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统常见的运行方式（2）------自然循环系统自然循环系统的两大类别类型一：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。类型二：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（2）------自然循环系统(1-1)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（3）------自然循环系统(1-2)落水使用的系统1、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。2、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水箱自来水集热器太阳能系统常见的运行方式（4）------自然循环系统(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（5）------自然循环系统(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（6）------自然循环系统(1-5)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（7）------自然循环系统(1-6)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（8）------自然循环系统(2-1)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。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（9）------自然循环系统(2-2)多台家用热水器并联组成的系统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。2、缺点：a)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.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（10）------自然循环系统(2-3)多台家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（11）------自然循环系统(2-4)多台家用热水器串、并联组成的定温放水系统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。2、缺点：a)需解决储热水箱水满溢流的问题。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。自来水储水箱M太阳能系统常见的运行方式（12）------自然循环系统(2-5)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（13）------强制循环系统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。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（14）-----强制循环系统常见形式（1)普通的强制循环系统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（15）-----强制循环系统常见形式（2)定温循环系统1、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；2、采用定温循环和顶水用水方式，可以使系统实现随时使用热水。3、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（16）-----强制循环系统常见形式（3)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（16）-----强制循环系统常见形式（4)太阳能常压/水箱承压间接系统1、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，然后又会到回流水箱，构成了开路循环回路。2、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水供应系统上的应用问题；3、这种系统太阳能加热系统的循环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（17）-----强制循环系统常见形式（5)太阳能承压/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控制器排气泄压阀太阳能系统常见的运行方式（18）-----强制循环系统常见形式（6)太阳能常压/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（19）-----强制循环系统常见形式（7)太阳能承压/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