太阳能集热器的选型
太阳能集热器的选型
Abstract：An Introduction of the advantages and disadvantages of the flat plate solar concentrator, the glass vacuum tube solar concentrator and the heat pipe solar concentrator, comprehensively evaluating the different kinds of the solar concentrator.
Key words: solar concentrator, type selection and comparison, comprehensive evaluation
摘要：对目前常用的平板型、玻璃真空管型及热管型等太阳能集热器的优缺点进行了介绍，并对各种太阳能集热器进行了综合比较。
关键词：太阳能集热器，选型比较，综合评价
1各种太阳能集热器的特点和应用范围
太阳能集热器的类型主要有：平板型太阳能集热器、真空管型太阳能集热器两大类。每一大类太阳能集热器又分多种品种，每一种的太阳能集热器各有其特点和应用范围。
1.1平板型太阳能集热器类
平板型太阳能集热器俗称平板集热器，其基本结构由透明盖板、吸热板、保温层和外壳组成。
其工作原理为：当太阳光透过透明盖板照射到表面涂有吸收涂层的吸热板上时，吸热板吸收太阳的辐射能，将其转换成热能，并将热能传给吸热板流道内的工质，使流道内的工质温度升高；从集热器进口进入吸热板的较低温度的工质，在吸热体流道内被加热升温后，从集热器出口流走，并将有用的热能带走；与此同时，吸热板温度升高，透过透明板和外壳向周围环境散失热能，为减少散热，在平板太阳集热器底部和边框四周填充保温材料。
平板集热器的主要热损失是吸热板和透明盖板之间的空间存在空气对流换热损失。减少这部分热损失的最有效措施是将其间的空气抽去，形成真空。但由于平板集热器的结构和形状等原因，这一措施一时还难于实现，因此，平板集热器只能运行在60℃以下的工作温度，若运行温度较高时，集热效率明显降低。在冬季，环境温度较低，平板集热器的热损失很大，还面临被冻坏的危险。所以，在寒冷地区，平板集热器不能全年运行，从而使平板集热器的应用范围受到了许多限制。
1.2真空管型太阳能集热器类
由若干支真空管按一定规则排成阵列，与联集管、尾架和反射器等组装成的太阳集热器模块称为真空管太阳集热器。由于真空管采用真空保温，因此，散热损失比平板集热器显著减小，在60℃以下的工作温度下，仍具有较高的热效率，在寒冷的冬季，仍能集热，并有较高的热效率。
近十几年来，真空管集热器得到了广泛的应用，并分化出许多类型的产品，不同类型的真空管集热器，
其性能差别很大，应用范围也不同。现分述如下:
1.2.1全玻璃真空管太阳能集热器
1) 普通型全玻璃真空管集热器
全玻璃真空管由玻璃管、太阳能吸收膜、真空夹层、外玻璃管、支撑卡子、吸气剂组成。
当太阳光透过外管，照射到内管外壁时，镀有选择性涂层的内管外壁将太阳能转变成热能，并传给内管中的工质。由于内、外管之间被抽成了真空，再加上选择性涂层对太阳光的高吸收率、低红外发射率，从而最大限度的减小了散热损失。
普通平板集热器的热损系数为)/(8~)/(622C m W C m W ????，采用选择性涂层的平板集热器，其热损系数只能降到)/(5~)/(422C m W C m W ????，而全玻璃真空管的热损系数都在)/(9.02C m W ??以下，远小于平板集热器。因此全玻璃真空管的空晒温度可以达到200℃ 以上，能轻松的将冷水烧开。全玻璃真空管在中、高温区域具有较高的集热效率，同时在一18℃的温度下，仍能正常产生热水。
普通型全玻璃真空管的优缺点主要如下：
优点：太阳能集热效率高、成本低，因此在家庭太阳能热水器上被广泛采用。 缺点：真空管破碎后管内介质泄漏；真空管与联集管采用橡胶密封，不能承压运行。 2)改进型全玻璃真空管集热器。
为解决全玻璃真空管集热器易破碎和不能承压的缺点，太阳能生产厂家对其做了改进，推出了改进型的全玻璃真空管集热器。比较成熟的主要有U 形管全玻璃真空管集热器和热管全玻璃真空管集热器。
U 形管全玻璃真空管集热器工作原理是：在太阳光照射下，全玻璃真空管内管吸收太阳辐射能，内管内壁及内管内的空气被加热达到较高的温度，铝翼片将热能传递给U 形铜管外壁，再传给U 形铜管内的液体介质(一般为防冻液)，通过联集管内液体介质的循环流动，将热能带走。
U 形管集热器的优缺点如下：
优点：1．真空管内不走水，不存在炸管泄漏问题；2．可以承压运行；3．可以任意摆放。 缺点：1．热效率显著下降；2．成本显著增加；3．系统阻力大，循环介质容易过热汽化。
小热管集热器是一种在全玻璃真空管内插入一根金属热管，热管受热端与真空管内壁通过翅片紧密结合，热管冷凝端插入联集管内，联集管外用保温材料保温，联集管左右留有介质进出管口。
其工作原理是：在太阳光照射下，全玻璃真空管内管吸收太阳辐射能，内管内壁内的翅片被加热，翅片将热能传递给热管吸热端，再通过热管传到热管的冷凝端，热管冷凝端再将热能传给联集管中的介质。
小热管集热器同样解决了玻璃管破碎，介质泄漏等问题。 小热管集热器的优缺点如下：
优点：1．真空管内不走水，不存在炸管泄漏问题；2．可以承压运行。 缺点：1．热效率显著下降，冬季效果更差；2．成本显著增加。
1.2.2 玻璃一金属封接真空管太阳能集热器
1)玻璃一金属封接式真空管
玻璃一金属封接式真空管的结构与全玻璃真空管相似，所不同的是全玻璃真空管的吸热体是玻璃管，而玻璃一金属封接式真空管的吸热体是金属吸热片；全玻璃真空管的吸热体(内管)与外管是靠玻璃与玻璃熔封在一起，而玻璃一金属封接式真空管的吸热体与外玻璃管是靠玻璃与金属封接在一起的。由此可见，全玻璃真空管采用玻璃与玻璃熔封，其加工技术和工艺相对比较简单，成本低，但玻璃吸热体易破碎，可靠性差。玻璃一金属真空管采用玻璃与金属封接，由于金属与玻璃的热膨胀系数不同，在封接技术方面较为困难，因而工艺复杂，成本高，但金属传热体具有稳定、可靠、承压、耐冷热冲击等优点。
目前，国内生产的玻璃一金属封接式真空管主要有热管式和直流式两种。
2)玻璃一金属封接式热管真空管集热器
此种集热器也被称为大热管集热器，其工作原理是：太阳光透过玻璃管照射到金属吸热板上，涂有选择性涂层的吸热板将太阳辐射能转变成热能，吸热板上的热管吸热端吸收热能后，热管介质汽化并上升到热管冷凝端，热管冷凝端将热能传给铝传热块，铝传热块再传给铜管联集管内的介质(一般为水)。
大热管集热器的优缺点如下：
优点：80℃左右的工作温度段仍具有较高的热效率；系统可以直接用水作为传热工质，且大热管与联集管拆卸方便，因此安装和管理维护简单方便；系统传热工质仅在集热器联集管内流动，系统阻力小，不易过热，运行可靠；系统可承压运行，且不存在炸管泄漏问题。
缺点：大热管制造工艺复杂，技术含量高，成本较高。
1.2.3 CPC热管式真空集热器
CPC热管式真空管集热器是一种新型的太阳能集热装置。它由非跟踪聚焦型的复合抛物面聚光器CPC 和热管式真空管（接收器）组成。CPC是一种非成像低聚焦的聚光器。它根据边缘光线原理设计，可将给定接收角范围内的入射光线按理想聚光比收集到接收器上。热管式真空管将光能转化为热能，再由介质带走。
CPC热管式真空管集热器同时运用了真空技术和热管技术，具有热损失少、热容量小、热二极管特性、宽工作范围等优点，是一种性能良好的中温集热器。
2对太阳能集热器的要求和综合比较
2.1太阳能系统对太阳能集热器的要求主要应包括如下几点：
1)集热器在70℃～80℃的工作期间具有较高的热效率，以达到充分利用太阳能源的效果；
2)集热器能够承压运行，以确保系统工作可靠；
3)集热器能够水平放置，以方便楼面太阳能布局和整体美观协调等；
4)太阳能系统后期使用管理的方便性；
5)系统运行的可靠性；
6)太阳能系统的存在不会给机场、人流多的公共场所带来任何可能的安全隐患。
2.2各种太阳能集热器的综合评价
根据各种太阳能集热器的热效率、承压性能、布置方式、可靠性、后期管理及成本等方面综合评价，结果见下表。
参考文献：
[1] 罗运俊.太阳能热水器及系统[M].北京:化学工业出版社,2007
[2] 赛义夫.太阳能工程[M].北京:科学出版社,1984
[3] 申刚.浅述太阳能集热器的选型[J].山西建筑,2008,34(18):241
[4] 赵玉兰.CPC热管式真空管集热器的集热效率分析[J].石油化工设备,2006,35(4)
太阳能集热器的设计与计算
华扬公司工程计算举例： 客户要求 1)、项目名称：河南郑州太阳能集中热水工程； 2）、用水类型：全天 3）、用水量：3吨/天 4）、用水方式：落水式 5）、辅助能源：电加热 设计气象参数依据 1)、河南郑州在我国为二等太阳能辐照度地区。太阳辐射强度高，但总量大，年辐射总量为 16.41 MJ/m2.a。 2)、郑州地理纬度为34°43′，东经113°21′左右； 3)、郑州地区全年自来水水温在5-12℃之间。（设计取值8℃，春分时节）； 确定总用水量 人均用水当量参照给排水设计规范,如下表：
选择初始水温：
参照下表，采用设计冷水水温为8℃。 集热面积计算 将已知条件“用户设计用水量3吨，日平均辐射量16.41MJ/㎡，，设计热水温度为50℃，初始水温8℃。，太阳能保证率取0.5（系统要求全年使用）”等参数代入国家标准 GB 50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中 直接循环系统计算公式，集热面积c A 为： )1()(L cd T i end w w c J f t t C Q A ηη--= c A ——直接系统集热器采光面积，㎡； w Q ——日均用水量Kg ；3000L end t ——储水箱内水的终止温度（用水温度）；50℃ w C ——水的定压比热容，4.18 KJ/（㎏2℃）； i t —— 自来水的初始温度，8℃； t J ——集热器受热面上春分时节日辐照量，取16410KJ/m 2 f ——太阳能保证率，无量纲，0.5；
cd η——集热器全日集热效率，无量纲， L η—管路及储水箱热损失率（按最寒冷季节取值），无量纲, 取0.3； 则： Ac＝Q W C W (t end - t i )f/J T η cd (1-η L )＝ 3000 ㎏34.18 KJ/㎏2℃3 (50℃-8℃)350%÷｛16410 KJ/㎡30.53(1-0.3)｝≈45.85㎡ 选择用全玻璃管联箱横插直接循环集热器，直径47*1500/每组50支（集热面积5.41，配水量300-500L平均每只管带6—10L）9组，从而提供3T热水，（即取每只带水箱水6.7L水箱水的容积。） 参数表
如何选择太阳能集热器类型
如何选择太阳能集热器类型 链接：https://www.360docs.net/doc/408425508.html,/tech/11316.html 如何选择太阳能集热器类型 太阳能集热器的类型，目前国内市场上用的太阳能集热器的类型主要有：平板式、真空管式、热管式、U型管式四种，四种类型各有优缺点，没有一种是完美的、占有绝对优势的。用户选择太阳能集热器类型应根据安装所在地的气候特征以及所需热水温度、用途来选定。 对于广东、福建、海南、广西、云南等冬天不结冰的南方地区的用户，选取用平板式太阳能集热器是非常合适的，因为不需要考虑冬天抗冻的问题，而平板型太阳能集热器的缺点是不抗冻，所以在南方地区使用，该缺点不会表现出来，而平板型的优点却是非常突出的：热效率高，金属管板式结构、免维护、15年寿命、性价比高。长江、黄河流域地区的用户，因为冬天会结冰，而且冬天气温高于—20℃，所以选用真空管太阳能集热器是比较合适的，既可以抗冻，性价比也比热管、U型管高，但是真空管的主要缺点是：不承压、易结水垢、易爆裂。 在东北三省、内蒙古、新疆、西藏地区的用户就必须选用热管型太阳能集热器，因为热管抗—40℃低温，平板式、真空管都是无法抵抗如此低温，但是热管的造价很高，而且热效率最低。 对于工业用途的热水，最好选择平板型太阳能集热器。工业热水用量大，需要很大面积的太阳能集热器，要求集热器不易损坏、易维护、可承压，平板集热器在此方面具有显著的优越性。真空管、热管、U型管集热器都不能用于大工程，例如，真空管集热器平均每年有8‰的破损率，而一根管的破裂将导致整个系统瘫痪。 综上所述，不同类型的太阳能集热器没有绝对好、坏之分，重要的是要根据使用地区的气候特征和用途来选择最优性价比的类型，不要被某些厂家误导，多花冤枉钱。 太阳能热水系统中还会用到水管、保温水箱、控制系统等配件，配件的性能也直接影响到整个系统的优越性。可以选择铜管、不锈钢管和PPR管而不要选择镀锌管作为水管，其中，PPR管性价比最高；不要选择采用保温棉来保温的水箱，因为保温棉会吸水；集热板底可以用保温棉而不要用聚苯乙烯来保温；控制系统最好选用进口品牌。 原文地址：https://www.360docs.net/doc/408425508.html,/tech/11316.html 页面 1 / 1
太阳能热利用课程设计
新能源科学与工程学院 太阳能热利用原理与计算机模拟课程设计 学院：新能源科学与工程学院 专业班级：太阳能光热技术及应用 学生姓名：章杜彬 学号： 指导教师：詹长军 实施时间：— 姓名章杜彬课程设计成绩 评语： 指导教师（签名） 摘要
太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1,369w/㎡。地球赤道的周长为40,000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102,000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射到地球的能量则为499,400,00,000焦。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳。 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。 关键词：太阳能集热器系统设计太阳能集热器面积设备的选型 目录 第一章项目概况 (4) 1.1 建筑概况 (4) 1.2 气象参数 (4)
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太阳能发电系统的结构和工作原理
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建筑物亦可利用太阳的光和热能。太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。但是太阳能有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。太阳能热利用研究和开发方兴未艾，随着常规能源供给的有限性及地球环保压力的增加，世界上许多国家掀起开发利用太阳能的热潮，开发利用太阳能成为各国可持续发展战略的重要内容，太阳能先进技术已成为世界当前及未来研究、开发和利用的主要方向。 2.太阳能热利用技术 太阳能热利用的基本原理是用集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的集热器，主要有平板型集热器、真空管集热器、热管式集热器和聚焦型集热器等4种。通常太阳能热利用可分为：低温（80℃以下）、中温（80-350℃）和高温（350℃以上）三类热利用方式。低温热利用包括最简单的地膜、塑料大棚以及干燥器、蒸馏、供暖、太阳热水器。中温热利用有太阳能建筑、空调制冷、制盐以及其它工业用。热高温热
太阳能热水器设计概论
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；
第2 章 太阳能集热器
第2章太阳能集热器 太阳能集热器是吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置，是太阳能热利用系统的核心设备。太阳能集热器可以按多种方法进行分类。按照传热工质的类型，可以分为液体集热器和空气集热器；按照进入采光口的太阳辐射是否改变方向，可以分为聚光型集热器和非 聚光型集热器；按照集热器内是否有真空空间，可以分为平板型集热器和真空管集热器；按照集热器的工作温度范围，可以分为低温集热器、中温集热器和高温集热器。本章主要介绍平板型集热器、真空管集热器和聚光型集热器。 第1节平板型集热器 平板型集热器一般在100℃以内的低温范围内应用，它不仅结构简单，操作方便，价格也比较低廉。多用于家庭供暖、供热水以及工农业的低温供热。 一、集热器的结构 一般来说，平板型集热器由下列5个部件组成，如下图所示。 (1)吸热体吸收太阳能并转换成热能传递给工质。 (2)盖层允许太阳辐射透过但阻碍吸热体的长波辐射以减少吸热体的热损。 (3)保温层减少吸热体不直接吸收太阳辐射部分的热损。 (4)工质及流动通道使工质能与吸热体发生热接触。集热器的工质为流体(液体或气体)。 (5)支架及框架将集热器的各个部分连接成一个整体并支撑其重力。 下图是典型的平板型集热器的示意图。液体集热器用水或者水-防冻剂混合物作为工质，有时也用轻油、硅油、乙烯等作为工质。气体集热器以空气为工质。 大多数液体集热器都采用管-平板结合式吸热体，管子可以在板的前面、后面或与板焊接成一个整体，有时也采用波纹金属板作为吸热体◇气体集热器则利用吸热体与盖层之间的通道或吸热体背后的通道，使空气与吸热体发生热接触；为了增大传热系数，还采用搅拌器、肋片和波纹状吸热体以及多孔吸热体等。下图所示为以液体为工质的吸热体的几种形式。 盖层既可以使用玻璃，也可以采用透明塑料，层数则由集热器的用途及其使用地点而定。在低纬度处，通常只需一层，但在中高纬度处，则有时需要两层甚至三层，以防止过多的热损失。所有盖层都必须对太阳辐射具有高透射率，而对于热辐射则具有低透射率。 在集热器的背面和四周，必须放置足够的保温材料以减少热损，至于具体的数量则由成本、用途、地点以及设计而定。 二、光学特性 吸热体是低温集热器的最重要的部件，要求其对太阳辐射具有较高的吸收率，良好的导热性，同时对于工作温度下的低温长波辐射的发射率较低。 黑体可以吸收所有波长的辐射，吸收率最大，α=1。根据基尔霍夫定律，黑体也具有最大的发射率ελ。吸热体对辐射的吸收和发射依赖于波长。利用这一点，可以对吸热体表面覆盖选择性涂层。选择性涂层在可见光区域具有很高的吸收率，但在红外区域具有很小的发射率。有很多选择性涂层在可见光区域的吸收率与红外区域的发射率之比，即ε/α都很高，如黑
太阳能集热器汇总
太阳能集热器 太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等等。 一、太阳能集热器概念 1.概念 在太阳能的热利用中，关键是将太阳的辐射能转换为热能。由于太阳能比较分散，必须设法把它集中起来，所以，集热器是各种利用太阳能装置的关键部分。由于用途不同，集热器及其匹配的系统类型分为许多种，名称也不同，如用于炊事的太阳灶、用于产生热水的太阳能热水器、用于干燥物品的太阳能干燥器、用于熔炼金属的太阳能熔炉，以及太阳房、太阳能热电站、太阳能海水淡化器等。 2.原理 效率比较高的集热器由收集和吸收装置组成。阳光由不同波长的可见光和不可见光组成，不同物质和不同颜色对不同波长的光的吸收和反射能力是不一样的。黑颜色吸收阳光的能力最强，因此棉衣一般用深色或黑色布。白色反射阳光的能力最强，因而夏季的衬衫多是淡色或白色的。因此利用黑颜色可以聚热。让平行的阳光通过聚焦透镜聚集在一点、一条线或一个小的面积上，也可以达到集热的目的。纸在阳光照射下，不管阳光多么强，哪怕是在炎热的夏天，也不会被阳光点燃。但是，若利用集光器，把阳光聚集在纸上，就能将纸点燃。集热器一般可分为平板集热器、聚光集热器和平面反射镜等几种类型。 3.平板集热器 平板集热器一般用于太阳能热水器等。聚光集 热器可使阳光聚焦获得高温，焦点可以是点状或线 状，用于太阳能电站、房屋的采暖（暖气）和空调 （冷气）、太阳炉等。按聚光镜构造有“菲涅尔”透 镜、抛物面镜和定日镜。 平面反射镜用于太阳能塔式发电，有跟踪设备， 一般和抛物面镜联合使用。平面镜把阳光集中反射 在抛物面镜上，抛物面镜使其聚焦。 二、定义 太阳能集热器的定义是：吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热介质的装置。这短短
太阳能集热器面积计算
太阳能集热器面积计算 2009-11-30 21:13:10| 分类：工作| 标签：|字号大中小订阅 关键词：民用建筑太阳能热水系统太阳能集热器一体化设计 1、前言 2005年笔者参与了由厦门市建设与管理局组织的《厦门市太阳能热利用与建筑一体化实施可行性报告》的课题研究，经过近一年的努力，调研、学习总结太阳能热水系统运用较好的云南、山东省份的工程经验，针对厦门太阳能资源及气候条件的实际情况，提出了在厦门地区太阳能热利用与建筑一体化的可行实施方案，课题针对不同的建筑形式提出了在厦门市太阳能利用推荐方案，对今后厦门市实施太阳能热利用与建筑一体化具有科学、实际的指导意义。近几年笔者多次参与厦门市太阳能试点工程的设计及专家论证会，并对工程进行跟踪调研，积累了一些经验。下面笔者就太阳能在民用建筑应用技术方面的设计要点进行阐述，供同行参考。中华太阳能 ２、我国目前太阳能热水系统应用技术现状 太阳能作为一种可持续使用的绿色能源，在我国已广泛开发使用，建设部根据国家可持续发展规律战略要求，已在民用建筑中积极推广使用太阳能热水器，并在全国范围内推广实施"阳光计划"。近年来，我国太阳能利用虽然取得了很好的节能效益，但在民用建筑中太阳能利用往往自成系统，作为建筑的后置设备安装和使用，即使是新建筑，也是简单的安装在屋面上。因为早期没有可执行的相关国家规范，太阳能热水器在建筑上布置极为随意，未预留管井，无位置随意占用烟道，集热器、热水箱的承载、防风、避雷等安全措施不健全，给城市景观、建筑的安全带来及不利的影响。笔者在参观昆明太阳能利用情况时，看到许多类似的情况，已大大影响了市容市貌和建筑安全，致使国内有些城市禁止在建筑上安装太阳能热水器，并要求拆除已安装的太阳能热水器，这些都将制约太阳能热水系统在建筑中的利用。为使太阳能热水系统安全可靠、性能稳定，与建筑和周边环境协调统一，并规范太阳能热水系统的设计、安装和验收，推动太阳能热水系统在建筑中的利用，近年来国家先后出台了一系列相关规范和国标图集，有GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》、GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》、GB/T20095-2006《太阳热水系统性能评定规范》、国标图集06J908-6《太阳能热水器选用与安装》06SS128《太阳能集中热水系统选用与安装》….及省标J10807-2006《居住建筑与太阳能热水系统一体化设计、安装及验收规程》（以下简称省标J10807-2006），以上标准都各具特色，特别是国标GB50364-2005是我国第一项有关太阳能热水系统在建筑中应用的国家标准，为我国太阳能热水系统在建筑中推广应用提供了技术依据。 ３、民用建筑太阳能热水系统设计要点及主要设计步骤 《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中（以下简称GB50364-2005）首先强调民用建筑太阳能热水系统设计应纳入建筑给排水设计中，建筑给排水专业人员在太阳能企业技术人员的配合下，依据规范GB50364-2005的要求，对太阳能热水系统进行设计，同时并应符合国家现行有关标准的要求。 3.1、民用建筑太阳能热水系统设计的基本条件： 根据我国太阳能资源分布情况，福建南部属于太阳能资源较丰富地区，福建北部属于太阳能资源一般地区。参照省标J10807-2006表3.1.2：福建省又可分为I类地区和II类地区，福州、厦门等城市属I类地区，太阳能资源较丰富，民用建筑宜设计选用太阳能热水系统。 3.2、民用建筑主要基本情况调查： 周围环境：建筑所处地点纬度、年日照时间、年太阳辐射强度、年环境温度等； 建筑功能：最高日热水量、供水方式、用水温度、用水点位置等； 安装条件：场地面积、形状、建筑结构承载力、遮挡情况等； 辅助热源情况：电价、气价 3.3、太阳能热水系统类型的确定： 设计人员应根据建筑物以上综合因素，依据规范GB50364-2005表4.2.6选择系统类型，选择其类型、色泽和安装
太阳能光伏发电系统的整体配置与相关设计说明
第6章太阳能光伏发电系统的整体配置与相关设计本章主要介绍太阳能光伏发电系统的整体配置与设计，即各种电力电子设备、部件的配置选型和相关附属设施的设计。主要包括光伏控制器、交流逆变器的选型与配置，组件支架及固定方式的确定与基础设计，交流配电系统、防雷与接地系统的配置与设计，监控和测量系统的配置，直流配线箱及所用电缆的设计选择等。 6.1 太阳能光伏发电系统的整体配置 太阳能光伏系统的整体配置主要是根据上一章计算出的太阳能电池方阵和蓄电池容量，来合理地选配其他电力电子设备并根据需要和系统的大小决定各个相关附属设施的取舍，例如有些中小型光伏发电系统由于容量或者环境的因素，就可以不考虑配置防雷接地系统和监控测量系统等。 6.1.1太阳能光伏发电系统的配置构成 太阳能光伏发电系统完整的配置构成如图6-1所示。主要由太阳能光伏组件或方阵、直流接线箱、控制器、逆变器、交流配电箱（系统)、蓄电池组、防雷接地系统、监控测量系统等组成。其中,需要选配的容主要是：太阳能电池组件的形状和尺寸的确定、直流接线箱(成品)的选型、控制器的选型、逆变器的选型、交流配电柜（成品）的选型、蓄电池的选型、监控测量系统及其软件的选型及直流输送电缆的选型等。而需要设计的容主要有：太阳能电池组件或方阵固定支架和基础的设计、直流接线箱的设计、交流配电柜的设计、防雷接地系统的设计等。下面就先介绍选型配置部分的容。 图6-1太阳能光伏发电系统配置构成示意图 6.1.2 设备、部件的配置和选型 1.太阳能电池组件或方阵的形状与尺寸的确定 在上一章的太阳能电池组件或方阵的设计计算中，虽然根据用电量或计划发电量计算出了电池组件或整个方阵的总的容量和功率，确定了电池组件的串并联
太阳能热利用系统 课程设计..
淮海工学院 课程设计报告书 题目：《太阳能热利用系统》课程设计 项目12 学院：理学院 专业：光信息科学与技术 班级：光能101 姓名： X X 学号： 2013年12 月16 日
目录 一、设计资料提供与使用要求 (3) 二、依据标准 (3) 三、我市太阳能资源情况 (3) 四、太阳能系统设计方案 (4) 4.1、系统日耗热量、热水量计算 (4) 4.2、设计小时耗热量、热水量计算 (4) 4.3、太阳能热水系统集热面积的确定 (5) 4.4、太阳能集热器的安装方位和倾角 (5) 4.5、管材和附件 (6) 4.5.1、管材 (6) 4.5.2、附件 (6) 4.5.3 水泵选型 (7) 4.6、保温层厚度计算 (7) 4.7、集热器的连接 (8) 4.8、水箱的设计 (8) 4.9、辅助热源设计 (8) 五、系统运行控制及运行原理 (10) 5.1、运行控制 (10) 5.2、运行原理说明 (10) 5.3、工程保温水箱 (10) 5.4、太阳能热水工程智能控制系统 (11) 六、固件清单 (12)
设计说明 一、设计资料提供与使用要求： 根据图纸的要求，尽量在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能安装数量，要与整体工程验收标准相匹配，采用楼面太阳能集中集热，分户储能，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以分户电辅助加热为辅，太阳能外观颜色要与建筑外观颜色保持一致。 二、依据标准 系统严格安照以下国家标准进行设计 1、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》 2、GB47272-92《设备及管道保温技术通则》 3、GB/T20095-2006《太阳能热水系统性能评价规范》 4、GB/T4271-2007 《太阳能集热器性能实验方法》 5、GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》 6、0017-2003《钢结构设计规范》 7、B5009-2001《建筑结构载荷规范》 8、B50207-2002《屋面工程质量验收规范》 9、50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》 10、50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》 11、50303-2002《建筑电气安装工程施工质量验收规范》 12、50300《建筑工程施工质量验收统一标准》 三、我市太阳能资源情况 太阳能资源情况:江苏省连云港市处于暖温带南部，属于太阳能资源较丰富区，年日照时数在2500小时左右；水平面上太阳能辐照量为4200—5400MJ/㎡.a，年平均温度14.3℃。1月平均温度-0.4℃，极端低温-19.5℃：7月平均温度26.5℃，极端高温39.9℃。历年平均降水量920多毫米，常年无霜期为220天，主导风向为东南风。气象资料显示：连云港四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，每年大约紧有20-30天处于阳光不足状况状态。
太阳能集热器面积计算说明
太阳能集热器面积计算 1、前言 2005年笔者参与了由厦门市建设与管理局组织的《厦门市太阳能热利用与建筑一体化实施可行性报告》的课题研究，经过近一年的努力，调研、学习总结太阳能热水系统运用较好的云南、山东省份的工程经验，针对厦门太阳能资源及气候条件的实际情况，提出了在厦门地区太阳能热利用与建筑一体化的可行实施方案，课题针对不同的建筑形式提出了在厦门市太阳能利用推荐方案，对今后厦门市实施太阳能热利用与建筑一体化具有科学、实际的指导意义。近几年笔者多次参与厦门市太阳能试点工程的设计及专家论证会，并对工程进行跟踪调研，积累了一些经验。下面笔者就太阳能在民用建筑应用技术方面的设计要点进行阐述，供同行参考。中华太阳能 ２、我国目前太阳能热水系统应用技术现状 太阳能作为一种可持续使用的绿色能源，在我国已广泛开发使用，建设部根据国家可持续发展规律战略要求，已在民用建筑中积极推广使用太阳能热水器，并在全国范围内推广实施"阳光计划"。近年来，我国太阳能利用虽然取得了很好的节能效益，但在民用建筑中太阳能利用往往自成系统，作为建筑的后置设备安装和使用，即使是新建筑，也是简单的安装在屋面上。因为早期没有可执行的相关国家规范，太阳能热水器在建筑上布置极为随意，未预留管井，无位置随意占用烟道，集热器、热水箱的承载、防风、避雷等安全措施不健全，给城市景观、建筑的安全带来及不利的影响。笔者在参观昆明太阳能利用情况时，看到许多类似
的情况，已大大影响了市容市貌和建筑安全，致使国内有些城市禁止在建筑上安装太阳能热水器，并要求拆除已安装的太阳能热水器，这些都将制约太阳能热水系统在建筑中的利用。为使太阳能热水系统安全可靠、性能稳定，与建筑和周边环境协调统一，并规范太阳能热水系统的设计、安装和验收，推动太阳能热水系统在建筑中的利用，近年来国家先后出台了一系列相关规范和国标图集，有GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》、GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》、GB/T20095-2006《太阳热水系统性能评定规范》、国标图集06J908-6《太阳能热水器选用与安装》06SS128《太阳能集中热水系统选用与安装》….及省标J10807-2006《居住建筑与太阳能热水系统一体化设计、安装及验收规程》（以下简称省标J10807-20 06），以上标准都各具特色，特别是国标GB50364-2005是我国第一项 有关太阳能热水系统在建筑中应用的国家标准，为我国太阳能热水系统在建筑中推广应用提供了技术依据。 ３、民用建筑太阳能热水系统设计要点及主要设计步骤 《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中（以下简称GB50364-200 5）首先强调民用建筑太阳能热水系统设计应纳入建筑给排水设计中， 建筑给排水专业人员在太阳能企业技术人员的配合下，依据规范GB503 64-2005的要求，对太阳能热水系统进行设计，同时并应符合国家现行有关标准的要求。 3.1、民用建筑太阳能热水系统设计的基本条件：
太阳能热水器集中供热系统设计实例
太阳能热水器集中供热系统设计实例 作者：陈伟日期：2002-4-18 0 前言目前我国大力提倡环境保护和能源节约,使得太阳能技术得到长足的发展。家用太阳能热水器走进了千家万户。据资料显示:太阳能热水器具有节约常规能源、不会造成环境污染、使用方便、经济效益明显等优点。浙江省年平均日照量在2000h 以上,太阳能的利用具有很大的潜力。但是太阳能热水系统尚未纳入建筑给排水设计,造成住户在购买商品房后各自安装太阳能热水器,因没有统一的规划,使得布置上零零落落;且现在新建住宅取消屋顶生活水箱,采用变频泵供水,住户只好用塑料管沿外墙把冷水接至太阳能热水器,再沿外墙把热水引下,在外墙凿洞进入室内。由于所采用的塑料管颜色不一、管径各异,未采取可靠的固定措施,一遇大风随风摆动,极易造成事故;且水管如蜘蛛网般布在外墙面,墙面上千疮百孔,遇漏水,墙上水渍斑斑,严重影响市容市貌。针对上述情况,笔者考虑在住宅给排水设计时应把太阳能热水系统作为设计内容之一,以避免上述情况的出现。本文是太阳能热水器集中供热系统在住宅小区的设计应用情况,不足处敬请同行指正。 1 工程概况该住宅小区位于浙江省衡州市城东,分四期开发。前三期未考虑太阳能热水系统,住房出售后住户反映强烈,因安装热水器而引起的邻里纠纷不断。四期建筑面积万m2,都为6层带跃层住宅一梯两户,为坡屋顶。供水方式为小区消防生活水池-变频泵-用户,取消屋顶生活水箱。水池集中设置在小区绿化带内。结合前三期的经验,改变以往先建设后配套造成的重复施工、重复破坏,并相互抢占屋面、安装混乱的不合理做法。决定四期工程太阳能热水系统与主体同步设计、施工,并同步交付使用。设计中优化太阳能屋面热水器设置及循环水系统,有效利用屋面空间、科学选择热水器朝向、合理配管、充分发挥设备功效。 2 太阳能热水器的选型浙江省市场上太阳能热水器品牌繁多,所以选型是整个设计的关键。设计人员协同开发商本着如下原则选型:①生产厂家应具有多年的生产经验、技术力量雄厚,有完善的售后服务体制。②太阳能热水器贮水箱耐腐蚀、无毒、保温性能好、外形美观。③要求产品热效高、强度大、质地轻、设备运行可靠、故障少。④价格合理,以减少开发商的投资。经多方比较后,确定选用带卧式副水箱全自动型产品(坡屋顶式)。该型号适用于坡屋顶,克服了现有技术各种太阳能热水器重心高,在坡屋顶上安装困难等缺点,安全可靠、外形平整,成片安装整齐美观。安装贮水箱位置由建筑专业做相应处理。表1为该产品与浙江省家用太阳能热水器地方标准的比较情况,表2为该产品性能参数。表1 选定产品与省标比较表2 性能参数从表2中可以看出该产品具有以下优点: (1)集热效率高。外表面采用选择性Al一N/Al 吸收涂层,该涂层对太阳能吸收率高达以上,发射率＜内外管间真空度＜ 5×10-3Pa,空晒温度可达250℃左右;夏季水温可达90℃,冬季也能产生45℃以上热水。(2)保温性能好。该水箱保温层由高效保温材料聚苯乙烯与聚胶脂发泡而成,保温性能是普通聚苯乙烯泡沫板的3倍,能保温48h以上。(3)使用寿命长。产品外壳采用进口双涂彩板和不锈钢,防腐抗老化性能好。真空集热管采用特硬高砌硅玻璃制造,能承受压力和2.5cm冰雹,理论寿命为15年。
集热器面积选型计算过程
集热器面积的选型计算 长沙XXX 地产有限公司——XXX 一期项目：地理位置：纬度28°14′，经度113°06′，当地纬度倾角平面年平均日辐照量11061KJ/（㎡·d ）。 根据该建筑特点，使用间接式系统；按每日45℃总用水量1800㎏计，计算太阳能热水系统集热器面积及板式换热器面积： （1）直接系统集热器总面积可按下式计算 ) 1()(L cd f i end w w c J f t t C Q A ηη--= ………………………………（公式1） 式中： c A — 直接系统集热器总面积，㎡； w Q — 日均用水量，㎏，取1800㎏； w C — 水的定压比热容，KJ/㎏·℃，取4.187KJ/㎏·℃； end t — 储水箱内水的终止温度（用水温度），℃，取45℃； i t — 水的初始温度，℃，取15℃； f J — 当地集热器采光面上的年日均辐照量KJ/㎡，长沙取11061KJ/㎡； f — 太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用 户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%~80%，长沙取50%； cd η — 集热器的年平均集热效率；根据经验值宜为0.25~0.55，具体根据产 品的实际测试结果而定，取0.55； L η — 贮水箱和管路的热损失率；根据经验为0.10~0.20，取0.20； 经计算得：c A =23.23㎡。 （2）间接系统集热器总面积可按下式计算 )1(hx hx C L R C IN A U A U F A A +=……………………………（公式2）
式中： IN A — 间接系统集热器总面积，㎡； L R U F — 集热器总热损失系数，W/（㎡·℃）；对平板型太阳能集热器，宜 取4~6 W/（㎡·℃），取4.2 W/（㎡·℃）； hx U — 换热器传热系数，W/（㎡·℃），取2500W/（㎡·℃）； hx A — 换热器换热面积，㎡；公式3计算得：1.404㎡，实际取1.5㎡，型 号：BR01； c A — 直接系统集热器总面积，㎡；公式1计算得：23.23㎡。 经计算得：IN A =23.83㎡，实际安装面积为24㎡。 （3）公式2中，换热器换热面积换hx A 下式计算 j hx z r hx t U Q C A ?= ε………………………………………（公式3） 式中： r C — 热水系统的热损系数，r C =1.1~1.2，取1.2； z Q — 太阳能集热系统提供的热量，W ，公式4计算得：11700W ； ε — 结垢影响系数，ε=0.6~0.8，取0.8； hx U — 换热器传热系数，W/（㎡·℃），取2500W/（㎡·℃）； j t ? — 一般可根据集热器的性能确定，可取5~10℃，取5℃； 经计算得：hx A =1.404㎡。 （4）公式3中，太阳能集热系统提供的热量z Q 可按下式计算 Y i Z S C Q ???????= 36001000)t -t (ρq f k end r rd t …………（公式4） 式中： t k — 太阳辐照度时变系数，一般取1.5~1.8，取高限对太阳能利用率有利， 取1.8； f — 太阳能保证率，按照太阳能实际保证率计算，长沙取50%；
平板型太阳能集热器技术标准
平板型太阳能集热器技术标准 1 范围 本标准规定了胜强阳光公司平板型太阳能集热器的产品分类、标记、技术要求、标识包装等内容。 2 引用文件 GB/T 6424-2007 平板型太阳集热器技术条件 GB/T 4271-2007 平板型太阳集热器热性能试验方法 GB/T 26974-2011 平板型太阳能集热器吸热体技术要求 GB/T 12936-2007 太阳能热利用术语 GB/T 25969-2010 家用太阳能热水系统主要部件选材通用技术条件 GB/T 1800.1-2009产品几何技术规范（GPS）极限与配合第1部分：公差、偏差和配合的基础 GB/T 1804-2000 一般公差未注公差的线性和角度尺寸的公差 GB/T 1720-1979 漆膜附着力测定法 GB/T 1527-2006 铜及铜合金拉制管 GB/T 3190-2008 变形铝及铝合金化学成分 GB/T 6892-2006 一般工业用铝及铝合金挤压型材 GB/T 14846-2008 铝及铝合金挤压型材尺寸偏差 GB 5237.1-2008 铝合金建筑型材第1部分基材 GB 5237.2-2008 铝合金建筑型材第2部分阳极氧化型材 GB 5237.3-2008 铝合金建筑型材第3部分电泳涂漆型材 GB 5237.4-2008 铝合金建筑型材第4部分粉末喷涂型材 GB 15763.2-2005 建筑用安全玻璃第2部分：钢化玻璃 GB/T 2518-2008 连续热镀锌钢板及钢带 GB/T 14978-2008 连续热镀铝锌合金镀层钢板及钢带 GB/T 13448-2006 彩色涂层钢板及钢带试验方法 GB/T 3880.1-2012 一般工业用铝及铝合金板、带材第1部分：一般要求 GB/T 3880.2-2012 一般工业用铝及铝合金板、带材第2部分：力学性能 GB/T 3880.3-2012 一般工业用铝及铝合金板、带材第3部分：尺寸偏差 GB/T 26709-2011太阳能热水器用硬质聚氨酯泡沫塑料 GB/T 17795-2008 建筑绝热用玻璃棉制品 GB/T 24798-2009 太阳能热水系统用橡胶密封件 GB/T 11618.1-2008 铜管接头第1部分：钎焊式管件 GB/T 11618.2-2008 铜管接头第1部分：卡压式管件 GB/T 13384-2008 机电产品包装通用技术条件 GB/T 191-2008 包装储运图示标志 3 产品分类与标记 3.1产品分类
太阳能电池板参数
太阳能电池板的一组参数 最大标称功率Wp max (W)， 峰值电压Vmp(V)：峰值电压是在强光时的最高电压 峰值电流Imp(A) 开路电压V oc(V)：开路电压是电池板空载电压 工作电压：是电池板带上负荷时测得的电压 短路电流Isc(A) 尺寸Size(mm) 重量Weight(KGS) （峰值电压最高、开路电压次之、工作电压最低） 直流接线盒： 采用密封防水、高可靠性多功能ABS 塑料接线盒，耐老化防水防潮性能好；连接端采用易操作的专用公母插头，使用安全、方便、可靠。 工作温度：-40℃～+90℃ 使用寿命可达20 年以上，衰减小于20%。 问题集锦： 1、什么是太阳能电池？ 答：太阳能电池是基于半导体的光伏效应将太阳辐射直接转换为电能的半导体器件。 现在商品化的太阳能电池主要有以下几种类型：单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池，目前还有碲华镉电池、铜铟硒电池、纳米氧化钛敏化电池、多晶硅薄膜太阳能电池及有机太阳能电池等。 晶体硅（单晶、多晶）太阳能电池需要高纯度的硅原料，一般要求纯度至少是99. 99998%，也就是一千万个硅原子中最多允许2 个杂质原子存在。硅材料是用二氧化硅（SiO2，也就是我们所熟悉的沙子）作为原料，将其熔化并除去杂质就可制取粗级硅。从二氧化硅到太阳能电池片，涉及多个生产工艺和过程，一般大致分为：二氧化硅—> 冶金级硅—>高纯三氯氢硅—>高纯度多晶硅—>单晶硅棒或多晶硅锭—>硅片—>太阳能电池片。 2、什么是单晶硅太阳能电池板？ 答：单晶硅太阳能电池片主要是使用单晶硅来制造，与其他种类的太阳能电池片相比，单晶硅电池片的转换效率最高。在初期，单晶硅太阳能电池片占领绝大部份市场份额，在1998 年后才退居多晶硅之后，市场份额占据第二。由于近几年多晶硅原料紧缺，在2004 年之后，单晶硅的市场份额又略有上升，现在市面上看到的电池有单晶硅居多。单晶硅太阳能电池片的硅结晶体非常完美，其光学、电性能及力学性能都非常的均匀一致，电池的颜色多为黑色或深色，特别适合切割成小片制作成小型的消费产品。单晶硅电池片在实验室实现的转换效率为24.7%.普通商品化的转换效率为10%-1 8%。单晶硅太阳能电池片因为制作工艺问题，一般其半成硅锭为圆柱进，然后经过切片->清洗->扩散制结->去除背极->制作电极->腐蚀周边->蒸镀减反射膜等工蕊制成成品。一般单晶硅太阳能电池四个角为圆角。单晶硅太阳能电池片的厚度一般为200uM- 350uM 厚，现在的生产趋势是向超薄及高效方向发展，德国太阳能电池片厂家已经证实40uM 厚的单晶硅可达到20%的转换效率。 3、什么是多晶硅太阳能电池板？ 答：在制作多晶硅太阳能电池时，作为原料的高纯硅不是再提纯成单晶，而是熔化浇铸成正方形的硅锭，然后再加工单晶硅一样切成薄片和进行类似的加工。多晶硅从其表面很容易进行辨认，硅片是由大量不同大小的结晶区域组成（表面有晶体结晶状），其发电机制与单晶相同，但由于硅片由多个不同大小、不同取向的晶粒组在，其晶粒界面处光电转换易受到干扰，因而多晶硅的转换效率相对较低，同时，多晶硅的光