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1、实用标准1太阳能供热米暖系统综述太阳能供热采暖系统将太阳能转化成热能，供应冬季采暖和全年 生活热水。系统主要由集热系统、换热储热系统、辅助能源和控制系 统等4大部分组成。1.1集热系统根据使用区域和用户投资规模不同，使用相应的太阳能集热器组 成集热系统。包括全玻璃真空管集热器、平板集热器、玻璃金属集热 器（玻璃金属u型管集热器、玻璃金属热管集热器）等，集热系统 可以采用直接系统间接系统。长期运行过程中既要考虑太阳能集热系 统的越冬保护问题，又要考虑集热器夏天过热问题。 直接式系统既可 以采用回流式排空防冻措施也可以采用电伴热或热循环防冻措施；由于间接式系统一般采用低冰点高沸点介质做导热液，因此
2、不存在冬季越冬保护问题，但其夏季过热是主要问题。1.2换热储热系统目前常用的太阳能采暖系统中多以热水显热的形式来完成供热和 储热，随着技术的进步逐渐有以相变潜热供热的太阳能供热采暖系统 面世。集热系统种类不同，换热设备和储热系统都不同，直接式系统 把水作为集热的热媒和采暖供热的热媒；间接式系统一般用换能液（低冰点高沸点介质）通过换热器把集热器产生的热量储存到储热系 统中；换热器可以是内置式也可以是外置式。 储热水箱的容积和太阳 能采暖保证率有关，所以同样集热面积的太阳能采暖系统， 储热水箱 容积可能不同，太阳能保证率越大，储热水箱的容积越大。1.3用热系统太阳能采暖系统用热包括两部分：采暖用热
3、、生活热水用热。生 活热水要求水质新鲜、富含氧气、温度合适、带有一定压力、清洁、 无病菌、无异味，因此不能和采暖系统共用一套水源，采用双水箱系 统、单水箱加换热器系统。对采暖系统来讲，末端散热器主要用热设备，通过热传导、辐射、 对流把热量散发出来，让居室的气温得到提升。太阳能辅助采暖系统 可以在地板底下敷设加热管、普通金属散热器、风机盘管散热器等多 种形式末端散热器。目前市场上销售的采暖散热器从材质上分为铜管 铝翅对流散热器、钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散 热器、铜铝复合散热器以及老式铸铁散热器等。1.4辅助能源和控制系统辅助能源和控制系统是保证太阳能采暖系统全天 24h安全可靠
4、运 行的关键。控制系统控制策略的优劣决定系统运行过程是否节能， 降 低耗电输热比的关键措施。2常见太阳能采暖系统组成方式2.1常见4种太阳能采暖和生活热水系统由于集热器种类和运行方式有多种形式，储热水箱有开口式、封 闭式及有无内置换热器式等种类，辅助能源安装在水箱内部的电加热 器、通过内置或外置换热器进行加热的外部加热装置，如电锅炉、燃 气炉、燃油炉、燃煤炉；外置辅助加热装置还可以直接给水箱中的水 加热。因此太阳能供热采暖有多种组合方式，直接式太阳能集热系统文案大全间接采暖如图1所示圉h宜接式* 阳龍it黙 泵爭li旬按 壬咲曲丸it罔盘护帀问愣 我* 阳方空東 舲至编5冋 抿 帝R玮同4冋恢
5、式*阳能第晞系绕血按甌福图1所示系统的辅助加热设备是直接安装在水箱中的电加热器， 水箱中的热水既作为采暖供热的热源又作为洗浴和生活用水的水源， 通过外置板式换热器采暖来隔离生活用水和采暖用热，这是直接式太阳能集热系统。图2所示系统是直接式太阳能集热系统直接采暖，其辅助加热装 置直接给水箱加热的外置式装置（燃气锅炉、燃油锅炉、电锅炉、燃 煤锅炉、空气源热泵、水源热泵等），通过水箱内的换热器提供新鲜 生活热水来隔离生活用水和采暖用热。图3所示系统是间接式太阳能 集热系统间接采暖，其与图1所示系统的集热系统加热方式不同、辅 助加热装置加热方式不同。图4所示间接式太阳能集热系统直接采暖，外置辅助加热装
6、置直 接给水箱内的水加热，通过水箱内的换热器提供新鲜生活热水来隔离 生活用水和采暖用热。承压间接式太阳能集热系统间接采暖， 外置辅 助加热装置直接给水箱内水加热，水箱内热水直接供生活用水，采暖 部分热量通过外置的换热器提供。供暖方式是水箱中的热水直接通过 散热器来给房间供热的直接供暖方式，也有储热水箱中的水通过换热 器后再经过末端散热器给房间供暖的间接供暖方式。2.2不同集热和供热方式的的优缺点对比四种太阳能集热、供热采暖系统的优缺点对比见表1。从表1看到无论是直接集热系统还是间接集热系统都可以采用开口式水箱，无论直接供热水间接米暖系统还是直接米暖间接供热水系统都可以米 用开口式水箱，因此太阳
7、能供热水采暖系统中优先选用开口式水箱。表1直接供热与间接供热优缺点对比供詹方式缺点开口式水需血接供fit不需要水箱克搖接供 新鮮、水就好不潘菱盘常住水箱拥水一一木何町以做拶回票统潇液箱1水筍內水不腌戊接做生活拮 水盂荽生沽翹水換炯设it. 当水输在低位时饕冇防倒潦 讣L=；耍的腹醐增防 供0E热媒过権蜡嵐水箱位賣无契求*水總内水可 以也接作生橋热术供凰水县 度控制方便山要增加供慶换絶循环愛at性括热水孟要睹压泵供 水ri水质较菱需要蛭常补水闭式水箱阿接热水水箱位无翌尿不需宴奏豪 播生活憩水*（鲜水燃好” m蛤水箱加水。不需耍師倒 潰设施储热水箱蚩价號髙,且需耍生 荷热朮擁热设錐要在供理回 路增
8、佃防供醫需婷过葫措施间搖供瞪供BE水覗罐方易控SL水霸无 位趾餐来.水箱中溥热水不需 婴供水泵可按堰准生帝热 水用水点储热水箱造价较氟需耍増恤 供换AS、甫环9 康 钿&控制眾统良殖V生话 热水水质较療3系统设计对太阳能供热采暖系统来讲，其热负荷包括两部分，一部分是建 筑物的采暖热负荷，另一部分是生活热水热负荷，由于冬季太阳辐照 量减少，太阳能采暖系统很难保证供暖热负荷， 因此应该首先考虑生 活热水热负荷，在保证生活热水供应后再考虑采暖需求。3.1热负荷计算目前公共建筑节能设计标准以及严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准都规定建筑物耗热量应该按各种围护结构单位面积耗 热量累计值来计算，只有通过计
9、算才能得到相对准确的建筑物耗热量。 但由于这种计算方法工作量大，在实际设计中可以根据经验采用估算 法，常用的方法有体积热指标估算法和面积热指标估算法。3.1.1按维护结构计算建筑物的耗热量指标（热负荷）q 一单位建筑面駅耗超虽指标辛了q,单位連埶面积迪竝圈护结构的传燃ft燃星 WAbFq_ 小位建氛両积的空气淒透丰匚辄匾血启q. 单位建筑制枳思妊匿* Vi An2I.单代建灵血枳血过圈护结构传热耗热量应按下式对各丁旬市沪苛构分珂i十筲订；1 V :g峯乎李内气温.t i（V 室夕卜气温-；Ar建筑面积阖护辎的的汩義修止莘散=崛鬧护峯惋的平均传热寮数*c）；Fi 一闺护结构的ifif Rb tn
10、2单位建筑I曲帜的空气渗透桂热挹应按卜列的种况计冃:L ）楼橈间不采陇qe 泸（2Agi2 J凌梯问果峻7 Aft V武中 M 建筑物外&血和底层初积所包围的佯趴儿 王2 怪建前物律积热摺标计算采战典诞荷建埶物热他間可H1下式沽斛：= a x qm x V x I（, -1（）式中建埶物熱负荷-讥：鼻一悠正系数：q芮 坐船物供曠体忸热指标汽U m1- T ）iV 雀筑物体帜小宀如一采谡曲外气温（!G一空内平勺气温 Id3.2太阳能集热面积的计算321太阳能保证率f合理选取计算太阳能集热器的面积首先确定太阳能系统提供的热量是多少， 虽然根据前面的计算我们已经得出建筑物的采暖热负荷，但这些能量 有
11、多少由太阳能集热系统提供的决定于太阳能保证率。为准确计算太阳能集热系统需要提供能量，需要合理选取太阳能采暖系统的保证率。 这里强调说明太阳能保证率是指晴好天气的保证率而不是采暖季的 平均保证率。这一数值要根据投资规模和建筑物实际情况综合考虑， 并征求用户意见，一般选取f=50% 。3.22 面积计薛1 采暧系统集热面积讣篇nA严H xQlu1 = Qlxf置中:A,太阳能集拔器面(U 需要由太阳能集热系统提供的热乐MJ:H TJ暖期晴好天气太阳辐照星.MJ/nr：刀一太阳能卑热、储热用供热系统的综合效率.0车05;Qi 采股期内建筑物H总耗热量* MJ:f 太阳能采服系统的保证率，2.米暖系统
12、集热面积计算因为太阳能采暖系统一般情况下都无法满足采暖热负荷，因此甲 方不是特别要求冬天采暖季提供生活热水，一般都不必考虑生活热水 系统的集热面积。如果冬季要提供生活热水必须专门设计生活热水系统，该部分集热面积只能用于生活热水而不能用于采暖系统，可以按照生活热水系统设计计算方法。3.3水箱的设计计算为了节约投资推荐采用内置换热式单水箱太阳能采暖供热水系统，通过换热器在采暖的同时为用户提供生活热水。设计原则：太阳能集热器产生的热量扣除白天采暖需要后剩余能量以显热形式储存在储 热水箱中，水箱上限温度比当地热水沸点温度低15 C左右，下限温度不宜V5C；如有排回防冻措施，还要考虑晚上防冻排回液体的容
13、 量。1.水箱的容积当太阳能采暖系统在晴好天气的保证率 30%时，太阳能集热器 在白天得到的能量转换为热能后能被建筑物完全消耗， 剩余部分的热 量以热水的形式储存在水箱中供夜间采暖使用， 这些热水的容积按公 式8、公式9、公式10计算。V * P (LOOO=Aq * Hv=t（W A H t g）c厂“ t 3 -）Q却三牛ooi式中:Cp水的定压比热容” Cp = 41 RkJ/（ k封兀）；U储热水箱有效容积川厲P一 水的密度 * lOOOkg/m1；3储热水箱内水的上側a g/c；如一储热水箱内水的下限温度.咒：九一太阳能集热器面积jn2:11备李晴好天气太阳辐鼎量TJ 集热系统热故率
14、*% ,% 建筑物|! i犬釆暧需翌以E.，MJ;Qt 一采邊期内建筑物日超耗热9MJ -注:此计算中r i a鬥采曬黒琏荷和夜晚相同2.防冻回流排回液体的容量为了解决全玻璃真空管集热器组成的直接式集热系统的防冻问题， 为了提高采暖系统的效率，最有效的办法是把集热器中的水排回水箱。 不同规格型号的集热器由于联箱的体积、管道长度和直径不一样，其 集热系统的容水量是不同的，但可以进行粗略计算。以58 X1500型集热器为例，单只真空管容水量按 3.01计算式中；Vc太阳能集热器及管路中水容积肩n-热系统直空管个数.个；忻一单只集鶴簷中的容水量曲,3储煤水箱的容积储热水箱的容积対= V+VC（12）3.4辅助能源设计阴雨雪天没有太阳能，所有采暖负荷都要有辅助加热设备提供， 因此辅助加热设备提供的热能采暖总负荷，故辅助能源功率必须建筑物供暖热负荷。为延长辅助能源的寿命，一般情况下按1.5倍2 倍选择辅助能源功率。P = KQn(13)式中:P 辅助能源功率用IK_兀余系数(无量纲hQn采暖期内建it物热th荷凡3一、工程概况：西安地区某住宅公寓20层，共20000 m2 ,共有200户，按每户3人计算共600 人。冬季采暖利用太阳能供热 按面积估算法进行冬季热负荷的估算IHR 費期录rw怡%i
