【正文】 ，冷水自動補入循環(huán)水箱下部。由于每臺家用太陽熱水器實際上也是一個小型的自然循環(huán)系統(tǒng)，因此，這種設計方式也屬于以自然循環(huán)系統(tǒng)中的一類 12 太陽能系統(tǒng)常見的運行方式（ 2） 自然循環(huán)系統(tǒng) (11) 多個集熱器與一個水箱連接組成的系統(tǒng) 自然循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點是不需要外來動力，依靠系統(tǒng)流體本身的密度差自動循環(huán)。 有些用戶所表達的要求與其實際上真正的需要不一致 。太陽熱水系統(tǒng)設計知識講座 2 主要內容 太陽熱水系統(tǒng)的組成 太陽熱水系統(tǒng)的分類 太陽熱水系統(tǒng)的設計的主要方面 太陽熱水系統(tǒng)的設計的詳細內容 3 太陽熱水系統(tǒng)的組成 ? 設備與管道支架 ? 太陽集熱器 ? 貯水箱 ? 管路、泵、閥 ? 設備防腐與保溫 ? 自動控制系統(tǒng) ? 輔助能源設備 4 太陽熱水系統(tǒng)的分類 序 號 分類特征 系統(tǒng)類型 類型 1 類型 2 類型 3 1 按貯水箱內水被加熱的方式 直接系統(tǒng) 間接系統(tǒng) — 2 按傳熱工質的流動方式 自然循環(huán)系統(tǒng) 強制循環(huán)系統(tǒng) 直流系統(tǒng) 3 按傳熱工質與大氣相通 敞開系統(tǒng) 開口系統(tǒng) 封閉系統(tǒng) 4 按系統(tǒng)有無輔助熱源分類 純 太陽能 加熱系統(tǒng) 帶輔助熱源系統(tǒng) — 5 按太陽集熱器內介質狀況 充滿系統(tǒng) 回流系統(tǒng) 6 按太陽集熱器的類型 平板型系統(tǒng) 真空管系統(tǒng) 5 太陽熱水系統(tǒng)設計的主要方面 ? 用戶情況與要求 ? 系統(tǒng)運行方式確定 ? 太陽集熱器選型 ? 太陽集熱器面積確定 ? 貯水箱設計 ? 輔助熱源選擇與系統(tǒng)設計 ? 系統(tǒng)布局 ? 太陽集熱器傾角與前后排間距確定 ? 泵 、 閥及管路選型與管路系統(tǒng)設計 ? 電氣控制系統(tǒng)設計 ? 1 管路與設備的保溫與防凍 ? 1系統(tǒng)安全防護（防雷 /防雨 /防漏電 /防腐蝕 /抗風雪等） 6 用戶情況與要求（ 1） 原始資料收集 （ 1）用戶所處地理位置和環(huán)境條件 ? （ 2） 水源情況 ? （ 3）電力供應情況 ? （ 4）安裝場地情況 ? 以上內容有些可以通過查資料獲得，有些則必須向用戶了解，才能弄清楚。有些用戶所提的要求可能無法實現(xiàn) 。但自然循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水箱必須高于集熱器，由于系統(tǒng)流體本身的密度差形成的動力很小，因此必須采取多種措施減小系統(tǒng)循環(huán)阻力。當循環(huán)水箱上部水溫低于設定溫度時，電磁閥自動關閉。使用結束后，再重新加滿冷水。 22 太陽能系統(tǒng)常見的運行方式（ 12） 自然循環(huán)系統(tǒng) (25) 多臺承壓家用熱水器串、并聯(lián)組成的系統(tǒng) 使用：冷水從第一臺熱水器進入 ， 依次將前臺熱水器的溫水頂入下臺熱水器 ， 從而使前后的熱水器形成了溫度差 。當集熱器的出口溫度達到設定溫度時，循環(huán)水泵自動啟動，將水箱下部的冷水泵入集熱器，同時將集熱器內達到設定溫度的熱水頂入儲熱水箱上部； ? 采用定溫循環(huán)和頂水用水方式，可以使系統(tǒng)實現(xiàn)隨時使用熱水。 這類系統(tǒng)適合于高寒地區(qū)全年使用的大規(guī)模平板太陽熱水系統(tǒng) 29 太陽能系統(tǒng)常見的運行方式（ 18） 強制循環(huán)系統(tǒng)常見形式 （ 6) 太陽能常壓 /水箱常壓間接系統(tǒng) 太陽能加熱回路采用防凍液作為循環(huán)介質 ， 解決了一次回路循環(huán)系統(tǒng)防凍和防垢的問題 。 31 太陽能系統(tǒng)常見的運行方式（ 20） 直流系統(tǒng) ? 優(yōu)點： 該系統(tǒng)可隨時將達到設定溫度的熱水頂入儲水箱儲存。 單一的直流式定溫放水太陽熱水系統(tǒng)存在儲熱水箱水滿溢流的問題 ， 水滿時必須將冷水關閉 ， 以防止儲熱水箱溢流 。 但所有這些運行方式 ， 都是根據(jù)自然循環(huán) 、 強迫循環(huán)和直流定溫系統(tǒng)的原理 ， 結合實際情況設計的 。當采光面與太陽光線垂直時，就能得到最大的太陽輻射能 對于跟蹤式太陽集熱器，通過自動跟蹤使集熱器的采光面與太陽的入射光線垂直就可以。 θ= Ф – δ = Ф 10176。但為了保證在全年時間內，相鄰兩支真空管不發(fā)生光線遮擋，集熱器的傾角應滿足下列條件 23176。 a)某一地方在每年的某一季節(jié)，總是雨季，太陽輻射量相對很少，在此時段內，即使太陽光線與集熱器采光面垂直，也得不到太多的太陽輻射能；而在另一季節(jié)，經常是晴朗天氣，太陽輻射量相對較多，在此時段內，由于太陽光線與集熱器采光面不垂直，從而失去了得到較多太陽輻射能的機會。儲熱水箱的作用就是儲存太陽集熱器產生的熱水 48 貯水箱設計 貯水箱的容積確定 儲熱水箱的容量 V應根據(jù)其蓄熱容量 VX、 熱水膨脹量 VP和循環(huán)回流水量 VH等因素確定 。 儲熱水箱應選擇體面比最小的形狀 。在高度相同的的條件下，長度與寬度相等時，體面比最小。 通氣孔 ：常壓水箱應留有通氣孔，以避免形成負壓，使水箱受損，并使下水通暢 排污口：排污口應留在水箱最低的位置，以利于排污。 其它開口： 有些系統(tǒng)還需預留測量水溫、水位、壓力的開口。 對于自然循環(huán)系統(tǒng) ， 下循環(huán)口兼有下循環(huán)管的自動排氣功能 ， 因此 ，其在水箱內的開口方向應水平 ， 不能向下 ， 否則將造成下循環(huán)管無法自動排氣而使系統(tǒng)無法自動循環(huán) 。 59 系統(tǒng)整體布局的原則與方法 布局形式（ 1） 前后布局 一般情況下 ， 集熱器在前面 ， 水箱在后面 ， 以避免水箱遮光 。 因為 ， 水箱是太陽熱水系統(tǒng)最重的負載 ， 因此 ， 水箱的放置位置應考慮該位置的承載能力能否能滿足水箱裝滿水后的承重需求 。 ② 有縫鋼管 焊接鋼管通常稱為有縫鋼管（水煤氣管）。 68 系統(tǒng)管路選擇與設計 常用管材選擇（ 2）新型管材 ① 聚氯乙烯 (PVC)和硬聚氯乙烯 (UPVC)管材 具有良好的耐老化和耐化學腐蝕性能 ， 可在 15～ 60℃ 之間使用 30～ 50年 。 PEX比 PB管材價格低 30～ 50%。 塑覆銅管一般是用含銅量 %的無縫 T2紫銅管為基體 ， 外壁覆上具有特殊造型的聚乙烯為主體及其它多種添加劑的保溫層， 經物理和化學反應相結合而成的的新一代供水管材 ， 特別適合用做熱水管 。截止閥流體阻力大，調壓作用明顯，但不宜用在輸送粘性介質的管道上。通過改變蝶閥的旋轉角度，可以分級控制流量。 75 系統(tǒng)管路選擇與設計 常用閥門選擇 （ 1） 根據(jù)介質特性 、 工作壓力和溫度 ， 選擇閥體材料 。 閥門的驅動方式有手動、 電動 、 氣動 、 液動 、 機械傳動等 。 如活塞泵 、 柱塞泵 、 齒輪泵 、 螺桿泵等 。 揚程的單位一般為 m。 軸功率是指原動機輸送給泵的功率 ， 配套功率是指泵應選配的原動機的功率值 。s ） ； 一般取 (36～ 72)L/㎡ c） 集熱器阻力的計算應根據(jù)廠家提供的集熱器的流體壓降數(shù)值計算。 83 電氣控制系統(tǒng)設計 常用控制元件（ 1） 太陽熱水系統(tǒng)常用的控制元件主要有以下幾種 。 （ 7） 可編程控制器 （ PLC） 可根據(jù)太陽熱水系統(tǒng)的需要，設計控制程序，實現(xiàn)水溫、水位、時間、壓力、流量等多種控制功能和顯示、儲存、計算等功能。 這種方法的缺點是既浪費電能 ， 又增加水泵的磨損 。 87 系統(tǒng)防凍設計 防凍方法（ 2） （ 2） 伴熱帶防凍 伴熱帶防凍就是通過在太陽熱水系統(tǒng)的管路上加裝電加熱帶的方式 ， 從而達到防止管路結冰的目的 。 88 系統(tǒng)防凍設計 防凍方法（ 3） （ 3） 排空防凍 排空防凍就是通過排空太陽熱水系統(tǒng)管路和集熱器中的水 ，來達到防止管路結冰的目的 。 90 系統(tǒng)防凍設計 防凍方法選擇 循環(huán)防凍是一種被動防凍的方案 ， 具有投資小的優(yōu)點 。 因此 ， 多用于平板集熱器系統(tǒng)的冬季防凍 。 下列設備 ， 除另有規(guī)定外 ， 一般均應做接地處理 。 92 系統(tǒng)防腐蝕措施 金屬腐蝕的種類 金屬腐蝕是指金屬材料或金屬制品在周圍環(huán)境介質的作用下 ， 逐漸產生的損壞或變質現(xiàn)象 。 對于鋼鐵 、 銅 、 鎳 、 鋅等金屬 ， 臨界濕度一般在 5070%之間 。均勻腐蝕是指腐蝕作用均勻地發(fā)生在金屬表面上；局部腐蝕是指腐蝕作用僅局限在一定的區(qū)域。 晶間腐蝕： 晶間腐蝕是指金屬晶粒沿著金屬晶粒的邊界或它的近旁發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象 。 大多數(shù)金屬材料在某種介質中的耐腐蝕性能 ， 在一般的腐蝕手冊中都能查到 。 98 系統(tǒng)防腐蝕措施 金屬防腐蝕方法 （ 2） 應用緩蝕劑 ， 消除或減少介質中的有害成分 可以通過兩種方法來消除會減少介質中的有害成分，一種是去掉介質中的有害成分，改變介質的性質。常用的材料有 Al、 Mg、 Zn及其合金。 100 系統(tǒng)防腐蝕措施 金屬防腐蝕方法 (4)用覆蓋層保護 在金屬表面覆蓋一層保護層，是防止金屬腐蝕最普遍而重要的方法。鍋爐除氧可采用加熱的方法，在常壓下，將水加熱至沸騰，可去除水中所溶解的大部分氧氣；也可采用化學除氧法，例如在水中加入亞硫酸鈉，使其與水中的氧氣發(fā)生化學反應，從而消除溶解于水中的氧氣。例如：鋁合金不應當和銅 、 鎳 、 鋼鐵等電勢較高的金屬相接觸；不應用鋁鉚釘來鉚接銅板 。 不銹鋼在焊接時 ， 由于受熱影響 ， 在焊縫附近很容易發(fā)生晶間腐蝕 。 局部腐蝕又可分為 ： 點腐蝕 ： 又叫小孔腐蝕或孔蝕。 另外 ， 大氣中的氣體 ，如 CO SO H2S、 NO NH CI2等 ， 對不同的金屬也會造成腐蝕 ，特別是 SO2， 可被氧化變成 SO3， 然后與水作用成為 H2SO4， 對不耐稀硫酸的鐵 、 鋅 、 鎘等金屬構件 ， 腐蝕非常嚴重 。 因此 ， 存在各種不同的腐蝕分類方法 。 ② 電控箱等電控設備 。 另外 ， 選用排空防凍時 ， 最好加大系統(tǒng)管路和集熱器的坡度 ， 以利于水回流通暢 。 尤其是對于散熱很大的平板集熱器 ， 有可能凍壞吸熱板芯 。 ① 防凍排空閥防凍： 在太陽熱水系統(tǒng)管路的最低處安裝一防凍排空閥 ， 當環(huán)境溫度達到可能使管路中的水結冰時 ， 防凍排空閥自動打開 ， 使太陽熱水系統(tǒng)中的水從防凍排空閥排出 。 ① 溫控伴熱防凍： 通過溫度控制儀來自動控制電加熱帶通電與斷電的方式 ，來達到防止管路結冰的目的 。 這種方法解決了連續(xù)循環(huán)防凍的缺點 ， 但如果停止循環(huán)的時間過長 ， 有可能造成結冰 。 85 系統(tǒng)防凍設計 防凍設計的目的 對于太陽熱水系統(tǒng) ， 為了減少熱能散失 ， 太陽集熱器和系統(tǒng)管路都有保溫措施 。 利用溫度控制儀可以很方便的實現(xiàn)太陽熱水系統(tǒng)的各種溫度控制 ， 如單點定溫控制 ， 區(qū)間溫度控制等 ， （ 2） 溫差控制儀 利用溫差控制儀可以實現(xiàn)水箱水溫和太陽集熱器水溫的溫差控制 。 82 電氣控制系統(tǒng)設計 設計原則 （ 1） 最大限度的實現(xiàn)太陽熱水系統(tǒng)對電氣控制系統(tǒng)的要求 應弄清楚系統(tǒng)電氣控制的要求 ， 控制元件之間的關系 ， 從操作和安全角度考慮應配置的指示和控制內容 。 （ 2）揚程的確定 太陽熱水系統(tǒng)循環(huán)泵的揚程的計算方法如下： H = (～ )(Hs+Hx) 式中： Hs— 太陽熱水系統(tǒng)提升液體介質 （ 水 ） 的高度 ， mH2O； Hx— 太陽熱水系統(tǒng)總流動阻力 （ 沿程阻力和局部阻力之和 ） ， mH2O。 效率 水泵的效率是指泵的有效功率與軸功率的比值 。 泵標牌上的轉速 ， 稱之為額定轉速 ， 標牌上所標的揚程 、 功率等參數(shù)都是在泵的額定轉速下運行 ， 在額定流量下的參數(shù) 。如射流泵、空氣抽水機、漩渦泵、真空泵、水錘泵等。 一般小管徑的閥門采用螺紋連接 ， 大管徑的閥門采用法蘭連接 。 （ 2） 根據(jù)閥體材料 、 介質的工作壓力和溫度確定閥門的公稱壓力級別 。 （ 5）逆止閥（止回閥） 逆止閥可使液體介質只能向一個方向流動，阻止其逆向流動。 73 系統(tǒng)管路選擇與設計 常用閥門種類（ 2） （ 3） 球閥及旋塞 球閥和旋塞是靠閥體內可以旋轉的關閉件來打開和關閉閥門。 不銹鋼管強度高 ， 耐壓 、 耐高溫 ， 使用