太阳能热水器工程设计培训资料

太阳热水系统设计知识讲座

主讲人：杨金良

主要内容1、太阳热水系统的组成2、太阳热水系统的分类3、太阳热水系统的设计的主要方面4、太阳热水系统的设计的详细内容太阳热水系统的组成设备与管道支架太阳集热器贮水箱管路、泵、阀设备防腐与保温自动控制系统辅助能源设备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31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1、用户情况与要求2、系统运行方式确定3、太阳集热器选型4、太阳集热器面积确定5、贮水箱设计6、辅助热源选择与系统设计7、系统布局8、太阳集热器倾角与前后排间距确定9、泵、阀及管路选型与管路系统设计10、电气控制系统设计11、管路与设备的保温与防冻12、系统安全防护（防雷/防雨/防漏电/防腐蚀/抗风雪等）

用户情况与要求（1）

------原始资料收集

（1）用户所处地理位置和环境条件

（2）水源情况（3）电力供应情况

（4）安装场地情况

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。用户情况与要求（2）

------用太阳能系统的要求（1）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/采暖、制冷等。太阳能全年工作/季节性工作

（2）用水方式

定时用热水/全天24小时用热水用水温度/全天总用水量/用水流量/用水压力。

（3）辅助能源情况

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）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。

（4）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（3）

------原始资料核实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。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。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（4）

------个人体会1、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2、要引导用户，公正客观地向用户解释清楚如：只要装了太阳能，就能100%解决你的问题。太阳能系统常见的运行方式（1）

------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，组合的形式也多种多样

太阳能系系统常见见的运行行方式（（2）------自然循循环系统统自然循环环系统的的两大类类别类型一：：由水箱、、支架、、管路和和多个集集热器等等部件在在工程现现场连接接成一个个较大的的自然循循环系统统。类型二：：以多台家家用太阳阳热水器器组成的的热水系系统。由由于每台台家用太太阳热水水器实际际上也是是一个小小型的自自然循环环系统，，因此，，这种设设计方式式也属于于以自然然循环系系统中的的一类太阳能系系统常见见的运行行方式（（2）------自然循循环系统统(1-1)多个集热热器与一一个水箱箱连接组组成的系系统自然循环环系统的的优点是是不需要要外来动动力，依依靠系统统流体本本身的密密度差自自动循环环。但自自然循环环系统的的循环水水箱必须须高于集集热器，，由于系系统流体体本身的的密度差差形成的的动力很很小，因因此必须须采取多多种措施施减小系系统循环环阻力。。如：选用较大大的管径径，管路路尽量短短，尽量量少拐弯弯，防止止出现反反坡，造造成气堵堵等。因此，自自然循环环系统的的规模一一般较小小，较大大规模的的自然循循环系统统常常分分解成多多个并联联的小系系统太阳能系统统常见的运运行方式（（3）------自然循循环系统(1-2)落水使用的的系统1、在白天天太阳能加加热期间，，由于水箱箱内的水温温达不到使使用温度，，所以不能能使用。2、储热水水箱上部水水温高，下下部水温低低，若水箱箱下部水温温未达到使使用温度，，则使用热热水时，需需将下部未未达到温度度的温水放放掉，才能能用上部达达到温度的的热水，因因此存在能能量和水资资源的浪费费问题太阳能系统统常见的运运行方式（（4）------自然循循环系统(1-3)顶水使用的的系统1、使用时时，冷水从从水箱下部部进入水箱箱，而将热热水从上部部顶出。2、避免了了落水系统统的缺点，，可以随时时使用热水水，而且冷冷水上水也也是自动完完成，因此此管理也很很方便。3、如果冷冷水供应慢慢，热水下下水快，就就会造成成断断续续续出热水4、如果没没有冷水，，就无法将将热水顶出出。5、存在冷冷热水混水水问题，造造成热水使使用率下降降。太阳能系统统常见的运运行方式（（5）------自然循循环系统(1-4)定温放水形形式的自然然循环系统统1、当循环环水箱上部部水温达到到设定温度度时，热水水出水管上上的电磁阀阀自动打开开，热水自自动流入另另外一个储储热水箱，，同时，冷冷水自动补补入循环水水箱下部。。当循环水水箱上部水水温低于设设定温度时时，电磁阀阀自动关闭闭。2、这种系系统必须解解决储热水水箱水满溢溢流的问题题太阳能系统统常见的运运行方式（（6）------自然循循环系统(1-5)带辅助加热热的自然循循环系统1、当阴雨雨天或太阳阳能不足时时，用辅助助能源将水水箱内的水水加热到所所需温度。。辅助能源源系统可以以用电加热热，也可可以用蒸汽汽加热，还还可以用用燃油（气气）锅炉加加热。2、带辅助助加热的自自然循环系系统，可以以解决仅靠靠太阳能加加热存在的的热水供应应受天气影影响的问题题，达到天天天有热水水供应太阳能系统统常见的运运行方式（（7）------自然循循环系统(1-6)共用一个储储热水箱的的系统可以解决因因一个系统统采光面积积过大，造造成管径过过大，不便便安装的问问题。太阳能系统统常见的运运行方式（（8）------自然循循环系统(2-1)以多台家用用热水器组组成的系统统采用多台家家用太阳热热水器串并并联的方式式，组成一一个较大的的太阳热水水系统。这这种系统实实际上是把把单个自然然循环系统统表转化、、工厂化生生产。优点：1、安装简简单，施工工方便，一一般不需储储热水箱，，因此也省省去了因储储热水箱的的承重、安安放、吊装装或制作带带来的麻烦烦；2、工程成成本相对较较低。缺点：1、多个小小储热水箱箱带来的管管理和用水水不便；2、多个小小储热水箱箱单位体积积的散热面面积是大水水箱的好几几倍甚至十十几倍，在在同等保温温条件下，，小水箱的的散热量明明显较大3、辅助加加热系统不不便与整个个系统匹配配等太阳能系统统常见的运运行方式（（9）------自然循循环系统(2-2)多台家用热热水器并联联组成的系系统1、使用：：将家用热热水器充满满冷水，白白天经过太太阳能加热热后，每个个水箱内的的水温都达达到了使用用温度，下下午或晚上上从水箱下下部落水法法用水。使使用结束后后，再重新新加满冷水水。2、缺点：：a)水箱上部水水温高，下下部水温低低，若水箱箱下部水温温未达到使使用温度，，需将下部部未达到温温度的温水水放掉，才才能用上部部的热水，，存在能量量和水资源源的浪费问问题.b）各个家用热热水器上冷冷水时的水水力不易平平衡，会出出现有些热热水器已经经溢流，还还有一些还还没上满冷冷水的问题题太阳能系统统常见的运运行方式（（10）------自然然循环系统统(2-3)多台家用热热水器并联联顶水使用用的系统1、使用：：冷水从每每台家用热热水器水箱箱下部进入入，而将热热水从上部部顶出。可可随时用热热水，冷水水上水也是是自动完成成，因此管管理很方便便。2、缺点：：a)如果冷水供供应慢，热热水下水快快，就会造造成断断续续续出热水水b)如果没有冷冷水，就无无法将热水水顶出。C)存在冷热水水混水问题题，造成热热水使用率率下降。太阳能系统统常见的运运行方式（（11）------自然然循环系统统(2-4)多台家用热热水器串、、并联组成成的定温放放水系统1、使用：：当最后一一台热水器器水温达到到设定温度度时，电磁磁阀自动打打开，热水水流入另外外一个大的的储热水箱箱，同时，，冷水从第第一台热水水器补入，，依次将热热水顶入下下一台水箱箱；当最后后一台热水水器水箱上上部热水出出口处的水水温低于设设定温度时时，电磁阀阀自动关闭闭。2、缺点：：a)需解决储热热水箱水满满溢流的问问题。b）单个水箱的的温水蓄存存了较多的的有用能量量，从而造造成了能量量浪费。太阳能系统统常见的运运行方式（（12）------自然然循环系统统(2-5)多台承压家家用热水器器串、并联联组成的系系统1、使用：：冷水从第第一台热水水器进入，，依次将前前台热水器器的温水顶顶入下台热热水器，从从而使前后后的热水器器形成了温温度差。第第一台热水水器温度最最低，最后后一台热水水器温度最最高。当最最后几台热热水器水箱箱内的水温温温度低于于设定值时时，电辅助助加热自动动启动。这这种系统能能保证随时时使用热水水。2、缺点：：辅助加热热贮存的热热水有限，，当阴雨天天时，热水水不能保证证供应太阳能系统统常见的运运行方式（（13）------强制制循环系统统优点|1、系统的的动力来自自于循环水水泵，单个个系统可以以不受采光光面积的限限制，可以以做到上百百甚至上千千平方米；；2、储热水水箱放置位位置不受限限制，可以以根据现场场情况，摆摆放在任一一安全的位位置。缺点1、需要配配置循环水水泵、电控控装置等，，工程成本本较高；2、应注意意选用可靠靠的控制系系统，以确确保系统运运行得可靠靠性；3、要求较较高的施工工技术。太阳能系统统常见的运运行方式（（14）-----强制循循环系统常常见形式（1)普通的强制制循环系统统1、系统的的循环水泵泵可以选用用温差/光光照/定时时任一控制制器控制；；2、温差控控制是最合合理的循环环方式，近近年来被较较多地采用用；3、光照控控制常用于于需要大流流量的游泳泳池太阳能能加热和太太阳能温水水养殖系统统；4、定定时控制用用于比较简简易的系统统。太阳能系统统常见的运运行方式（（15）-----强制循循环系统常常见形式（2)定温循环系系统1、循环水水泵受温控控器控制。。当集热器器的出口温温度达到设设定温度时时，循环水水泵自动启启动，将水水箱下部的的冷水泵入入集热器，，同时将集集热器内达达到设定温温度的热水水顶入储热热水箱上部部；2、采用定定温循环和和顶水用水水方式，可可以使系统统实现随时时使用热水水。3、存在当当储热水箱箱内的水温温全部达到到温控仪设设定水温时时，循环水水泵将一直直循环的问问题太阳能系统统常见的运运行方式（（16）-----强制循循环系统常常见形式（3)辅助加热强强制循环系系统1、当太阳阳能不足时时，用辅助助能源（电电/燃油/燃气/蒸蒸汽）将水水箱内的水水加热到所所需温度。。2、可以解解决阴雨天天热水供应应不足的问问题。太阳能系统统常见的运运行方式（（16）-----强制循循环系统常常见形式（4)太阳能常压压/水箱承承压间接系系统1、在太阳阳能系统中中设置了一一个回流水水箱，循环环水泵将回回流水箱内内的热水泵泵入换热器器换热后，，被送到太太阳集热器器加热，然然后又会到到回流水箱箱，构成了了开路循环环回路。2、开路循循环回路的的循环介质质容易蒸发发散失，利利用回流水水箱可以很很方便地添添加循环介介质。这种种系统解决决了不能承承压的集热热器在承压压热水供应应系统上的的应用问题题；3、这种系系统太阳能能加热系统统的循环介介质可以采采用普通的的水。太阳能系统统常见的运运行方式（（17）-----强制循循环系统常常见形式（5)太阳能承压压/水箱常常压间接系系统1、太阳能能加热的一一次回路采采用防冻液液作为循环环介质，解解决了一次次回路循环环系统防冻冻和防垢的的问题。热热水供应为为开路系统统的间接换换热强制循循环系统。。2、这这类系系统适适合于于高寒寒地区区全年年使用用的大大规模模平板板太阳阳热水水系统统太阳能能系统统常见见的运运行方方式（（18）-----强强制循循环系系统常常见形形式（6)太阳能能常压压/水水箱常常压间间接系系统1、太太阳能能加热热回路路采用用防冻冻液作作为循循环介介质，，解决决了一一次回回路循循环系系统防防冻和和防垢垢的问问题。。贮热热水箱箱为常常压系系统。。可在在高寒寒地区区使用用，并并比承承压系系统显显著降降低工工程成成本、、且安安全可可靠。。2、系系统配配有辅辅助加加热。。3、该该系统统可用用于别别墅太太阳能能系统统太阳能能系统统常见见的运运行方方式（（19）-----强强制循循环系系统常常见形形式（7)太阳能能承压压/水水箱承承压间间接系系统1、太太阳能能加热热回路路采用用防冻冻液作作为循循环介介质，，解决决了一一次回回路循循环系系统防防冻和和防垢垢的问问题。。热水水供应应系统统为承承压系系统，，利用用自来来水的的压力力将水水箱中中的热热水自自动顶顶出，，实现现了“开阀门门用水水，关关阀门门走人人”的傻瓜瓜化管管理。。2、系系统配配有辅辅助加加热。。3、该该系统统可用用于别别墅太太阳能能系统统。太阳能能系统统常见见的运运行方方式（（20）------直流流系统统优点：：1、该该系统统可随随时将将达到到设定定温度度的热热水顶顶入储储水箱箱储存存。水水箱内内储存存的是是达到到温度度的热热水。。可以以实现现随时时使用用热水水。2、储储热水水箱可可以根根据现现场情情况，，摆放放在任任一安安全的的位置置。缺点：：1、定定温放放水系系统需需要解解决储储热水水箱水水满溢溢流的的问题题；2、同同时也也需要要配置置控温温装置置等。。工程程成本本较高高；3、应应注意意选用用可靠靠的控控制装装置，，以确确保系系统运运行的的可靠靠性。。4、要求较较高的的施工工技术术。太阳能能系统统常见见的运运行方方式（（21）-----直直流系系统常常见形形式（1)单一直直流式式定温温系统统1、当当集热热器内内的水水温达达到设设定温温度时时，电电磁阀阀打开开，冷冷水进进入集集热器器，并并将达达到设设定温温度的的热水水顶入入储热热水箱箱。2、单单一的的直流流式定定温放放水太太阳热热水系系统存存在储储热水水箱水水满溢溢流的的问题题，水水满时时必须须将冷冷水关关闭，，以防防止储储热水水箱溢溢流。。太阳能能系统统常见见的运运行方方式（（22）-----直直流系系统常常见形形式（2)定温/温差差循环环系统统1、当当水箱箱满水水位时时，冷冷水管管路上上的电电磁阀阀自动动关闭闭，系系统自自动转转入温温差循循环。。2、该该系统统不仅仅解决决了储储热水水箱水水满溢溢流的的问题题，还还充分分利用用了太太阳能能。太阳能能系统统常见见的运运行方方式（（23）-----直直流系系统常常见形形式（3)辅助加加热定定温/温差差循环环系统统1、先先利用用太阳阳能加加热；；2、当当太阳阳能产产热水水不足足时，，用辅辅助能能源补补充热热水，，确保保全天天24小时时热水水供应应。3、广广泛用用于宾宾馆、、饭店店等要要求24小小时供供热水水的单单位。太阳能能系统统常见见的运运行方方式（（24）-----直直流系系统常常见形形式（4)程序控控制的的全自自动供供水系系统1、控控制器器（PLC编程））可根根据系系统集集热器器的水水温、、水箱箱水温温、水水位、、管路路水温温等信信号，，依照照事先先设计计好的的程序序，2、未来的发展方向，近年来已被更多地采用。太阳能能运行行方式式设计计与选选择原原则1、上上述列列举了了十几几种方方式，，实际际设计计中还还有其其它更更多的的方式式。但但所有有这些些运行行方式式，都都是根根据自自然循循环、、强迫迫循环环和直直流定定温系系统的的原理理，结结合实实际情情况设设计的的。GB/T18713规定：：系统统运行行方式式应根根据用用户基基本条条件、、用户户的使使用需需求及及集热热器与与储热热水箱箱的相相对安安装位位置等等因素素综合合加以以确定定。2、一一般来来说，，较小小面积积的系系统，，如如果水水箱可可高置置，多多采用用自然然循环环系统统；较较大面面积和和水箱箱不能能高置置的系系统，，多采采用强强制循循环系系统；；需要要24小时时或白白天需需要使使用热热水的的，多多采用用直流流系统统；每每天都都需要要热水水的，，应配配置辅辅助加加热系系统。。3、目目前国国内的的太阳阳能热热水系系统多多采用用开式式系统统，别别墅型型太阳阳能热热水系系统多多采用用闭式式承压压二次次回路路系统统。太阳集热器器选型与摆摆放方位----太阳集热热器选型（（1）集热器类型型的选择主主要考虑下下列因素：：1、当地的的地理位置置；2、环境温温度；3、全年的的使用时间间；4、使用水水温；5、投资与与收益等因因素。2、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。3、高寒地区全年使用的，可选择热管集热器，也可选择各种金属流道式真空管集热器，做成双回路系统

太阳集热器器选型与摆摆放方位----太阳集热热器选型（（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器选型与摆摆放方位----太太阳集热器器朝向与倾倾角（1））1、集热器器朝向与倾倾角的确定定主要使集集热器得到到最大的太太阳辐射能能。当采光光面与太阳阳光线垂直直时，就能能得到最大大的太阳辐辐射能2、对于跟跟踪式太阳阳集热器，，通过自动动跟踪使集集热器的采采光面与太太阳的入射射光线垂直直就可以。。但跟踪装装置复杂，，成本太高高，一般采采用固定朝朝向与倾角角。3、对于固固定式集热热器，为了了得到最大大的太阳辐辐射量，应应使当地正正午的太阳阳光线与集集热器的采采光面垂直直。因此，，对于在北北半球使用用的集热器器，应正南南放置。4、考虑到到早上气温温低，易有有雾，光照照不好，而而下午气温温高，一般般光照较好好，因此也也可将集热热器正南偏偏西5°放放置，使集集热器在下下午能得到到更多的太阳集热器器选型与摆摆放方位----太太阳集热器器朝向与倾倾角（2））从上图可以以得出：当当太阳光线线与集热器器的采光面面垂直时，，集热器倾倾角θ与当地纬度度角Ф以及太阳赤赤纬角δ有如下关系系：θ=Ф–δ太阳集热器器选型与摆摆放方位----太太阳集热器器朝向与倾倾角（3））1、当全年年使用时,可认为全全年的平均均赤纬角δ为0°，θ=Ф–δ=Ф2、当侧重重于夏季使使用时,可可认为该期期间的平均均赤纬角为为10°，，θ=Ф–δ=Ф-10°3、当侧重重于冬季使使用时,可可认为该期期间的平均均赤纬角为为-10°°，θ=Ф–δ=Ф+10°日期1.172.153.164.155.156.117.178.179.1610.1611.1512.11δ值-21-13010192321130-10-19-23

全年各月代代表日太阳阳赤纬角的的近似值太阳集热器器选型与摆摆放方位----太太阳集热器器朝向与倾倾角（4））1、当真空空管集热器器南北竖放放时，具有有日自动跟跟踪功能。。在相邻两两支真空管管不发生光光线遮挡时时，无论太太阳是在东东、西任何何位置，有有效采光面面积都一样样。但当Ω大于临界夹夹角Ω0时，相邻的的真空管之之间将产生生光线遮挡挡。由于真真空管集热热器南北竖竖放时，不不具有季节节自动跟踪踪功能，因因此，集热热器的倾角角仍应按上上述推论确确定。2、当真空空管集热器器东西横放放时，具有有季节自动动跟踪功能能，无论太太阳是在南南、北回归归线之间任任何位置，，有效采光光面积都一一样。但为为了保证在在全年时间间内，相邻邻两支真空空管不发生生光线遮挡挡，集热器器的倾角应应满足下列列条件23°27′+Ф-︱Ω0︳≤θ≤Ф+︱Ω0︳—23°27′式中：23°27′′—表示太阳在在南北回归归线时的赤赤纬角的绝绝对值；Ω0———相邻的真空空管之间产产生光线遮遮挡的临界界夹角太阳集热器器选型与摆摆放方位----太太阳集热器器朝向与倾倾角（5））Ω：阳光入射射线在集热热器横截面面上的投影影与真空管管法线方向向的夹角。。当Ω大于临界夹夹角Ω0时，相邻的的真空管之之间产生光光线遮挡。。Ω0计算公式为为：︱Ω0︳=cos-1[（D1+D2）/2B]式中：D1D2—分别为真空空管内、外外管的直径径，如：D1=37mm，D2=47mm。B——相邻两支真真空管之间间的中心距距太阳集热器器选型与摆摆放方位----太太阳集热器器朝向与倾倾角（6））以上关于集集热器倾角角的推论，，没有考虑虑各地不同同季节天气气的影响。。实际上，，不同地方方在不同季季节的实际际太阳辐照照量是不同同的。a)某一地方在在每年的某某一季节，，总是雨季季，太阳辐辐射量相对对很少，在在此时段内内，即使太太阳光线与与集热器采采光面垂直直，也得不不到太多的的太阳辐射射能；而在在另一季节节，经常是是晴朗天气气，太阳辐辐射量相对对较多，在在此时段内内，由于太太阳光线与与集热器采采光面不垂垂直，从而而失去了得得到较多太太阳辐射能能的机会。。b)在太阳辐射射较强的季季节，热水水过剩，而而太阳辐射射较少的季季节，热水水不足，因因此可以让让太阳辐射射较少的季季节尽可能能多地吸收收辐射能确定集热器器倾角最理理想的方法法是综合考考虑当地各各时段的太太阳辐照量量和热水使使用需求等等因素，求求出在满足足使用需求求的条件下下，在整个个使用期内内能得到最最大太阳辐辐射量的集集热器倾角角值。太阳集热器器面积确定定

-----确定定原则1、理论上上，集热器器面积应根根据用户所所需热负荷荷来确定。。在不考虑虑投资/场场地等因素素时，太阳阳能系统得得到的有用用能量应等等于用户所所需要的热热负荷能量量。2、从系统统投资和使使用效果两两方面综合合考虑确定定①当全年使使用时，以以满足春秋秋季使用为为原则②季节使用用时，以满满足季节使使用为原则则3、根据现现场实际摆摆放情况确确定当现场太阳阳集热器摆摆放场地受受到限制时时，以现场场实际的摆摆放面积作作为设计面面积，不足足部分，由由辅助加热热补充4、以投资资能力确定定系统集热热器面积当资金不足足时，可以以投资能力力确定系统统规模。可可以将工程程分成一期期二期来考考虑，以解解决资金问问题太阳集热器器面积确定定

-----注意意事项1、注意不不同产品的的集热效率率不同；2、注意灰灰尘的影响响，一般在在0.90～0.98；3、注意管管路和水箱箱散热的影影响，在0.90～～0.95；4、注意系系统加热方方式的影响响间接系系统在0.90～0.95；；5、注意太太阳能系统统运行方式式影响，强强迫循环的的运行方式式，其平均均热效率比比自然循环环和直流系系统低3～～5%。贮水箱设计计

----贮水箱箱的作用太阳能热水水系统只能能在白天有有阳光的条条件下产生生热水，而而且是一种种比较缓慢慢加热的过过程。而使使用热水的的时间却并并不一定都都在白天，，因此，需需要将白天天产生的热热水储存，，以供其它它时间使用用。储热水水箱的作用用就是储存存太阳集热热器产生的的热水贮水箱设计计

----贮水箱箱的容积确确定储热水箱的的容量V应根据其蓄蓄热容量VX、热水膨胀V=VX+VP+VH1、储热水箱的蓄热容量VX应根据晴天时太阳集热器的产热水量来确定2、储热水箱的热水膨胀量VP当水温大于4℃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。一般在5%以内。3、储热水箱的循环回流水量VH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。贮水箱设计计

----贮水箱箱形状确定定贮水箱的结结构形状应应根据其容容量大小、、结构的合合理性、现现场放置的的位置、水水箱制作的的难易等因因素来确定定。储热水水箱应选择择体面比最最小的形状状。这样既既能减小散散热面积，，还可节省省水箱制作作的材料。1、、圆圆球球形形状状的的水水箱箱体体面面比比最最小小，，但但制制作作困困难难。。因因此此储储热热水水箱箱的的形形状状一一般般都都选选择择圆圆柱柱形形或或方方形形2、、对对于于圆圆柱柱形形水水箱箱，，当当高高度度等等于于直直径径时时，，表表面面积积最最小小。。如如果果圆圆柱柱形形水水箱箱高高度度过过高高，，一一般般将将水水箱箱卧卧放放。。要要求求水水箱箱承承压压的的系系统统，，圆圆柱柱形形水水箱箱的的两两个个端端盖盖应应采采用用球球形形端端盖盖，，材材料料厚厚度度应应加加厚厚，，制制作作完完成成后后，，应应按按要要求求作作耐耐压压试试验验。。3、、对对于于方方形形水水箱箱，，当当长长、、宽宽、、高高相相等等时时，，体体面面最最小小。。方方形形水水箱箱不不承承压压，，不不易易设设计计的的太太高高。。在在高高度度相相同同的的的的条条件件下下，，长长度度与与宽宽度度相相等等时时，，体体面面比比最最小小。。方方形形水水箱箱可可以以现现场场制制作作，，运运输输方方便便。。方方形形水水箱箱的的承承压压能能力力差差，，需需要要在在水水箱箱内内部部或或外外部部加加拉拉筋筋。。方方形形水水箱箱只只能能用用于于不不承承压压的的系系统统中中。。贮水水箱箱设设计计----贮贮水水箱箱的的材材料料1、、钢钢板板水水箱箱2、、搪搪瓷瓷水水箱箱3、、不不锈锈钢钢水水箱箱4、、玻玻璃璃钢钢预预制制水水箱箱5、、水水泥泥预预制制水水箱箱。。6、、塑塑料料水水箱箱由于于贮贮水水箱箱储储存存的的是是热热水水，，不不宜宜采采用用耐耐温温性性能能差差的的水水箱箱。。如如塑塑料料水水箱箱等等贮水水箱箱设设计计----贮水水箱箱的的开开口口位位置置与与尺尺寸寸（（1））1、、检修修人人孔孔：：大于于3m3的水水箱箱应应留留检检修修人人孔孔，，以以备备将将来来检检修修时时用用。。人人孔孔的的尺尺寸寸不不应应小小于于400×400mm2，圆形形人人孔孔的的直直径径不不应应小小于于400mm。2、、通气气孔孔：常常压压水水箱箱应应留留有有通通气气孔孔，，以以避避免免形形成成负负压压，，使使水水箱箱受受损损，，并并使使下下水水通通畅畅3、、排污污口口：：排污污口口应应留留在在水水箱箱最最低低的的位位置置，，以以利利于于排排污污。。排排污污口口的的尺尺寸寸不不应应小小于于25mm。4、、溢流流口口：：开式式常常压压系系统统的的水水箱箱应应留留有有溢溢流流口口，，应应不不小小于于进进水水口口，，且且最最小小不不应应小小于于25mm贮水水箱箱设设计计----贮水水箱箱的的开开口口位位置置与与尺尺寸寸（（2））5、、用热热水水口口：：a)对于于承承压压水水箱箱，，用用热热水水口口应应位位于于水水箱箱的的顶顶部部；；b)对于于顶顶水水使使用用的的开开式式水水箱箱，，用用热热水水口口应应位位于于水水箱箱的的中中上上部部，，且且不不能能低低于于上上循循环环口口；；c））对于于落落水水使使用用的的开开式式水水箱箱，，用用热热水水口口应应位位于于水水箱箱的的底底部部，，但但应应不不低低于于排排污污口口；；d)对于于底底部部带带有有电电加加热热管管的的水水箱箱，，用用热热水水口口应应高高于于电电加加热热管管的的位位置置，，以以确确保保电电加加热热管管始始终终浸浸没没在在水水中中，，防防止止电电热热管管无无水水干干烧烧。。用热热水水口口的的尺尺寸寸应应根根据据热热水水流流量量大大小小来来确确定定，，一一般般承承压压系系统统不不应应大大于于1m/s；；常压压系系统统不不应应大大于于0.5m/s。。贮水水箱箱设设计计----贮水水箱箱的的开开口口位位置置与与尺尺寸寸（（3））6、、上、、下下循循环环口口：：1、、下下循循环环口口位位于于水水箱箱的的底底部部，，但但应应不不低低于于排排污污口口，，不不高高于于用用热热水水口口。。2、上上循环环口位位于水水箱的的中上上部，，不高高于用用热水水口。。对于于顶水水使用用的承承压水水箱，，上循循环口口应在在水箱箱的中中下部部，但但无论论何种种系统统，上上循环环口都都应高高于下下循环环口。。上、下下循环环口的的尺寸寸也应应根据据单位位时间间的流流量大大小来来确定定，一一般不不应大大于1m/s。7、其它开开口：：有些系系统还还需预预留测测量水水温、、水位位、压压力的的开口口。带带有辅辅助加加热的的系统统还需需留有有辅助助加热热系统统所需需要的的各种种开口口，设设计者者应根根据系系统要要求合合理设设计。。贮水箱箱设计计----贮水箱箱的开开口位位置与与尺寸寸（4）在满足足以上上要求求的前前提下下，水水箱的的开口口位置置还应应尽量量注意意消除除死水水区，，或者者尽量量减少少死水水区。。但为为了防防止顶顶水使使用时时冷水水供应应不上上，造造成热热水断断流的的问题题，有有意在在水箱箱出热热水口口上部部留出出一部部分热热水高高度，，当冷冷水供供应不不上时时，起起缓冲冲作用用。贮水箱箱设计计----贮水箱箱进出出水管管的布布置1、当当水箱箱进出出水口口处流流速、、温差差过大大时，，容易易造成成水箱箱混水水。对对于需需要水水箱水水温分分层的的储热热水箱箱，如如顶水水使用用的储储热水水箱，，应降降低管管口流流速。。在设设计水水箱进进、出出水口口处水水管的的布置置时，，下循循环管管口流流出的的为低低温水水，其其在水水箱内内的开开口方方向应应水平平或向向下；；上循循环口口流进进水箱箱的水水为高高温水水，其其在水水箱内内的开开口方方向应应水平平或向向上；；冷水水补水水进口口的开开口方方向应应水平平或向向下。。以上上措施施，可可以有有效降降低进进出水水管处处造成成的混混水问问题。。2、对对于自自然循循环系系统，，下循循环口口兼有有下循循环管管的自自动排排气功功能，，因此此，其其在水水箱内内的开开口方方向应应水平平，不不能向向下，，否则则将造造成下下循环环管无无法自自动排排气而而使系系统无无法自自动循循环。。3、对对于落落水使使用的的循环环系统统，设设计时时，有有意将将上循循环管管口向向下开开口，，有时时甚至至将上上循环环口向向下延延伸至至水箱箱的下下部，，有意意使水水箱混混流，，以减减轻水水箱的的温度度分层层。对对于直直流式式定温温放水水系统统，设设计时时也有有意将将从集集热器器进入入水箱箱的热热水管管延伸伸至水水箱的的下部部，以以达到到混合合水箱箱水温温的作作用。。辅助热源选选择与设计计

----辅助热源种种类的选择择辅助热源一一般应具有有可靠、稳稳定、随时时可以供给给等特点1、燃气（天燃燃气/煤气气/石油液液化气/沼沼气等）2、燃油（煤油/柴柴油）3、电能4、蒸汽5、暖气6、热泵辅助热源选选择与设计计

----辅助热源功功率的确定定原则1、辅助加加热系统的的目的是当当阴雨天或或太阳能不不足时，由由辅助加热热系统提供供所需的热热能。因此此，应按能能满足最不不利情况下下的热能供供应来确定定辅助加热热设备的功功率。2、对于太太阳热水系系统来说，，太阳能完完全不起作作用的情况况就是最不不利的情况况。因此，，辅助加热热设备功率率的确定应应根据太阳阳能完全不不起作用时时，全部靠靠辅助加热热设备来满满足用户所所需的热能能来计算确确定。系统整体布布局的原则则与方法----布局原则则布局设计，，应从多方方面综合考考虑，使系系统紧凑合合理、可靠靠实用、美美观协调、、维护方便便。系统整体布布局的原则则与方法----布局形式式（1）前后布局一般情况下下，集热器器在前面，，水箱在后后面，以避避免水箱遮遮光。但当当前面有较较高的遮光光物时，可可将水箱放放在前面，，集热器后后置，加大大集热器与与前面高遮遮挡物的距距离。左右布局水箱可以在在左边，也也可以在右右边，主要要根据承重重、管路短短近等因素素确定。系统整体布布局的原则则与方法----布局形式式（2）左中右布局局水箱在中间间，集热器器围绕水箱箱前后左右右排列。这这种布局可可以很方便便的共用一一个水箱做做成几个并并联的自然然循环系统统上下布局水箱和集热热器上下放放置。如水水箱放在地地面或低处处。系统整体布布局的原则则与方法----布局选择择原则布局形式的的选择，主主要应根据据现场地形形确定，并并考虑以以下几点。。（1）水箱箱承重在系统布局局中，首先先需要考虑虑水箱的位位置。因为为，水箱是是太阳热水水系统最重重的负载，，因此，水水箱的放置置位置应考考虑该位置置的承载能能力能否能能满足水箱箱装满水后后的承重需需求。（2）集热器摆放放应尽量使集集热器集中中在一片位位置摆放，，这样便于于布局，系系统比较整整洁、紧凑凑，管路距距离也比较较短，。（3）系统统各部分的的距离系统布局应应尽量使集集热器距水水箱的距离离、水箱距距用热水点点的距离、、冷水供水水点距集热热器和水箱箱的距离相相距较近，，以减少管管路过长造造成的热损损失，并减减少安装用用料，降低低工程成本本。（4）协调调性与方便便性系统整体应应协调、可可靠、美观观，施工和和维护管理理应方便。。太阳集热器器阵列----太太阳集热器器间的连接接1、并联连连接2、串联连连接3、并串联联连接太阳集热器器阵列----排排与排之间间的连接（（1）并联连接无论是平板板集热器还还是真空管管集热器，，一般情况况下，集热热器排与集集热器排之之间的连接接多采用此此种连接方方式太阳集热器器阵列----排排与排之间间的连接（（2）串联连接当集热器只只有两排，，且每排集集热器的数数量不太多多时，可采采用此种连连接方式。。太阳集热器器阵列----排排与排之间间的连接（（3）串并联连接接当集热器数数量超过两两排时，在在每排集热热器的数量量不太多时时，为了管管道连接的的方便，有有时会采用用此种连接接方式太阳集热器器阵列----前前后排间距距前后排集热热器之间应应留有一定定的距离，，以避免前前排集热器器影响后排排集热器的的采光1、当春夏夏秋季使用用时，只要要保证春分分、秋分日日前后排不不遮挡，其其它时间就就不会遮挡挡2、当全年年使用时，，只要保证证冬至日（（此时）前前后排不遮遮挡，其它它时间就不不会遮挡。。一般情况下下都要求在在当地正午午时刻，前前后排不发发生遮挡正午时，h=90-(Ф–δ)OB=OC=OActgh=OAtg(Ф–δ)系统管路选选择与设计计

----常用管管材种类（（1）钢管①无缝钢管分为热轧管管和冷拔管管两种，广广泛用于压压力较高的的管道，如如高压供热热系统和高高层建筑的的冷、热水水管。以外外径×壁厚厚表示。②有缝钢管焊接钢管通通常称为有有缝钢管（（水煤气管管）。壁厚不同，，分为普通通管和加厚厚管两种，，普通钢管管的工作压压力不大于于1MPa,加厚钢管的的工作压力力不大于1.6MPa。以公称直径径DN表示。将有缝钢管管镀锌处理理后，其抗抗腐能力提提高，内壁壁不易生锈锈，可以保保护水质。。镀锌钢管管常用于生生活饮用水水管道及热热水供应系系统。③铸铁管耐腐蚀性强强，但质脆脆，承压能能力低。分分为给水铸铸铁管和排排水铸铁管管。其规格格以公称直直径表示，，分低压、、普压、高高压三种。。系统管路选选择与设计计----常常用管材选选择（2））新型管材①聚氯乙烯(PVC)和硬聚氯乙烯烯(UPVC)管材具有良好的耐耐老化和耐化化学腐蚀性能能，可在-15～60℃之间使用30～50年。目前主要要用于建筑给给水、排水、、落水、排污污、穿线、通通风等方面。。②聚乙烯(PE)和高密度聚乙乙烯(HDPE)管材可耐多种化学学介质侵蚀的的管材，据有有良好的挠性性，可以盘卷卷，具有良好好的耐冲击强强度。主要用用于输送水、、可燃性气体体、腐蚀性流流体等。③交联聚乙烯（（PEX）和聚丁烯（PB）管材PEX和PB管材完全无毒毒，使用温度范围围最宽，为-70～110℃，可输送90℃左右的热水水，长期使用用温度为95℃。PEX管材一般只有有小口径管(20-63mm)，热膨胀系数较较大，采用金金属管件受压压连接，其配配件成本较高高，连接时问问题较多。PB管材适合制作作小口径受压压管，安装时时可以熔焊与与压接相结合合，连接牢固固。PEX和PB管材可作为包包括饮用水和和热水在内的的各类流体。。PEX比PB管材价格低30～50%。④无规共聚聚丙丙烯（PP-R）管材具有耐压、保保温等优点，，长期使用温温度为70℃，比较适合合温水输送。。它可以采用用熔接方式连连接，连接可可靠，其废料料还可再利用用，是名副其其实的绿色建建材系统管路选择择与设计----常用用管材种类（（3）新型管管材⑤铝塑复复合管管（PAP）有两种种类型型，一一种是是采用用HDPE的PAP管材，，只能用用于低低温介介质的的输送送；另另一种种是采采用PEX的PAP管材，，气密密性好好，耐耐压较较高，，耐爆爆破应应力大大，热热膨胀胀系数数小，，抗静静电，，使用用寿命命长，，可输输送包包括饮饮用水水和热热水在在内的的各种种流体体，可可在95℃高温温和小小于1MPa压力的的条件件下长长期工工作。。PAP管的缺缺点是是管材材连接接不能能用热热熔连连接和和胶粘粘接，，只能能用专专用铜铜制管管件，，废品品不能能回收收再用用⑥ABS管材由丙烯烯腈、、丁二二烯、、苯乙乙烯组组成的的共聚聚物或或共混混物。。它是是通用用塑料料中强强度和和韧性性较好好的一一种。。在-40～100℃范围围内能能保持持韧性性和刚刚度。。但它它的耐耐候性性较差差。系统管管路选选择与与设计计----常常用管管材种种类（（2））新型管管材⑦铜管和和塑覆覆铜管管随着人人们对对饮用用水卫卫生性性能要要求的的愈来来愈高高，铜铜管和和塑覆覆铜管管在城城市的的高层层、超超高层层以及及中高高档商商品房房中大大量使使用。。塑覆覆铜管管一般般是用用含铜铜量99.9%的无无缝T2紫铜管管为基基体，，外壁壁覆上上具有有特殊殊造型型的聚聚乙烯烯为主主体及及其它它多种种添加加剂的的保温温层，，经物物理和和化学学反应应相结结合而而成的的的新新一代代供水水管材材，特特别适适合用用做热热水管管。⑧薄壁不不锈钢钢管和和不锈锈钢保保温管管薄壁不不锈钢钢管是是厚度度为0.7～1.2mm的不锈锈钢板板制成成的15～50mm的给水水管，，通过过管壁壁薄壁壁化，，可大大大降降低管管材的的成本本。不锈钢钢管强强度高高，耐耐压、、耐高高温，，使用用寿命命长，，适用用范围围广，，可广广泛用用于建建筑的的冷、、热水水供水水系统统系统管管路选选择与与设计计----常常用管管材选选择GBJ15-88《《建筑给给水排排水设设计规规范》》（1997版版）对对管材材的选选用作作了如如下规规定：：1、对对于洗洗浴热热水供供应系系统，，热水水管管管径小小于及及等于于150mm时，应采用用镀锌钢管管和相应的的配件；宾宾馆、高级级住宅、别别墅等建筑筑，宜采用用铜管、聚聚丁烯管或或铝塑复合合管。2、对于饮饮用水管，，应采用铜铜管、不锈锈钢管、铝铝塑复合管管、聚丁烯烯管，配件件应采用与与管材相同同的材料。。3、对于给给水系统，，生活给水水管径小于于150mm时，应采用用镀锌钢管管或给水塑塑料管；管管径大于150mm时，可采用用给水铸铁铁管；生活活给水管埋埋地敷设，，管径等于于或大于75mm时，宜采用用给水铸铁铁管；生产产和消火栓栓系统消防防给水管一一般采用非非镀锌钢管管或给水铸铸铁管，自自动喷水灭灭火系统消消防给水管管应采用镀镀锌钢管或或镀锌无缝缝钢管；根根据水质要要求和建筑筑使用要求求等因素生生活给水管管可采用铜铜管、聚丁丁烯管、铝铝塑复合管管、涂塑钢钢管、或钢钢塑复合管管等管材。。系统管路选选择与设计计----常常用阀门种种类（1））（1）闸板板阀门无方向性，，比较严密密，安装长长度较短，，由于闸板板阀的进出出口和阀底底在同一直直线位置，，故介质流流动的局部部阻力很小小，异物也也不易被阻阻塞，因而而其常用作作排污和管管道系统或或水箱底部部的泄水阀阀。闸板阀阀门常用于于作全开全全闭的位置置，不能用用于蒸汽管管道上，不不宜用它作作调节流量量，如果闸闸板阀门长长期处于半半开半关的的状态下工工作，闸板板的密封面面会因受介介质冲刷而而不能密封封严密。(2)截止止阀和节流流阀截止阀阀芯芯的端部是是平的，节节流阀阀芯芯是锥形的的，安装时时应注意介介质的流向向应该是下下进上出。。截止阀流流体阻力大大，调压作作用明显，，但不宜用用在输送粘粘性介质的的管道上。。带橡胶密密封的截止止阀广泛用用于冷水管管道，铜阀阀芯密封的的截止阀广广泛用于热热水和蒸汽汽管道上。。系统管路选选择与设计计----常常用阀门种种类（2））（3）球阀阀及旋塞球阀和旋塞塞是靠阀体体内可以旋旋转的关闭闭件来打开开和关闭阀阀门。当塞塞子中心的的通孔与管管路的进出出方向一致致时，阀门门全开，垂垂直时阀门门全关。球球阀和旋塞塞启闭迅速速，流动阻阻力小，流流量大，操操作简单快快捷。但它它密封面易易磨损，适适合低温低低压和粘度度较大的介介质管道和和要求快开开快关的的的部位。（4）蝶阀阀蝶阀可以围围绕阀座内内的一个固固定轴旋转转90°，，以实现蝶蝶阀的开启启和关闭。。通过改变变蝶阀的旋旋转角度，，可以分级级控制流量量。蝶阀启启闭迅速、、方便，但但因其密封封材料是橡橡胶，因此此多用于压压力和温度度较低的管管道上。（5）逆止止阀（止回回阀）逆止阀可使液液体介质只能能向一个方向向流动，阻止止其逆向流动动。逆止阀有有方向性，安安装时应特别别注意（6）浮球阀阀浮球阀可以自自动控制水箱箱中的水位。。系统管路选择择与设计----常用用阀门种类（（3）（7）减压阀阀减压阀的作用用是降低管路路介质的压力力，使经过过减压阀流出出的介质的压压力符合设计计要求。（8）安全阀阀（泄压阀））安全阀的作用用是自动泄除除管道或设备备中的过高的的压力，当压压力恢复正常常后，自动关关闭。(9)自动排排气阀自动排气阀的的作用是自动动排出管路或或设备内的空空气，使系统统正常工作。。(10)电磁磁阀和电动阀阀电磁阀和电动动阀的作用是是根据控制元元件给出的通通断电信号，，自动开启或或关闭阀门，，从而起到到自动控制的的作用。系统管路选择择与设计----常用用阀门选择（1）根据介介质特性、工工作压力和温温度，选择阀阀体材料。阀阀体材料有灰灰铸铁、铸钢钢、铸铜、不不锈钢等。（2）根据阀阀体材料、介介质的工作压压力和温度确确定阀门的公公称压力级别别。低压阀门门的使用压力力PN≤1.6MPa，中压阀们的使使用压力1.6MPa＜PN≤6.4MPa，高压阀门的使使用压力10MPa≤PN≤100MPa，超高压阀门的的使用压力PN＞100MPa。（3）根据公公称压力、介介质特性和温温度，选择密密封面材料。。使其最高使使用温度不低低于介质工作作温度。（4）根据管管道的管径计计算值，确定定阀门的公称称直径。一般般情况下，阀阀门的公称直直径和管道的的公称直径相相同。(5)根据阀阀门的用途和和要求，选择择阀门的驱动动方式。阀门门的驱动方式式有手动、电电动、气动、、液动、机械械传动等。(6)根据管管道的连接方方式和阀体公公称通径大小小，选择阀门门的连接形式式。一般小管管径的阀门采采用螺纹连接接，大管径的的阀门采用法法兰连接。（7）根据阀阀门的公称压压力、公称直直径、介质特特性和工作温温度选择阀门门类别、结构构形式和型号号。系统管路选择择与设计----常用用水泵选择（1））泵的的种类类根据泵泵的工工作原原理，，通常常将泵泵分为为以下下三类类。1、叶叶片式式泵：：叶片式式泵是是由装装在主主轴上上的叶叶轮产产生旋旋转作作用，，对流流体做做功