； 在冬季获得最佳日射量(主要为冬季使用)，集热器倾角近似取为当 地的纬度加10； 在夏季获得最佳日射量(主要为夏季使用)，集热器倾角近似取为当 地的纬度减10。 Date 12 455 其它应考虑的问题 2、自然循
7、环太阳能热水系统设计与安装应注意的问题 (1) 循环管路应尽量紧凑，上循环管要避免向上弯曲后再向下弯曲， 以免隆起部位引起气塞现象，阻止水循环的畅通； 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 Date 13 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 455 其它应考虑的问题 2、自然循环太阳能热水系统设计与安装应注意的问题 (2) 蓄水箱顶部顶部应有排气孔，使水在加热过程中析出的空气及能 排出，以免水箱承压；蓄水箱底部应有排污阀； 排气孔 排污阀 Date 14 455 其它应考虑的问题 2、自然循环太阳能热水系统设计与安装应注意的问题 (3) 上循环管至蓄水箱的开口位置，应与系统的补水方式结合
8、起来考虑。 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 1/51/6H H H 1/21/3H Date 15 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 456 太阳能热水系统的防冻问题 在高纬度地区或严寒地区使用的太阳能热水系统，冬季夜间集热器 内的水，可导致吸热板胀裂。因此，在设计或运行使，需考虑防冻措 施。目前采用的防冻措施主要包括： (1)在结冰季节、特别是夜间，将集热器中的水排空，使系统停止工 作； (2) (不增加额外投资，但系统全年利用率降低。) (2) 在集热器内装设自动排空装置，当吸热管内的水温降至0C时，自动 开启电磁阀将水排空； Date 16 45 太阳能热水系统设计中应考虑
9、的问题 456 太阳能热水系统的防冻问题 (3) 在集热器附设罩盖，冬天晚上将盖子盖上；(适用于在家庭用的小型 热水装置上采用。) (4) 对于强制循环可采用“落水式”系统，即将水箱置于集热器下方，系统 为开式，与大气相通。当泵停止运转式，集热器中的水全部留回蓄水 箱； (5) 采用防冻介质的复合回路系统，由集热器与热交换器构成第一回路， 此回路采用防冻的传热介质；蓄热水箱自成一供热水系统。 Date 17 45 太阳能热水系统设计中应考虑的问题 采用防冻传热介质的复合回路系统 采用防冻传热介质的复合回路系统 这种防冻热水系统运行安全可靠，使用方便；但由于增加了防 冻介质及换热器，系统成本增加
10、，集热效率下降。 Date 18 4-6 家用器性能试验 太阳能热利用 Date 19 461 热性能试验内容 根据GB/T12915-91家用太阳能热水器热性能测试包括下列项目 (1) 平均日效率 (用于表示热水器的集热性能) (2) 平均热损系数 (用于表示热水器的保温性能) (3) 非稳态效率 (反应集热器的运行规律) 46 家用太阳能热水器性能实验 462 平均日效率的测定方法 平均日效率的定义：一天中有太阳辐照的时段内，贮水箱中热 水所获得的热量与照射在集热器采光面积上的太阳能辐射能之比。 Date 20 46 家用太阳能热水器性能实验 平均日效率d的计算： 式中：M贮水箱中的水量，
11、kg； Ac集热器的采光面积，m2； ts与te分别为测量起始与终了时刻热水温度，C； H累计太阳辐照量，J/m2； cp 水的定压比热，J/kgC。 Date 21 46 家用太阳能热水器性能实验 1 实验装置 测试系统示意图 Date 22 2 试验条件 试验期间，不得有阴影落在集热器上，也不应有从反射率大于0.2 的其它表面反射的太阳辐射落在集热器上。 集热器采光面上全天的累计太阳辐照量应大于17000kJ/m2； 试验期间平均环境温度大于15 oC ，小于30 oC； 试验期间环境风速应小于4m/s。 46 家用太阳能热水器性能实验 Date 23 46 家用太阳能热水器性能实验 3
12、测量仪表 总日射表的时间常数小于5s，非线性误差不应大于1.5，累计 日射记录仪的误差不超过1； 用于测量水温的铂电阻、热电偶或其它温度计的误差不大于0.2 oC，用于测量环境温度的水银温度计或铂电阻温度计误差不应大于 0.2 oC。 用于测量贮水量的磅秤或计量筒的误差小于1 ；贮水量按贮水 箱所能放出的最大水量计算。 Date 24 46 家用太阳能热水器性能实验 4 测量步骤 热水器面向正南，并按实际使用时的倾角放置； 热水器应在试验前1h或试验前一天的日落后进行，每平方米采 光面积所对应的贮水量应不超过100kg； 在贮水箱内应按容积等分的原则自上而下布置3个以上的温度传 感器，以各点的
13、算术平均值代表真实的水温； 全天总的测试时间一般为8h。 Date 25 46 家用太阳能热水器性能实验 463 平均热损系数的测定方法 平均热损系数的定义：在无太阳辐照条件下，单位时间、单位 采光面积、集热器贮水温度与环境温度之间单位温差的平均热量损 失。 1 平均热损系数的计算 式中： Date 26 46 家用太阳能热水器性能实验 2 测试平均热损系数的注意事项 所谓无太阳辐照条件，可以在室外日落后，也可以在室内； 为使测试结果具有可比性，贮水箱中温度为452C开始测量。 对于贮水箱与集热器合二为一的闷晒式热水器，每隔1h时测试 一次，共四次，总 测试时间为3h； 对于贮水箱与集热器分离的自然循环式热水器，每隔2h测试一次，共 四次，总 测试时间为6h； Date 27 Date 28
