太阳能热水器设计概论
毕业论文——太阳能热水器

1绪论在我设计太阳能热水器的控制系统之前,首先了解一下太阳能热水器的组成与工作原理,了解一下太阳能热水器的基本构架和工作过程,以及太阳能热水器发展概况和深远利用价值。
1.1太阳能热水器的组成与工作原理图1.1热水器装置简图1-集热器2-下降水管3-循环水管4-补给水箱5-上升水管6-自来水管7-热水出水管热水器主要由集热器、循环管道和水箱等组成,图中为典型的热水器装置图。
图中集热器1按最佳倾角放置,下降水管2的一端与循环水箱3的下部相连,另一端与集热器1的下集管接通。
上升水管5与循环水箱3上部相连,另一端与集热器1的上集管相接。
补给水箱4供给循环水箱3所需的冷水。
集热器吸收太阳辐射后,集热器内温度上升,水温也随之升高。
水温升高后,热水的比重减轻,便经上升水管进入循环水箱上部。
而循环水箱下部的冷水比重较大,就由水箱下流到集热器下方,在集热器内受热后又上升。
这样不断对流循环,水温逐渐提高,直到集热器吸收的热量与散失的热量相平衡时,水温不再升高。
这种热水利用循环加热的原理,因此又称循环热水器。
集热器是一种利用温室效应,将太阳能辐射转换为热能的装置,该装置与一般热水交换器不一样,热交换器通常只是液体到液体,或是液体到气体的热交换过程,而平板行集热器时直接将太阳辐射传给液体或气体,是一个复杂的传热过程。
平板型集热器结构形式很多,世界上已实用的集热器就有直管式、瓦楞式、扁管式、铝翼式等二十多种。
1.2太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析我国自78年引进全玻璃真空集热管的样管以来,经过20多年的努力,攻克了热压封等许多技术难关,已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管产业,用于生产集热管的磁控溅射镀膜机已有745台,产品质量达到世界先进水平,产量雄居世界首位。
1978年中国诞生第一台太阳能热水器,到1986年卧式磁控溅射镀膜机的设计制造,是在政策扶持下的研究开发阶段。
1987年,我国制造了第一支全玻璃真空集热管。
太阳能热水器设计

太阳能热水器设计太阳能吸热器是太阳能热水器的核心部件,它的设计关系到整个系统的热能利用效率。
一般来说,太阳能吸热器采用平板式或真空管式两种形式。
平板式太阳能吸热器由一个或多个平板式吸热器组成,吸热板上覆盖着一层黑色吸热涂层,用来吸收太阳能并将其转换为热能。
吸热板下方是一个传热液体管道,太阳能热水经过这些管道流过,被热能加热。
真空管式太阳能吸热器由多个真空管组成,真空管内部有吸热涂层和传热管,太阳能通过真空管外壁吸收并转换为热能。
无论是平板式还是真空管式太阳能吸热器的设计,都需要考虑吸热板的面积、吸热效率、传热液体流动的方式等因素。
太阳能热水器的热水储存系统设计也是一个关键环节。
热水储存系统主要由热水储存器和管道组成。
热水储存器通常采用保温材料包裹的储水罐,保证储存的热水保持温度较长时间。
热水储存器还需要具备防冻功能,避免在冬季低温时热水结冰造成设备损坏。
管道的设计需要考虑热能的传输损失,采用保温措施,减少热能的损失。
除了太阳能吸热器和热水储存系统,太阳能热水器的设计还需考虑其他附属设备,如控制系统和辅助设备。
控制系统主要负责调控太阳能吸热器的工作状态,保证太阳能的最大利用和热水的稳定供应。
辅助设备包括水泵、防冻措施、安全阀等,用于保证太阳能热水器正常、安全运行。
太阳能热水器的设计需考虑多种因素,如地理位置、气候条件、用水需求等。
在设计过程中,需要根据实际情况确定各个参数,如太阳能吸热器的面积、热水储存系统的容量、管道的材料和直径等。
在设计过程中,还需进行必要的热力计算和模拟分析,评估整个系统的热能转换效率和经济性。
总之,太阳能热水器的设计是一个综合考虑多种因素的工程,在设计过程中需要充分考虑各个部件的功能和关系,以实现太阳能的高效利用和热水的稳定供应。
随着节能环保意识的提高和技术的进步,太阳能热水器将成为未来家庭热水供应的主流选择。
太阳能热水系统的设计与应用案例

太阳能热水系统的设计与应用案例太阳能热水系统是一种利用太阳能直接或间接加热水的技术,它是一种环保且节能的热水供应方式。
在本文中,我们将探讨太阳能热水系统的设计原理,并通过一个应用案例来说明其实际应用价值。
一、太阳能热水系统的设计原理太阳能热水系统的设计原理基于太阳能的收集和转换。
主要包括太阳能集热器、热水储存装置、热水循环管道和控制系统。
1. 太阳能集热器太阳能集热器是太阳能热水系统的核心组件。
它通常由太阳能热管、平板集热器或真空管集热器等组成。
太阳能集热器的作用是将太阳辐射能转换为热能,并传导给储水装置。
2. 热水储存装置热水储存装置用于存储从太阳能集热器传导过来的热能。
常见的储水装置包括热水箱和热水储罐。
热水储存装置应具备一定的保温性能,以保持储存热水的温度。
3. 热水循环管道热水循环管道将储存于热水装置中的热水输送到使用点。
它通常由热水管、循环泵和阀门等组成。
热水循环管道的设计应合理,以确保热水能够高效地输送到各个使用点。
4. 控制系统控制系统用于监测和调节太阳能热水系统的运行状态。
它通常由温度传感器、控制器和执行机构(如阀门或泵)等组成。
控制系统可以实现自动控制、定时控制和温度调节等功能,以满足不同使用需求。
二、太阳能热水系统的应用案例以下是一家住宅小区中太阳能热水系统的应用案例。
该小区共有100户居民,为了满足居民们的热水需求,设计了一套太阳能热水系统。
该系统采用平板集热器作为太阳能集热器,并设置了50台热水箱作为热水储存装置。
所有的热水储存装置都通过热水循环管道连接起来,以实现热水的输送。
为了保证热水的稳定供应,系统还安装了控制系统,根据不同的需求自动调节太阳能热水系统的运行。
在实际应用中,该太阳能热水系统取得了显著的效果。
首先,它能够满足小区居民的热水需求,几乎不需要使用传统的电热水器或燃气热水器。
其次,太阳能热水系统的运行非常稳定,几乎不受外界环境影响。
再次,该系统的安装和维护成本相对较低,具有一定的经济效益。
太阳能热水器系统的设计与性能分析

太阳能热水器系统的设计与性能分析随着环保意识的不断提高,太阳能热水器逐渐成为人们关注的热点话题。
与传统的热水器相比,太阳能热水器绿色环保,能够降低碳排放,减少能源消耗。
在现代居家生活中,太阳能热水器的应用越来越广泛。
本文将从太阳能热水器系统的设计与性能分析两个方面,探讨太阳能热水器的技术要点。
一、太阳能热水器系统设计1.系统结构太阳能热水器系统由三部分组成:太阳能集热器、热水储水箱和管道。
其中,太阳能集热器通过玻璃罩把光伏转换成热能,再把这个热能传输到储水箱中。
管道则负责热能的输送。
不过需要注意的是,管道的选材也十分关键,需要选择导热性好,耐腐蚀,不易老化的材料。
2.制热原理太阳能集热器通过玻璃罩,将太阳能转化成热能。
集热器内有烟囱式的透镜,将阳光汇聚到吸收器(选择吸收率高的材质)上,吸收器通过管道和储水箱相连,通过一定的传热方式将热传递给储水箱,达到制热的目的。
此时,管道应尽可能地避免受到阴影的影响,不然会降低太阳能转化效率。
3.温控装置温控装置是太阳能热水器中的关键部分。
温度传感器由安装在水箱内的抽头组成,内含机芯和温度探头。
如果储水箱水温低于设定的温度,自动启动泵,将冷水加热。
如果水温高于设定值,泵则自行停止工作。
这种自动化设计能够将能源消耗降至最低,达到节能减排的目的。
二、太阳能热水器系统性能分析1.能源利用率太阳能热水器的能源利用率相较于传统的热水器而言更为高效。
它成功利用了太阳能在集热器中的转化,无需消耗任何其他额外的外部能源。
对于晴天而言,热水器的能源利用率会更加高效。
不过,天气因素也会对太阳能热水器的性能产生一定的影响。
2.稳定性相较于传统的热水器而言,太阳能热水器的稳定性要更差一些。
天气因素或者遮蔽物阴影等外界因素会影响该热水器的性能。
而在夜晚或者阴雨天气,太阳能热水器的热能收集效率将急剧下降,这也压制了该类热水器的应用范围。
3.经济性太阳能热水器在未能受到大规模推广之前,其成本相对较高,且部分地区的应用甚至无法获得政府的支持。
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做一个简易的太阳能热水器
设计要求: 至少能装200毫升水(教师出示200毫升水
有多少);要利用容易得到的材料;能尽快使热 水器中的水温度上升。 思考设计原理:
阳光下的物体的温度与哪些因素有关,这对我们设 计太阳能热水器有什么启发?
(阳光的强度、物体的颜色、物体材料的吸热本领)
用微笑告诉别人,今天的我,比昨天更强。瀑布跨过险峻陡壁时,才显得格外雄伟壮观。勤奋可以弥补聪明的不足,但聪明无法弥补懒惰的缺陷。孤独是 每个强者必须经历的坎。有时候,坚持了你最不想干的事情之后,会得到你最想要的东西。生命太过短暂,今天放弃了明天不一定能得到。只有经历人生 的种种磨难,才能悟出人生的价值。没有比人更高的山,没有比脚更长的路学会坚强,做一只沙漠中永不哭泣的骆驼!一个人没有钱并不一定就穷,但没 有梦想那就穷定了。困难像弹簧,你强它就弱,你弱它就强。炫丽的彩虹,永远都在雨过天晴后。没有人能令你失望,除了你自己人生舞台的大幕随时都 可能拉开,关键是你愿意表演,还是选择躲避。能把在面前行走的机会抓住的人,十有八九都会成功。再长的路,一步步也能走完,再短的路,不迈开双 脚也无法到达。有志者自有千计万计,无志者只感千难万难。我成功因为我志在成功!再冷的石头,坐上三年也会暖。平凡的脚步也可以走完伟大的行程。 有福之人是那些抱有美好的企盼从而灵魂得到真正满足的人。如果我们都去做自己能力做得到的事,我们真会叫自己大吃一惊。只有不断找寻机会的人才 会及时把握机会。人之所以平凡,在于无法超越自己。无论才能知识多么卓著,如果缺乏热情,则无异纸上画饼充饥,无补于事。你可以选择这样的“三 心二意”:信心恒心决心;创意乐意。驾驭命运的舵是奋斗。不抱有一丝幻想,不放弃一点机会,不停止一日努力。如果一个人不知道他要驶向哪个码头, 那么任何风都不会是顺风。行动是理想最高贵的表达。你既然认准一条道路,何必去打听要走多久。勇气是控制恐惧心理,而不是心里毫无恐惧。不举步, 越不过栅栏;不迈腿,登不上高山。不知道明天干什么的人是不幸的!智者的梦再美,也不如愚人实干的脚印不要让安逸盗取我们的生命力。别人只能给 你指路,而不能帮你走路,自己的人生路,还需要自己走。勤奋可以弥补聪明的不足,但聪明无法弥补懒惰的缺陷。后悔是一种耗费精神的情绪,后悔是 比损失更大的损失,比错误更大的错误,所以,不要后悔!复杂的事情要简单做,简单的事情要认真做,认真的事情要重复做,重复的事情要创造性地做。 只有那些能耐心把简单事做得完美的人,才能获得做好困难事的本领。生活就像在飙车,越快越刺激,相反,越慢越枯燥无味。人生的含义是什么,是奋 斗。奋斗的动力是什么,是成功。决不能放弃,世界上没有失败,只有放弃。未跌过未识做人,不会哭未算幸运。人生就像赛跑,不在乎你是否第一个到 达终点,而在乎你有没有跑完全程。累了,就要休息,休息好了之后,把所的都忘掉,重新开始!人生苦短,行走在人生路上,总会有许多得失和起落。 人生离不开选择,少不了抉择,但选是累人的,择是费人的。坦然接受生活给你的馈赠吧,不管是好的还是坏的。现在很痛苦,等过阵子回头看看,会发 现其实那都不算事。要先把手放开,才抓得住精彩旳未来。可以爱,可以恨,不可以漫不经心。我比别人知道得多,不过是我知道自己的无知。你若不想 做,会找一个或无数个借口;你若想做,会想一个或无数个办法。见时间的离开,我在某年某月醒过来,飞过一片时间海,我们也常在爱情里受伤害。1、 只有在开水里,茶叶才能展开生命浓郁的香气。人生就像奔腾的江水,没有岛屿与暗礁,就难以激起美丽的浪花。别人能做到的事,我一定也能做到。不 要浪费你的生命,在你一定会后悔的地方上。逆境中,力挽狂澜使强者更强,随波逐流使弱者更弱。凉风把枫叶吹红,冷言让强者成熟。努力不不一定成 功,不努力一定不成功。永远不抱怨,一切靠自己。人生最大的改变就是去做自己害怕的事情。每一个成功者都有一个开始。勇于开始,才能找到成功的 路。社会上要想分出层次,只有一个办法,那就是竞争,你必须努力,否则结局就是被压在社会的底层。后悔是一种耗费精神的情绪后悔是比损失更大的 损失,比错误更大的错误所以不要后悔。每个人都有潜在的能量,只是很容易:被习惯所掩盖,被时间所迷离,被惰性所消磨。与其临渊羡鱼,不如退而结网。 生命之灯因热情而点燃,生命之舟因拼搏而前行。世界会向那些有目标和远见的人让路。不积跬步,无以至千里;不积小流,无以成江海。骐骥一跃,不 能十步;驽马十驾,功在不舍。锲而舍之,朽木不折;锲而不舍,金石可镂。若不给自己设限,则人生中就没有限制你发挥的藩篱。赚钱之道很多,但是 找不到赚钱的种子,便成不了事业家。最有效的资本是我们的信誉,它小时不停为我们工作。销售世界上第一号的产品——不是汽车,而是自己。在你成
做个太阳能热水器

6、瓶子周围用塑料泡沫,是为了保温。
7、装塑料瓶的盒子支起来,可以改变 角度,以保持使阳光直射。
7
4
设计Байду номын сангаас求:
1、能够装水200毫升; 2、能够尽可能地在15分钟 内,使热水器中水的温度 升上去。
5
设计我们的太阳能热水器
1、塑料瓶、盒子既是集热器又是保温箱。
2、用塑料瓶装水,容易让阳光射进去, 但可以减少热量外流,起到升温和保温 的双重作用。
3、盒子里面涂黑色,是为了吸收更多的 太阳辐射。
4、盒子内瓶子的背面贴锡纸是为了加 强反射,让透过瓶子的阳光反射回瓶 子,减少热量外流。
太阳能热水器: 就是利用太阳光来给水升
温,达到造福人类的的;是利 用了多种科学原理设计出来的 一种节能装置。
做个太阳能热水器
3
1、太阳能热水器的构造。
太阳能热水器由:集热器、保温贮 水箱、连接管道、支架和控制系统组成。
2、制造太阳能热水器的材料。
制造太阳能热水器的材料:吸热材 料、保温材料、贮水箱、支架等。
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做一个简易的太阳能热水器
设计要求: 至少能装200毫升水(教师出示200毫升水
有多少);要利用容易得到的材料;能尽快使热 水器中的水温度上升。 思考设计原理:
阳光下的物体的温度与哪些因素有关,这对我们设 计太阳能热水器有什么启发?
(阳光的强度、物体的颜色、物体材料的吸热本领)
当你的才华还撑不起你的野心时,你就该努力。心有猛虎,细嗅蔷薇。我TM竟然以为我竭尽全力了。能力是练出来的,潜能是逼出来的,习惯是养成的,我的 成功是一步步走出来的。不要因为希望去坚持,要坚持的看到希望。最怕自己平庸碌碌还安慰自己平凡可贵。
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太阳能热水器方案

太阳能热水器方案一、背景介绍太阳能热水器是利用太阳能将热能转化为热水的设备。
随着节能环保意识的提高,太阳能热水器作为一种清洁能源利用技术,得到了广泛应用。
本文将介绍一种基于太阳能的热水器方案,包括原理、设计和使用。
二、原理介绍太阳能热水器利用太阳辐射的热能将水加热,主要由太阳能集热器和热水储存器两部分组成。
2.1 太阳能集热器太阳能集热器是太阳能热水器的核心组件,用于收集太阳的辐射热能。
一般采用平板式或真空管式太阳能集热器。
•平板式太阳能集热器:由一个具有吸热性能的平板和管路组成,太阳辐射照射在平板上产生热量,通过管路将热量传给水。
•真空管式太阳能集热器:由一组由真空组成的玻璃管和管路组成,管内充填导热剂。
太阳辐射照射在玻璃管上产生热量,通过导热剂传给水。
2.2 热水储存器热水储存器用于存储集热器收集到的热水,根据实际需求选择不同容量的贮水箱,以满足不同用户的使用需求。
热水储存器必须具备良好的保温性能,减少热能损失。
三、设计方案3.1 集热器安装太阳能集热器应安装在充分接收阳光照射的位置,避免遮挡。
一般可安装在屋顶、阳台或庭院等阳光充足的地方。
3.2 热水储存器的选择根据家庭的实际用水需求,选择合适的热水储存器容量。
同时,考虑热水储存器的保温性能,以减少热能损失。
3.3 系统管路设计太阳能热水器的管路设计应尽量简化,减少阻力。
合理安排采暖和热水供应管道的布局,保证水流通畅。
3.4 辅助能源供应在太阳能不足或天气阴雨的情况下,需考虑引入辅助能源供应。
常见的辅助能源包括电加热器和燃气热水器。
在系统设计中,应合理安排辅助能源的使用,并确保系统安全可靠。
四、使用及维护4.1 启动与关闭太阳能热水器的启动与关闭应按照操作说明进行操作,避免错误操作造成损坏。
4.2 日常维护定期清洗太阳能集热器的表面,保持集热效果;检查管路是否漏水,及时修复;定期检查热水储存器的保温性能,确保热能损失最小化。
4.3 节能使用合理使用热水,避免浪费;调整太阳能热水器的工作时间,使之与用水需求相匹配;在不需要热水的时候关闭热水储存器。
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太阳能热水系统设计
设计者:4141 学号:4141 班级:新能源1101
前言:太阳能热水器系统主要由太阳能集热系统和热水供应系统构成;包括太阳能集热器、贮水箱、循环管道、支架、控制系统、热交换器和水泵等设备和附件。
本设计将为一个地理位置为福建福州的两层小型别墅设计一个合适的太阳能热水器系统。
一、用户基本情况调查
1、环境情况
ha ht
H t.a 为当地纬度倾角平面年平均日照量,MJ/(m2·d);H
Lr
为当地纬度倾角平面年
总辐照量,MJ/(m2·a);T
a 为年平均环境温度,℃;S
y
为年平均每日的日照小时
数,h; f为年太阳能保证率推荐范围;为回收年限允许值,年。
2、用水情况
2.1日均用热水量
日均用热水量计算公式:
q rd=q r m
式中:
q r——热水用水定额,L/(b·d),查《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》表1-11,最高日用水定额为为80L/(b·d),日均用水量按最高日用水定额的50%考虑,取40L/(b·d);
m——用水计算单位数,定为4人。
计算可得日均用热水量q rd=40*4=160L/d
2.2日均耗热量
日均耗热量计算公式:
Q d=q r cρ(t r-t l)m/86400
式中:
Q d——日耗热量,W;
q r——热水用水定额,L/(b·d);
c——水的比热容,c=4187J/(kg·℃);
ρ——热水密度,kg/L;60℃水密度为0.983kg/L;
t r——热水温度,t r=60℃;
t l——冷水温度,查《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》表1-16,定为20℃;
m——用水计算单位数,定为4人。
计算可得日均耗热量Q d=1219.50W
2.3小时耗热量
小时耗热量计算公式:
Q h=K h mq r cρ(t r-t l)/86400
式中:
Q h——设计小时耗热量,W;
q r——热水用水定额,L/(b·d);
c——水的比热容,c=4187J/(kg·℃);
ρ——热水密度,kg/L;60℃水密度为0.983kg/L;
t r——热水温度,t r=60℃;
t l——冷水温度;
m——用水计算单位数,定为4人;
K h——小时变化系数,查《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》表4-3,取5.12。
计算得到小时耗热量Q h=6243.94W
3、场地情况
福建福州,二层别墅。
4、水电情况
全天24小时供水供电。
二、系统类型的确定
该别墅属于低层居住建筑,根据《太阳能热利用》表9.3,可得
1、选用集中热水系统;
2、系统运行的方式选用强制循环系统,可以将储水箱置于室内,也不用高于集热器;
3、为了达到较高的效率,选择直接系统,不使用换热器;
4、使用内置加热系统,即使用辅助热源,以防日照不足;
5、辅助热源的启动方式选择按需手动启动系统。
三、集热器类型的确定
太阳能热水系统中集热器的类型,譬如平板集热器、全玻璃真空管集热器、热管式真空管集热器等,应根据太阳能热水系统在一年中的运行时间、运行期内最低环境温度等因素确定。
由于福建福州的平
均温度为19.6℃,年最低温度不低于零度,连续阴雨天数不超过5天,所以不需要采取防冻措施,根据《太阳能热利用》表9.4以及课件,可以选用平板流道式集热器,可以承受热水温度为60°;能承压;中低温区性能好;质量稳定性也很好。
四、集热器面积的确定
由于选用的是直接系统,所以根据直接系统集热器总面积公式:
A C=[Q W C W(t end-t i)f]/[J tηcd(1-ηL)]
式中:
A C——直接系统集热器采光面积,m2;
Q W——日均用水量,kg;
C W——水的定压比热容,kJ/(kg·℃);
t end——储水箱内水的终止温度,℃;
t i——水的初始温度,℃;
J t——当地春分或秋分所在月集热器受热面上月均日辐照量,
kJ/m2;
f——太阳能保证率,无量纲;根据系统试用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定;
ηcd——集热器全日集热效率,无量纲;根据经验值取0.40-0.50。
ηL——管路及储水箱热损失率,无量纲;根据经验值取
0.2-0.25。
其中Q W=160/1000×992.212=158.75kg, C W=4.187 kJ/(kg·℃), t end=60℃,t i =20℃,f取45%,J t=12.128 MJ/m2,ηL取根据经验
选取0.2,ηcd根据《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》图4-12,即
可得G=732.37,T i*的值为0.037,则看图可知ηcd=57%。
最后将上述数据带入式中得A C=2.16m2。
五、集热器安装倾角确定
根据《太阳能热利用》可知,集热器的安装倾角应等于当地地理纬度±10°。
确定原则是:一般情况下,集热器安装倾角应与当地地理纬度一张;如系统侧重在夏季使用,其倾角宜为当地地理纬度减10°;如系统侧重在冬季使用,其倾角宜为当地地理纬度加10°。
因此选择集热器的安装倾角取当地纬度26°05′。
六、集热器安装方位角的确定
集热器的安装方位角应朝向正南或南偏东、南偏西不大于30°。
设计中选择正南的方向。
七、集热器在建筑中的设置
因为集热器安装的位置是坡屋面,因此不用考虑排间距。
八、集热器的相互连接
集热器连接原则:
1、平板集热器之间的连接宜采用并联,但每排并联数目不宜超过16个,即集热器面积不宜超过32 m2;
2、真空管集热器之间的连接宜采用串联,但每排串联的最大数目应根据真空管集热器的类型而定;
3、全玻璃真空管东西向放置的集热器,在同一斜面上多层布置时,串联的集热器不宜超过3个(每个集热器的联箱长度不大于2m);
4、对于自然循环系统,为保证热虹吸压头大于流动阻力损失压头,每个系统全部集热器数目不宜超过24个,即全部集热器面积不宜超过48 m2。
对较大面积的自然循环系统可分成若干个子系统,每个子系统中并联集热器的数目不宜超过24个,也即每个子系统的集热器面积不宜超过48 m2;
5、对于强制循环系统,由于采用水泵进行循环,能够克服较大的流动阻力,所以可根据系统具体布置,灵活采用并串联或串并联的方法。
本设计采用并联的形式,集热器数目为2台,型号为SCS-1110,面积为800×2400mm。
九、集热器组的相互连接
集热器组之间采用“同程原则”布置成并联,即使每个集热器内传热工质的流入途径与回流路径的长度基本相同,从而使集热器组内的流量平均分配。
十、储水箱的设计
1、储水箱容积的确定
根据所需热水量160L,以及集热器的面积1.92×2=3.84m2,可以确定储水箱的容积为200L。
2、储水箱定位
为很好地利用由于水箱内水的分层效应,采用顶水法,即热水供应出水管安排在水箱顶部,自来水补水管插入到水箱下部,补水口距水箱底部10-15cm,集热器进水口距水箱底部10cm左右以防将水箱底部的沉淀物吸入集热器。
储水箱上面及周围应有容纳至少1人的作业空间,要求与四周保持不小于1.5m的距离,与顶面保持不小于0.5m 的距离。
十一、辅助热源的设计
1、可以采用空气源热泵,环保、节能;
2、采用电能加热;
由《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》4-21式得
当电作为辅助热源时,其计算公式:
W=Q h/(1000η)
式中:
W——耗电量,kW;
Q h——设计小时耗热量,W;
1000——单位换算系数;
η——水加热设备的热效率,95%~97%,取95%。
则W=6.57 kW。
十二、管路设计的基本原则
1、为了减少系统的流动阻力,循环管路应尽量短而少弯;
2、如果因系统布局要求循环管路必须绕行,则绕行的循环管路应是冷水管或低温水管,而不是热水管;
3、集热器循环管路应有0.3%-0.5%的坡度,以避免气塞;
4、在自然循环中,应使循环管路朝储水箱方向有向上坡度,不允许有反坡;
5、在用于防冻的回流系统中,循环管路的坡度应使系统的水自动回流到储水箱,不应积存;
6、在循环管路中,易发生气塞的位置应设有排气阀;用于防冻的回流系统或排放系统应设有吸气阀;
7、在强迫循环系统的循环管路上,宜设有防止传热工质夜间倒流散热的单向阀;
8、间接系统的循环管路上应设有膨胀罐;封闭间接系统的循环管路上同时还应设有压力安全阀和压力表,不应设有单向阀和其他可关闭的阀门;
9、当多排或多层集热器组并联时,每排或每层集热器组的进出口管道中应设辅助阀门,以备调接或控制。
根据《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》表4-20,初选热水供水管管径为50mm,热水回水管管径为32mm。
十三、系统的保温
为了提高太阳能热水器的热效率,水箱和管路应选择性能良好的
保温材料,保温层要保持一定的厚度。
因此材料选择聚乙烯。
参考文献
【1】何梓年,太阳能热利用,中国科学技术大学出版社,2009.7 【2】郑瑞澄,民用建筑太阳能热水系统工程技术手册,北京化学工业出版社,2005.10。