12太阳能热水器系统工程设计培训-杨金良

1、太阳热水系统设计知识讲座太阳热水系统设计知识讲座 主讲人：杨金良主讲人：杨金良 单单 位：北京北方赛尔太阳能工程技术有限公司位：北京北方赛尔太阳能工程技术有限公司 主要内容主要内容 1 1、太阳热水系统的组成、太阳热水系统的组成 2 2、太阳热水系统的分类、太阳热水系统的分类 3 3、太阳热水系统的设计的主要方面、太阳热水系统的设计的主要方面 4 4、太阳热水系统的设计的详细内容、太阳热水系统的设计的详细内容 太阳热水系统的组成太阳热水系统的组成 n设备与管道支架设备与管道支架 n太阳集热器太阳集热器 n贮水箱贮水箱 n管路、泵、阀管路、泵、阀 n设备防腐与保温设备防腐与保温 n自动控制系统自

2、动控制系统 n辅助能源设备辅助能源设备 太阳热水系统的分类太阳热水系统的分类 序 号 分类特征 系统类型 类型1类型2类型3 1 按贮水箱内水被加热的方式 直接系统间接系统 2按传热工质的流动方式 自然循环系统强制循环系统直流系统 3按传热工质与大气相通 敞开系统开口系统封闭系统 4按系统有无辅助热源分类纯太阳能加热系统带辅助热源系统 5按太阳集热器内介质状况充满系统回流系统 6按太阳集热器的类型平板型系统真空管系统 太阳热水系统设计的主要方面太阳热水系统设计的主要方面 n1、用户情况与要求、用户情况与要求 n2、系统运行方式确定、系统运行方式确定 n3、太阳集热器选型、太阳集热器选型 n4、

3、太阳集热器面积确定、太阳集热器面积确定 n5、贮水箱设计、贮水箱设计 n6、辅助热源选择与系统设计、辅助热源选择与系统设计 n7、系统布局、系统布局 n8、太阳集热器倾角与前后排间距确定、太阳集热器倾角与前后排间距确定 n9、泵、阀及管路选型与管路系统设计、泵、阀及管路选型与管路系统设计 n10、电气控制系统设计、电气控制系统设计 n11、管路与设备的保温与防冻、管路与设备的保温与防冻 n12、系统安全防护（防雷、系统安全防护（防雷/防雨防雨/防漏电防漏电/防腐蚀防腐蚀/抗风雪等）抗风雪等） 用户情况与要求（用户情况与要求（1 1） -原始资料收集原始资料收集 （1）用户所处地理位置和环境条件

4、）用户所处地理位置和环境条件 n （2）水源情况）水源情况 n （3）电力供应情况）电力供应情况 n （4）安装场地情况）安装场地情况 n 以上内容有些可以通过查资料获得，有些则以上内容有些可以通过查资料获得，有些则 必须向用户了解，才能弄清楚。但必须向用户了解必须向用户了解，才能弄清楚。但必须向用户了解 有无特殊情况，如安装现场是否在风口、易发生雷有无特殊情况，如安装现场是否在风口、易发生雷 击的地方等。击的地方等。 用户情况与要求（用户情况与要求（2 2） -用太阳能系统的要求用太阳能系统的要求 n（1）安装太阳能系统的用途）安装太阳能系统的用途 用于生活热水供应/工业用热水/游泳池加热/

5、采暖、制冷等。 太阳能全年工作/季节性工作 n（2）用水方式）用水方式 n定时用热水/全天24 小时用热水 n用水温度/全天总用水量/用水流量/用水压力。 n（3）辅助能源情况）辅助能源情况 n是否要求配置辅助能源/配置辅助能源的种类（电/燃油/燃气/蒸汽/暖气/热泵等） n如果使用原有的辅助能源设备，应了解设备的型号、类别，供热方式等。 n（4）其它要求）其它要求 管理方式，有无专人管理/是否要求全自动控制/是否要求自动计量计费等。 用户情况与要求（用户情况与要求（3 3） -原始资料核实原始资料核实 n 太阳能系统的技术性很强，也比较专业，并非 所有的用户都能十分全面、清楚地表达其要求。有

6、有 些用户所表达的要求与其实际上真正的需要不一致些用户所表达的要求与其实际上真正的需要不一致; ; 有些用户所提的要求可能无法实现。有些用户所提的要求可能无法实现。因此，设计人 员必须对用户所提供的情况进行分析判断，如果可 能，应进行现场考察核实，以便掌握真实客观的第 一手资料。 n 在了解了实际情况后，设计人员应将其了解的 情况向用户反馈。双方认可后，设计人员才能根据 双方已经确认的设计条件和要求进行设计。 用户情况与要求（用户情况与要求（4 4） -个人体会个人体会 n1、要有为用户负责的态度去做这件事，而不 是一味的唯用户是是是 n2、要引导用户，公正客观地向用户解释清楚 n如：只要装了

7、太阳能，就能100%解决你的问题。 n3、 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1 1） -基本的运行方式基本的运行方式 以加热介质的流动方式分 1、自然循环系统 2、强制循环系统 3、直流系统 实际应用的太阳热水系统是以上某一种实际应用的太阳热水系统是以上某一种 基本运行方式为主的多种运行方式的组合，由基本运行方式为主的多种运行方式的组合，由 于现场的情况不同，用户的要求不同，因此，于现场的情况不同，用户的要求不同，因此， 组合的形式也多种多样组合的形式也多种多样 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（2 2） -自然循环系统自然循环系统 n自然循环系统的两大类

8、别 n类型一：类型一： n 由水箱、支架、管路和多个集热器等部件在工 程现场连接成一个较大的自然循环系统。 n类型二：类型二： n 以多台家用太阳热水器组成的热水系统。由于 每台家用太阳热水器实际上也是一个小型的自然循 环系统，因此，这种设计方式也属于以自然循环系 统中的一类 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（2 2） -自然循环系统自然循环系统(1-1)(1-1) 多个集热器与一个水箱连接组成的系统多个集热器与一个水箱连接组成的系统 自然循环系统的优点是不需要外来动力，依靠 系统流体本身的密度差自动循环。但自然循环系统 的循环水箱必须高于集热器，由于系统流体本身的 密度差形

9、成的动力很小，因此必须采取多种措施减 小系统循环阻力。如：选用较大的管径，管路尽量 短，尽量少拐弯，防止出现反坡，造成气堵等。 因此，自然循环系统的规模一般较小，较大规 模的自然循环系统常常分解成多个并联的小系统 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（3 3） -自然循环系统自然循环系统(1-2)(1-2) 落水使用的系统 n1、在白天太阳能加热期间， 由于水箱内的水温达不到使 用温度，所以不能使用。 n2、储热水箱上部水温高，下 部水温低，若水箱下部水温 未达到使用温度，则使用热 水时，需将下部未达到温度 的温水放掉，才能用上部达 到温度的热水，因此存在能 量和水资源的浪费问题

10、 水 箱 自 来 水 集 热 器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（4 4） -自然循环系统自然循环系统(1-3)(1-3) 顶水使用的系统 1、使用时，冷水从水箱下部进入 水箱，而将热水从上部顶出。 2、避免了落水系统的缺点，可以 随时使用热水，而且冷水上水也 是自动完成，因此管理也很方便。 3、如果冷水供应慢，热水下水快， 就会造成断断续续出热水 4、如果没有冷水，就无法将热水 顶出。 5、存在冷热水混水问题，造成热 水使用率下降。 自 来 水 水 箱 补 水 箱 集 热 器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（5 5） -自然循环系统自然循环系统(1-4

11、)(1-4) 定温放水形式的自然循环系统 1、当循环水箱上部水温达 到设定温度时，热水出 水管上的电磁阀自动打 开，热水自动流入另外 一个储热水箱，同时， 冷水自动补入循环水箱 下部。当循环水箱上部 水温低于设定温度时， 电磁阀自动关闭。 2、这种系统必须解决储热 水箱水满溢流的问题 自来水 循环 水箱 M 储水箱 补水箱 集热器 感 温 头 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（6 6） -自然循环系统自然循环系统(1-5)(1-5) n带辅助加热的自然循环系统带辅助加热的自然循环系统 1、当阴雨天或太阳能不足 时，用辅助能源将水箱内 的水加热到所需温度。辅 助能源系统可以用电

12、加热， 也可以用蒸汽加热， 还 可以用燃油（气）锅炉加 热。 2、带辅助加热的自然循环 系统，可以解决仅靠太阳 能加热存在的热水供应受 天气影响的问题，达到天 天有热水供应 水 箱 M 自 来 水 蒸 汽 电 加 热 锅 炉 感 温 头 集 热 器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（7 7） -自然循环系统自然循环系统(1-6)(1-6) 共用一个储热水箱的系统共用一个储热水箱的系统 可以解决因一个系统采光面积过大，造成 管径过大，不便安装的问题。 自 来 水 水 箱 集 热 器 集 热 器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（8 8） -自然循环系统自然循环

13、系统(2-1)(2-1) 以多台家用热水器组成的系统以多台家用热水器组成的系统 采用多台家用太阳热水器串并联的方式，组成一个较大采用多台家用太阳热水器串并联的方式，组成一个较大 的太阳热水系统。这种系统实际上是把单个自然循环系统表的太阳热水系统。这种系统实际上是把单个自然循环系统表 转化、工厂化生产转化、工厂化生产。 优点： 1、安装简单，施工方便，一般不需储热水箱，因此也省去了因储热水箱的 承重、安放、吊装或制作带来的麻烦； 2、工程成本相对较低。 缺点： 1、多个小储热水箱带来的管理和用水不便； 2、多个小储热水箱单位体积的散热面积是大水箱的好几倍甚至十几倍，在 同等保温条件下，小水箱的散

14、热量明显较大 3、辅助加热系统不便与整个系统匹配等 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（9 9） -自然循环系统自然循环系统(2-2)(2-2) 多台家用热水器并联组成的系统多台家用热水器并联组成的系统 n1 1、使用：将家用热水器充满冷水，白天经过太阳能加热后，每个水箱内的水温都达、使用：将家用热水器充满冷水，白天经过太阳能加热后，每个水箱内的水温都达 到了使用温度，下午或晚上从水箱下部落水法用水。使用结束后，再重新加满冷水。到了使用温度，下午或晚上从水箱下部落水法用水。使用结束后，再重新加满冷水。 n2 2、缺点：、缺点： na)a)水箱上部水温高，下部水温低，若水箱下部水

15、温未达到使用温度，需将下部未达到水箱上部水温高，下部水温低，若水箱下部水温未达到使用温度，需将下部未达到 温度的温水放掉，才能用上部的热水，存在能量和水资源的浪费问题温度的温水放掉，才能用上部的热水，存在能量和水资源的浪费问题. . b b）各个家用热水器上冷水时的水力不易平衡，会出现有些热水器已经溢流，还有一各个家用热水器上冷水时的水力不易平衡，会出现有些热水器已经溢流，还有一 些还没上满冷水的问题些还没上满冷水的问题 自 来 水 家用热水器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1010） -自然循环系统自然循环系统(2-3)(2-3) 多台家用热水器并联顶水使用的系统多台家

16、用热水器并联顶水使用的系统 1、使用：冷水从每台家用热水器水箱下部进入，而将热水从上部顶出。 可随时用热水，冷水上水也是自动完成，因此管理很方便。 2、缺点： a) 如果冷水供应慢，热水下水快，就会造成断断续续出热水 b) 如果没有冷水，就无法将热水顶出。 C) 存在冷热水混水问题，造成热水使用率下降。 自 来 水 补水箱 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1111） -自然循环系统自然循环系统(2-4)(2-4) 多台家用热水器串、并联组成的定温放水系统多台家用热水器串、并联组成的定温放水系统 1 1、使用：当最后一台热水器水温达到设定温度时，电磁阀自动打开，热水流入另外一

17、、使用：当最后一台热水器水温达到设定温度时，电磁阀自动打开，热水流入另外一 个大的储热水箱，同时，冷水从第一台热水器补入，依次将热水顶入下一台水箱；个大的储热水箱，同时，冷水从第一台热水器补入，依次将热水顶入下一台水箱； 当最后一台热水器水箱上部热水出口处的水温低于设定温度时，电磁阀自动关闭。当最后一台热水器水箱上部热水出口处的水温低于设定温度时，电磁阀自动关闭。 2 2、缺点：、缺点：a)a)需解决储热水箱水满溢流的问题。需解决储热水箱水满溢流的问题。 b b）单个水箱的温水蓄存了较多的有用能量，从而造成了能量浪费单个水箱的温水蓄存了较多的有用能量，从而造成了能量浪费。 自 来 水 储 水

18、箱 M 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1212） -自然循环系统自然循环系统(2-5)(2-5) 多台承压家用热水器串、并联组成的系统多台承压家用热水器串、并联组成的系统 1、使用：冷水从第一台热水器进入，依次将前台热水器的温水顶入下台 热水器，从而使前后的热水器形成了温度差。第一台热水器温度最低， 最后一台热水器温度最高。当最后几台热水器水箱内的水温温度低于 设定值时，电辅助加热自动启动。这种系统能保证随时使用热水。 2、缺点：辅助加热贮存的热水有限，当阴雨天时，热水不能保证供应 自 来 水 承压家用热水器 电加热电加热 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方

19、式（1313） -强制循环系统强制循环系统 n优点优点| | 1、系统的动力来自于循环水泵，单个系统可以不受采光面积的 限制，可以做到上百甚至上千平方米； 2、储热水箱放置位置不受限制，可以根据现场情况，摆放在任 一安全的位置。 n缺点缺点 1、需要配置循环水泵、电控装置等，工程成本较高； 2、应注意选用可靠的控制系统，以确保系统运行得可靠性； 3、要求较高的施工技术。 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1414） -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（1)1) 普通的强迫循环系统普通的强迫循环系统 1、系统的循环水泵可以选 用温差/光照/定时任一控 制器控制； 2、温

20、差控制是最合理的循 环方式，近年来被较多地 采用； 3、光照控制常用于需要大 流量的游泳池太阳能加热 和太阳能温水养殖系统； 4、定时控制用于比较简 易的系统。 感 温 头 自 来 水 储 热 水 箱 循 环 泵 集 热 器 排 气 控 制 器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1515） -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（2)2) 定温循环系统定温循环系统 n1、循环水泵受温控器控制。当 集热器的出口温度达到设定温 度时，循环水泵自动启动，将 水箱下部的冷水泵入集热器， 同时将集热器内达到设定温度 的热水顶入储热水箱上部； n2、采用定温循环和顶水用水方 式，可以

21、使系统实现随时使用 热水。 n3、存在当储热水箱内的水温全 部达到温控仪设定水温时，循 环水泵将一直循环的问题 定 温 控 制 器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1616） -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（3)3) 辅助加热强制循环系统辅助加热强制循环系统 1、当太阳能不足时，用辅 助能源（电/燃油/燃气/ 蒸汽）将水箱内的水加热 到所需温度。 2、可以解决阴雨天热水供 应不足的问题。 锅 炉 蒸 汽 电 加 热 控 制 器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1616） -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（4)4) 太阳能常压太阳能常

22、压/ /水箱承压间接系统水箱承压间接系统 1 1、在太阳能系统中设置了一个回流、在太阳能系统中设置了一个回流 水箱，循环水泵将回流水箱内的水箱，循环水泵将回流水箱内的 热水泵入换热器换热后，被送到热水泵入换热器换热后，被送到 太阳集热器加热，然后又会到回太阳集热器加热，然后又会到回 流水箱，构成了开路循环回路。流水箱，构成了开路循环回路。 2 2、开路循环回路的循环介质容易蒸、开路循环回路的循环介质容易蒸 发散失，利用回流水箱可以很方发散失，利用回流水箱可以很方 便地添加循环介质。这种系统解便地添加循环介质。这种系统解 决了不能承压的集热器在承压热决了不能承压的集热器在承压热 水供应系统上的应

23、用问题；水供应系统上的应用问题； 3 3、这种系统太阳能加热系统的循环、这种系统太阳能加热系统的循环 介质可以采用普通的水介质可以采用普通的水。 暖气换热器 回 流 水 箱 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1717） -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（5)5) 太阳能承压太阳能承压/ /水箱常压间接系统水箱常压间接系统 1、太阳能加热的一次回路采 用防冻液作为循环介质，解 决了一次回路循环系统防冻 和防垢的问题。热水供应为 开路系统的间接换热强制循 环系统。 2、这类系统适合于高寒地区 全年使用的大规模平板太阳 热水系统 压 力 表 膨 胀 罐 换 热 器 温 差

24、 控 制 器 排 气 泄 压 阀 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1818） -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（6)6) 太阳能常压太阳能常压/ /水箱常压间接系统水箱常压间接系统 1、太阳能加热回路采用防冻液作为 循环介质，解决了一次回路循环 系统防冻和防垢的问题。贮热水 箱为常压系统。可在高寒地区使 用，并比承压系统显著降低工程 成本、且安全可靠。 2、系统配有辅助加热。 3、该系统可用于别墅太阳能系统 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（1919） -强制循环系统常见形式强制循环系统常见形式（7)7) 太阳能承压太阳能承压/ /水箱承压间接系

25、统水箱承压间接系统 1、太阳能加热回路采用防冻液作为 循环介质，解决了一次回路循环系 统防冻和防垢的问题。热水供应系 统为承压系统，利用自来水的压力 将水箱中的热水自动顶出，实现了 “开阀门用水，关阀门走人”的傻 瓜化管理。 2、系统配有辅助加热。 3、该系统可用于别墅太阳能系统。 温 差 控 制 器 泄 压 阀 换 热 器 压 力 表膨 胀 罐 排 气 安 全 阀 换 热 器 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（2020） -直流系统直流系统 n优点：优点： 1 1、该系统可随时将达到设定温度的热水顶入储水箱储存。水、该系统可随时将达到设定温度的热水顶入储水箱储存。水 箱内储

26、存的是达到温度的热水。可以实现随时使用热水。箱内储存的是达到温度的热水。可以实现随时使用热水。 2 2、储热水箱可以根据现场情况，摆放在任一安全的位置。、储热水箱可以根据现场情况，摆放在任一安全的位置。 n缺点：缺点： 1 1、定温放水系统需要解决储热水箱水满溢流的问题；、定温放水系统需要解决储热水箱水满溢流的问题； 2 2、同时也需要配置控温装置等。工程成本较高；、同时也需要配置控温装置等。工程成本较高； 3 3、应注意选用可靠的控制装置，以确保系统运行的可靠性。、应注意选用可靠的控制装置，以确保系统运行的可靠性。 4 4、要求较高的施工技术。要求较高的施工技术。 太阳能系统常见的运行方式（

27、太阳能系统常见的运行方式（2121） -直流系统常见形式直流系统常见形式（1)1) 单一直流式定温系统单一直流式定温系统 1、当集热器内的水温达到设 定温度时，电磁阀打开， 冷水进入集热器，并将达 到设定温度的热水顶入储 热水箱。 2、单一的直流式定温放水太 阳热水系统存在储热水箱 水满溢流的问题，水满时 必须将冷水关闭，以防止 储热水箱溢流。 集 热 器 自来水 感 温 头 温 控 仪 储 热 水 箱 排 气 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（2222） -直流系统常见形式直流系统常见形式（2)2) 定温定温/ /温差循环系统温差循环系统 1 1、当水箱满水位时，冷水管路、

28、当水箱满水位时，冷水管路 上的电磁阀自动关闭，系统上的电磁阀自动关闭，系统 自动转入温差循环。自动转入温差循环。 2 2、该系统不仅解决了储热水箱、该系统不仅解决了储热水箱 水满溢流的问题，还充分利水满溢流的问题，还充分利 用了太阳能。用了太阳能。 水 位 探 头 控 制 仪 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（2323） -直流系统常见形式直流系统常见形式（3)3) 辅助加热定温辅助加热定温/ /温差循环系统温差循环系统 1 1、先利用太阳能加热；、先利用太阳能加热； 2 2、当太阳能产热水不足时，、当太阳能产热水不足时， 用辅助能源补充热水，确用辅助能源补充热水，确 保全天

29、保全天2424小时热水供应。小时热水供应。 3 3、广泛用于宾馆、饭店等要、广泛用于宾馆、饭店等要 求求2424小时供热水的单位小时供热水的单位。 锅 炉 控 制 仪 太阳能系统常见的运行方式（太阳能系统常见的运行方式（2424） -直流系统常见形式直流系统常见形式（4)4) 程序控制的全自动供水系统程序控制的全自动供水系统 1 1、控制器（、控制器（PLCPLC编程）可根据编程）可根据 系统集热器的水温、水箱水系统集热器的水温、水箱水 温、水位、管路水温等信号，温、水位、管路水温等信号， 依照事先设计好的程序，实依照事先设计好的程序，实 现定温、满水位温差循环、现定温、满水位温差循环、 太阳

30、能不足辅助加热、低水太阳能不足辅助加热、低水 位保护、任意时间自动控制位保护、任意时间自动控制 等功能，并可远传、监视等。等功能，并可远传、监视等。 2 2、 未来的发展方向，近年来未来的发展方向，近年来 已被更多地采用。已被更多地采用。 电 加 热 程 序 控 制 太阳能运行方式设计与选择原则太阳能运行方式设计与选择原则 1 1、上述列举了十几种方式，实际设计中还有其它更多的方式。、上述列举了十几种方式，实际设计中还有其它更多的方式。 但所有这些运行方式，都是根据自然循环、强迫循环和直流但所有这些运行方式，都是根据自然循环、强迫循环和直流 定温系统的原理，结合实际情况设计的。定温系统的原理，

31、结合实际情况设计的。 GB/T18713GB/T18713规定：规定： 系统运行方式应根据用户基本条件、用户的使用需求及集热系统运行方式应根据用户基本条件、用户的使用需求及集热 器与储热水箱的相对安装位置等因素综合加以确定。器与储热水箱的相对安装位置等因素综合加以确定。 2 2、一般来说，较小面积的系统，、一般来说，较小面积的系统， 如果水箱可高置，多采用自如果水箱可高置，多采用自 然循环系统；较大面积和水箱不能高置的系统，多采用强制然循环系统；较大面积和水箱不能高置的系统，多采用强制 循环系统；需要循环系统；需要2424小时或白天需要使用热水的，多采用直流小时或白天需要使用热水的，多采用直流

32、 系统；每天都需要热水的，应配置辅助加热系统。系统；每天都需要热水的，应配置辅助加热系统。 3 3、目前国内的太阳能热水系统多采用开式系统，别墅型太阳、目前国内的太阳能热水系统多采用开式系统，别墅型太阳 能热水系统多采用闭式承压二次回路系统。能热水系统多采用闭式承压二次回路系统。 太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位 -太阳集热器选型（太阳集热器选型（1） 集热器类型的选择主要考虑下列因素：集热器类型的选择主要考虑下列因素： 1 1、当地的地理位置；、当地的地理位置； 2 2、环境温度；、环境温度； 3 3、全年的使用时间；、全年的使用时间； 4 4、使用水温；、使用水温； 5 5

33、、投资与收益等因素。、投资与收益等因素。 1 1、在不结冰地区全年使用或虽是结冰地区，但仅在春、夏、在不结冰地区全年使用或虽是结冰地区，但仅在春、夏、 秋季不结冰的时候使用时，一般选择平板集热器。秋季不结冰的时候使用时，一般选择平板集热器。 2 2、结冰地区全年使用的，不需要承压运行的，除高寒地区外，、结冰地区全年使用的，不需要承压运行的，除高寒地区外， 均可选用全玻璃真空管集热器。均可选用全玻璃真空管集热器。 3 3、高寒地区全年使用的，可选择热管集热器，也可选择各种金、高寒地区全年使用的，可选择热管集热器，也可选择各种金 属流道式真空管集热器，做成双回路系统属流道式真空管集热器，做成双回路

34、系统 太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位 -太阳集热器选型（太阳集热器选型（2） 平板型真空管型 流 道 式 平 板集热器 热 管 式 平 板集热器 玻 璃 真 空 管集热器 热 管 真 空 管集热器 金属流道真 空管集热器 抗冻性不 抗 冻 ， 板芯易冻 抗冻零下20 以上抗冻 抗冻防冻液 介质抗冻 承压性能承压承压不能承压承压承压 热水温度60以 下 热水 60以下 热水 90以下 热水 80 以下 热水 80以下 热水 热性能中 低 温 区 热性能好 比 流 道 式 平板差 中 温 区 热 性能好 比 全 玻 璃 管稍差 比 全 玻 璃 管稍差 质量稳定性 好取决热管取决于

35、 真空管 取 决 真 空 管和热管 取决于 真空管 经济性造价低比 流 道 式 平板高 造价较高比 全 玻 璃 式高 比 全 玻 璃 管高 太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位 -太阳集热器朝向与倾角（太阳集热器朝向与倾角（1） 1 1、集热器朝向与倾角的确定主要使集热器得到最大的太阳辐射能。、集热器朝向与倾角的确定主要使集热器得到最大的太阳辐射能。 当采光面与太阳光线垂直时，就能得到最大的太阳辐射能当采光面与太阳光线垂直时，就能得到最大的太阳辐射能 2 2、对于跟踪式太阳集热器，通过自动跟踪使集热器的采光面与太阳、对于跟踪式太阳集热器，通过自动跟踪使集热器的采光面与太阳 的入射光

36、线垂直就可以。但跟踪装置复杂，成本太高，一般采用的入射光线垂直就可以。但跟踪装置复杂，成本太高，一般采用 固定朝向与倾角。固定朝向与倾角。 3 3、对于固定式集热器，为了得到最大的太阳辐射量，应使当地正午、对于固定式集热器，为了得到最大的太阳辐射量，应使当地正午 的太阳光线与集热器的采光面垂直。因此，对于在北半球使用的的太阳光线与集热器的采光面垂直。因此，对于在北半球使用的 集热器，应正南放置。集热器，应正南放置。 4 4、考虑到早上气温低，易有雾，光照不好，而下午气温高，一般光、考虑到早上气温低，易有雾，光照不好，而下午气温高，一般光 照较好，因此也可将集热器正南偏西照较好，因此也可将集热器

37、正南偏西5 5放置，使集热器在下午能放置，使集热器在下午能 得到更多的太阳辐射能。得到更多的太阳辐射能。 太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位 -太阳集热器朝向与倾角（太阳集热器朝向与倾角（2） 从上图可以得出：当太阳光线与集热器的采光面垂直时，集热 器倾角与当地纬度角以及太阳赤纬角有如下关系： = 水 平 面 集 热 面 水 平 面 集 热 面 太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位 -太阳集热器朝向与倾角（太阳集热器朝向与倾角（3） 1、当全年使用时,可认为全年的平均赤纬角为0， = = 2、当侧重于夏季使用时,可认为该期间的平均赤纬角为10， = = -10 3、当

38、侧重于冬季使用时,可认为该期间的平均赤纬角为-10， = = +10 日日 期期 1.171.172.152.153.163.164.154.155.155.156.116.117.177.178.178.179.169.16 10.1610.1611.1511.1512.1112.11 值值 -21-21-13-130 0101019192323212113130 0-10-10-19-19-23-23 全年各月代表日太阳赤纬角的近似值全年各月代表日太阳赤纬角的近似值 太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位 -太阳集热器朝向与倾角（太阳集热器朝向与倾角（4） 1 1、当真空管集热器

39、南北竖放时，具有日自动跟踪功能。在相邻两支真空管、当真空管集热器南北竖放时，具有日自动跟踪功能。在相邻两支真空管 不发生光线遮挡时，无论太阳是在东、西任何位置，有效采光面积都一不发生光线遮挡时，无论太阳是在东、西任何位置，有效采光面积都一 样。但当样。但当大于临界夹角大于临界夹角0 0时，相邻的真空管之间将产生光线遮挡。时，相邻的真空管之间将产生光线遮挡。 由于真空管集热器南北竖放时，不具有季节自动跟踪功能，因此，集热由于真空管集热器南北竖放时，不具有季节自动跟踪功能，因此，集热 器的倾角仍应按上述推论确定。器的倾角仍应按上述推论确定。 2 2、当真空管集热器东西横放时，具有季节自动跟踪功能，

40、无论太阳是在南、当真空管集热器东西横放时，具有季节自动跟踪功能，无论太阳是在南、 北回归线之间任何位置，有效采光面积都一样。但为了保证在全年时间北回归线之间任何位置，有效采光面积都一样。但为了保证在全年时间 内，相邻两支真空管不发生光线遮挡，集热器的倾角应满足下列条件内，相邻两支真空管不发生光线遮挡，集热器的倾角应满足下列条件 23 2327+ 27+ - -0 + +023232727 式中：式中：232327 27 表示太阳在南北回归线时的赤纬角的绝对值；表示太阳在南北回归线时的赤纬角的绝对值； 0 0 相邻的真空管之间产生光线遮挡的临界夹角相邻的真空管之间产生光线遮挡的临界夹角 太阳集热

41、器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位 -太阳集热器朝向与倾角（太阳集热器朝向与倾角（5） ：阳光入射线在集热器横截面上的投影与真空管法线方向的夹角。当 大于临界夹角0时，相邻的真空管之间产生光线遮挡。 0计算公式为：0= = cos-1 （ D1+ D2）/2B 式中：D1 D2分别为真空管内、外管的直径，如：D1=37mm，D2=47mm。 B相邻两支真空管之间的中心距 漫反射板 0 0 0 太阳集热器选型与摆放方位太阳集热器选型与摆放方位 -太阳集热器朝向与倾角（太阳集热器朝向与倾角（6） 以上关于集热器倾角的推论，没有考虑各地不同季节天气的影响。以上关于集热器倾角的推论，没有考虑各地

42、不同季节天气的影响。 实际上，不同地方在不同季节的实际太阳辐照量是不同的。实际上，不同地方在不同季节的实际太阳辐照量是不同的。 a)a)某一地方在每年的某一季节，总是雨季，太阳辐射量相对很少，在此某一地方在每年的某一季节，总是雨季，太阳辐射量相对很少，在此 时段内，即使太阳光线与集热器采光面垂直，也得不到太多的太阳辐时段内，即使太阳光线与集热器采光面垂直，也得不到太多的太阳辐 射能；而在另一季节，经常是晴朗天气，太阳辐射量相对较多，在此射能；而在另一季节，经常是晴朗天气，太阳辐射量相对较多，在此 时段内，由于太阳光线与集热器采光面不垂直，从而失去了得到较多时段内，由于太阳光线与集热器采光面不垂

43、直，从而失去了得到较多 太阳辐射能的机会。太阳辐射能的机会。 b)b)在太阳辐射较强的季节，热水过剩，而太阳辐射较少的季节，热水不在太阳辐射较强的季节，热水过剩，而太阳辐射较少的季节，热水不 足，因此可以让太阳辐射较少的季节尽可能多地吸收辐射能足，因此可以让太阳辐射较少的季节尽可能多地吸收辐射能 确定集热器倾角最理想的方法是综合考虑当地各确定集热器倾角最理想的方法是综合考虑当地各 时段的太阳辐照量和热水使用需求等因素，求出在时段的太阳辐照量和热水使用需求等因素，求出在 满足使用需求的条件下，在整个使用期内能得到最满足使用需求的条件下，在整个使用期内能得到最 大太阳辐射量的集热器倾角值。大太阳辐

44、射量的集热器倾角值。 太阳集热器面积确定太阳集热器面积确定 -确定原则确定原则 1 1、理论上，集热器面积应根据用户所需热负荷来确定。在不、理论上，集热器面积应根据用户所需热负荷来确定。在不 考虑投资考虑投资/ /场地等因素时，太阳能系统得到的有用能量应等场地等因素时，太阳能系统得到的有用能量应等 于用户所需要的热负荷能量。于用户所需要的热负荷能量。 2 2、从系统投资和使用效果两方面综合考虑确定、从系统投资和使用效果两方面综合考虑确定 当全年使用时，以满足春秋季使用为原则当全年使用时，以满足春秋季使用为原则 季节使用时，以满足季节使用为原则季节使用时，以满足季节使用为原则 3 3、根据现场实

45、际摆放情况确定、根据现场实际摆放情况确定 当现场太阳集热器摆放场地受到限制时，以现场实际当现场太阳集热器摆放场地受到限制时，以现场实际 的摆放面积作为设计面积，不足部分，由辅助加热补充的摆放面积作为设计面积，不足部分，由辅助加热补充 4 4、以投资能力确定系统集热器面积、以投资能力确定系统集热器面积 当资金不足时，可以投资能力确定系统规模。可以将当资金不足时，可以投资能力确定系统规模。可以将 工程分成一期二期来考虑，以解决资金问题工程分成一期二期来考虑，以解决资金问题 太阳集热器面积确定太阳集热器面积确定 -注意事项注意事项 1 1、注意不同产品的集热效率不同；、注意不同产品的集热效率不同；

46、2 2、注意灰尘的影响，一般在、注意灰尘的影响，一般在0.900.900.980.98； 3 3、注意管路和水箱散热的影响，在、注意管路和水箱散热的影响，在0.900.900.950.95； 4 4、注意系统加热方式的影响、注意系统加热方式的影响 间接系统在间接系统在0.900.900.950.95； 5 5、注意太阳能系统运行方式影响，强迫循环的运行方、注意太阳能系统运行方式影响，强迫循环的运行方 式，其平均热效率比自然循环和直流系统低式，其平均热效率比自然循环和直流系统低3 35%5%。 贮水箱设计贮水箱设计 -贮水箱的作用贮水箱的作用 太阳能热水系统只能在白天有阳光的条件下产生热水，而且

47、是 一种比较缓慢加热的过程。而使用热水的时间却并不一定 都在白天，因此，需要将白天产生的热水储存，以供其它 时间使用。储热水箱的作用就是储存太阳集热器产生的热 水 贮水箱设计贮水箱设计 -贮水箱的容积确定贮水箱的容积确定 储热水箱的容量储热水箱的容量V V应根据其蓄热容量应根据其蓄热容量V VX X、热水膨胀量热水膨胀量V VP P和循和循 环回流水量环回流水量V VH H等因素确定。等因素确定。 V = V V = VX X + V + VP P + V + VH H 1 1、储热水箱的蓄热容量、储热水箱的蓄热容量V VX X 应根据晴天时太阳集热器的产热水量来确定应根据晴天时太阳集热器的产

48、热水量来确定 2 2、储热水箱的热水膨胀量储热水箱的热水膨胀量V VP P 当水温大于当水温大于44时，体积会随水温升高而膨胀。因此应考虑水的体积时，体积会随水温升高而膨胀。因此应考虑水的体积 膨胀量对储热水箱容量的影响膨胀量对储热水箱容量的影响 。一般在。一般在5%5%以内。以内。 3 3、储热水箱的循环回流水量储热水箱的循环回流水量V VH H 对于常压系统，当循环水泵停止后，回水管道内的水要回流到水箱里；对于常压系统，当循环水泵停止后，回水管道内的水要回流到水箱里； 对于回流防冻的系统，当循环水泵停止后，集热器和管道内的水都要回流对于回流防冻的系统，当循环水泵停止后，集热器和管道内的水都

49、要回流 到水箱里来。因此必须考虑系统的回流水量。以确保停泵后不发生储热水到水箱里来。因此必须考虑系统的回流水量。以确保停泵后不发生储热水 箱溢流的问题箱溢流的问题。 贮水箱设计贮水箱设计 -贮水箱形状确定贮水箱形状确定 贮水箱的结构形状应根据其容量大小、结构的合理性、现贮水箱的结构形状应根据其容量大小、结构的合理性、现 场放置的位置、水箱制作的难易等因素来确定。储热水箱应场放置的位置、水箱制作的难易等因素来确定。储热水箱应 选择体面比最小的形状。这样既能减小散热面积，还可节省选择体面比最小的形状。这样既能减小散热面积，还可节省 水箱制作的材料水箱制作的材料。 1 1、圆球形状的水箱体面比最小，

50、但制作困难。因此储热水箱的形状一般都、圆球形状的水箱体面比最小，但制作困难。因此储热水箱的形状一般都 选择圆柱形或方形选择圆柱形或方形 2 2、对于圆柱形水箱，当高度等于直径时，表面积最小。如果圆柱形水箱高、对于圆柱形水箱，当高度等于直径时，表面积最小。如果圆柱形水箱高 度过高，一般将水箱卧放。要求水箱承压的系统，圆柱形水箱的两个端盖度过高，一般将水箱卧放。要求水箱承压的系统，圆柱形水箱的两个端盖 应采用球形端盖，材料厚度应加厚，制作完成后，应按要求作耐压试验。应采用球形端盖，材料厚度应加厚，制作完成后，应按要求作耐压试验。 3 3、对于方形水箱，当长、宽、高相等时，体面最小。方形水箱不承压，

51、、对于方形水箱，当长、宽、高相等时，体面最小。方形水箱不承压， 不易设计的太高。在高度相同的的条件下，长度与宽度相等时，体面比最不易设计的太高。在高度相同的的条件下，长度与宽度相等时，体面比最 小。方形水箱可以现场制作，运输方便。方形水箱的承压能力差，需要在小。方形水箱可以现场制作，运输方便。方形水箱的承压能力差，需要在 水箱内部或外部加拉筋。方形水箱只能用于不承压的系统中。水箱内部或外部加拉筋。方形水箱只能用于不承压的系统中。 贮水箱设计贮水箱设计 -贮水箱的材料贮水箱的材料 1 1、钢板水箱、钢板水箱 2 2、搪瓷水箱、搪瓷水箱 3 3、不锈钢水箱、不锈钢水箱 4 4、玻璃钢预制水箱、玻璃

52、钢预制水箱 5 5、水泥预制水箱。、水泥预制水箱。 6 6、塑料水箱、塑料水箱 由于贮水箱储存的是热水，不宜采用耐由于贮水箱储存的是热水，不宜采用耐 温性能差的水箱。温性能差的水箱。 如塑料水箱等如塑料水箱等 贮水箱设计贮水箱设计 -贮水箱的开口位置与尺寸（贮水箱的开口位置与尺寸（1） 1、检修人孔：大于3m3的水箱应留检修人孔，以备将来检修 时用。人孔的尺寸不应小于400400mm2，圆形人孔的直 径不应小于400mm。 2、通气孔：常压水箱应留有通气孔，以避免形成负压，使水 箱受损，并使下水通畅 3、排污口：排污口应留在水箱最低的位置，以利于排污。排 污口的尺寸不应小于25mm。 4、溢流

53、口：开式常压系统的水箱应留有溢流口，应不小于进 水口，且最小不应小于25mm 贮水箱设计贮水箱设计 -贮水箱的开口位置与尺寸（贮水箱的开口位置与尺寸（2） 5、用热水口： a)对于承压水箱，用热水口应位于水箱的顶部； b)对于顶水使用的开式水箱，用热水口应位于水箱的中上部， 且不能低于上循环口； c）对于落水使用的开式水箱，用热水口应位于水箱的底部，但 应不低于排污口； d)对于底部带有电加热管的水箱，用热水口应高于电加热管的 位置，以确保电加热管始终浸没在水中，防止电热管无水干 烧。 用热水口的尺寸应根据热水流量大小来确定，一般用热水口的尺寸应根据热水流量大小来确定，一般 承压系统不应大于承

54、压系统不应大于1 1m/sm/s；常压系统不应大于常压系统不应大于0.50.5m/sm/s。 贮水箱设计贮水箱设计 -贮水箱的开口位置与尺寸（贮水箱的开口位置与尺寸（3） 6、上、下循环口： 1、下循环口位于水箱的底部，但应不低于排污口，不高于用 热水口。 2、上循环口位于水箱的中上部，不高于用热水口。对于顶水 使用的承压水箱，上循环口应在水箱的中下部，但无论何种 系统，上循环口都应高于下循环口。 上、下循环口的尺寸也应根据单位时间的流量大小来确定，一 般不应大于1m/s。 7、其它开口： 有些系统还需预留测量水温、水位、压力的开口。带有 辅助加热的系统还需留有辅助加热系统所需要的各种开口，

55、设计者应根据系统要求合理设计。 贮水箱设计贮水箱设计 -贮水箱的开口位置与尺寸（贮水箱的开口位置与尺寸（4） 在满足以上要求的前提下，水箱的开口位置还应尽量注意在满足以上要求的前提下，水箱的开口位置还应尽量注意 消除死水区，或者尽量减少死水区。但为了防止顶水使消除死水区，或者尽量减少死水区。但为了防止顶水使 用时冷水供应不上，造成热水断流的问题，有意在水箱用时冷水供应不上，造成热水断流的问题，有意在水箱 出热水口上部留出一部分热水高度，当冷水供应不上时，出热水口上部留出一部分热水高度，当冷水供应不上时， 起缓冲作用。起缓冲作用。 流水区 死水区 死 水 区 流 水 区 贮水箱设计贮水箱设计 -

56、贮水箱进出水管的布置贮水箱进出水管的布置 1 1、当水箱进出水口处流速、温差过大时，容易造成水箱混水。对于需要、当水箱进出水口处流速、温差过大时，容易造成水箱混水。对于需要 水箱水温分层的储热水箱，如顶水使用的储热水箱，应降低管口流速。水箱水温分层的储热水箱，如顶水使用的储热水箱，应降低管口流速。 在设计水箱进、出水口处水管的布置时，下循环管口流出的为低温水，在设计水箱进、出水口处水管的布置时，下循环管口流出的为低温水， 其在水箱内的开口方向应水平或向下；上循环口流进水箱的水为高温其在水箱内的开口方向应水平或向下；上循环口流进水箱的水为高温 水，其在水箱内的开口方向应水平或向上；冷水补水进口的

57、开口方向水，其在水箱内的开口方向应水平或向上；冷水补水进口的开口方向 应水平或向下。以上措施，可以有效降低进出水管处造成的混水问题。应水平或向下。以上措施，可以有效降低进出水管处造成的混水问题。 2 2、对于自然循环系统，下循环口兼有下循环管的自动排气功能，因此，、对于自然循环系统，下循环口兼有下循环管的自动排气功能，因此， 其在水箱内的开口方向应水平，不能向下，否则将造成下循环管无法其在水箱内的开口方向应水平，不能向下，否则将造成下循环管无法 自动排气而使系统无法自动循环。自动排气而使系统无法自动循环。 3 3、对于落水使用的循环系统，设计时，有意将上循环管口向下开口，有、对于落水使用的循环

58、系统，设计时，有意将上循环管口向下开口，有 时甚至将上循环口向下延伸至水箱的下部，有意使水箱混流，以减轻时甚至将上循环口向下延伸至水箱的下部，有意使水箱混流，以减轻 水箱的温度分层。对于直流式定温放水系统，设计时也有意将从集热水箱的温度分层。对于直流式定温放水系统，设计时也有意将从集热 器进入水箱的热水管延伸至水箱的下部，以达到混合水箱水温的作用。器进入水箱的热水管延伸至水箱的下部，以达到混合水箱水温的作用。 辅助热源选择与设计辅助热源选择与设计 -辅助热源种类的选择辅助热源种类的选择 辅助热源一般应具有可靠、稳定、随时可 以供给等特点 1、燃气（天燃气燃气（天燃气/ /煤气煤气/ /石油液化

59、气石油液化气/ /沼气等）沼气等） 2、燃油燃油 （煤油/柴油） 3、电能电能 4、蒸汽蒸汽 5、暖气暖气 6、热泵 辅助热源选择与设计辅助热源选择与设计 -辅助热源功率的确定原则辅助热源功率的确定原则 1、辅助加热系统的目的是当阴雨天或太阳能 不足时，由辅助加热系统提供所需的热能。 因此，应按能满足最不利情况下的热能供应 来确定辅助加热设备的功率。 2、对于太阳热水系统来说，太阳能完全不起 作用的情况就是最不利的情况。因此，辅助 加热设备功率的确定应根据太阳能完全不起 作用时，全部靠辅助加热设备来满足用户所 需的热能来计算确定。 系统整体布局的原则与方法系统整体布局的原则与方法 -布局原则布

60、局原则 布局设计，应从多方面综合考虑，使系统紧凑 合理、可靠实用、美观协调、维护方便。 系统整体布局的原则与方法系统整体布局的原则与方法 -布局形式（布局形式（1） 前后布局前后布局 一般情况下，集热器在前面，水箱在后面，以避免水箱遮光。但当前面有 较高的遮光物时，可将水箱放在前面，集热器后置，加大集热器与前 面高遮挡物的距离。 左右布局左右布局 水箱可以在左边，也可以在右边，主要根据承重、管路短近等因素确定。 水 箱 集 热 器 阵 列集 热 器 阵 列 集 热 器 阵 列集 热 器 阵 列 集 热 器 阵 列 水 箱 集 热 器 阵 列 系统整体布局的原则与方法系统整体布局的原则与方法 -