太阳能热水器设计资料
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1绪论在我设计太阳能热水器的控制系统之前,首先了解一下太阳能热水器的组成与工作原理,了解一下太阳能热水器的基本构架和工作过程,以及太阳能热水器发展概况和深远利用价值。
1.1太阳能热水器的组成与工作原理图1.1热水器装置简图1-集热器2-下降水管3-循环水管4-补给水箱5-上升水管6-自来水管7-热水出水管热水器主要由集热器、循环管道和水箱等组成,图中为典型的热水器装置图。
图中集热器1按最佳倾角放置,下降水管2的一端与循环水箱3的下部相连,另一端与集热器1的下集管接通。
上升水管5与循环水箱3上部相连,另一端与集热器1的上集管相接。
补给水箱4供给循环水箱3所需的冷水。
集热器吸收太阳辐射后,集热器内温度上升,水温也随之升高。
水温升高后,热水的比重减轻,便经上升水管进入循环水箱上部。
而循环水箱下部的冷水比重较大,就由水箱下流到集热器下方,在集热器内受热后又上升。
这样不断对流循环,水温逐渐提高,直到集热器吸收的热量与散失的热量相平衡时,水温不再升高。
这种热水利用循环加热的原理,因此又称循环热水器。
集热器是一种利用温室效应,将太阳能辐射转换为热能的装置,该装置与一般热水交换器不一样,热交换器通常只是液体到液体,或是液体到气体的热交换过程,而平板行集热器时直接将太阳辐射传给液体或气体,是一个复杂的传热过程。
平板型集热器结构形式很多,世界上已实用的集热器就有直管式、瓦楞式、扁管式、铝翼式等二十多种。
1.2太阳能热水器的发展概况及市场竞争分析我国自78年引进全玻璃真空集热管的样管以来,经过20多年的努力,攻克了热压封等许多技术难关,已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管产业,用于生产集热管的磁控溅射镀膜机已有745台,产品质量达到世界先进水平,产量雄居世界首位。
1978年中国诞生第一台太阳能热水器,到1986年卧式磁控溅射镀膜机的设计制造,是在政策扶持下的研究开发阶段。
1987年,我国制造了第一支全玻璃真空集热管。
太阳能热水器结构设计毕业设计目录1绪论 (1)1.1本课题的来源及研究的目的和意义 (1)1.2 太阳能热水器的概况 (2)1.3本课题所涉及的问题及国内(外)研究现状及分析 (3)1.4 国外研究现状及分析 (4)1.5国内研究现状及分析 (6)1.6对课题所涉及的任务要求及实现预期目标的可行性分析 71.7完成本课题所必须的工作条件及解决的办法 (7)1.8完成本课题的工作方案及进度计划 (8)2太阳热水器能结构设计方案 (9)2.1 机型 (9)2.2 机具工作原理 (10)2.3 总体配置 (10)2.4 基本设计参 (11)2.5确定传动方案 (14)2.6电动机的选择 (14)3传动机构的设计 (16)3.1齿轮及齿盘的设计 (16)3.2轴的计算 (20)3.3凸轮机构的设计及计算 (22)小结 (26)致谢 (29)参考文献 (30)附录 (32)1绪论1.1本课题的来源及研究的目的和意义进入21世纪,随着石油、煤、天然气等这些不可再生自然能源价格的上涨,能源危机再次引起了人们的注意,如何很好的节约和利用能源,特别是可持续性能源,一直是人类所面临的问题。
在本次设计中我将从我国目前面临的能源现状出发,分析太阳能的基本特性的基础上,对目前收集太阳能最成功的装置太阳能热水器进行结构设计。
太阳能热转换技术的核心是采用高品质、高转换率的太阳能集热器。
未来的太阳能热利用发展趋势是太阳能与建筑结合,太阳能平板集热器是与建筑结合最佳方式的太阳集热器。
但我国幅员辽阔,各地日照时间,日照角度等参数各不相同,因此可根据环境需要做成灵活多变的结构形式和形体尺寸。
太阳能热水器虽然在国内用的比较多,但是在结构方面有不少的不足之处,不能尽可能满足用户的使用,本次设计旨在提出一些可以优化的方面。
一是提出集热器旋转的结构改进方案,二是提出集热器日照角度变换的结构改进方案,三是提出在热水器自动控制方面的改进方案。
1.2 太阳能热水器的概况目前太阳能热水系统尚未纳入建筑给排水设计,工程中较常用的热水供应是采用换热站提供的合适温度的热水,再通过室外管网向用户供水。
简易太阳能热水器设计方案太阳能热水器是一种能够利用太阳能将水加热的设备,它不仅可以在环保的同时降低能源消耗,还可以为我们提供热水。
本文将为大家介绍一种简易的太阳能热水器设计方案。
一、原理介绍太阳能热水器的工作原理主要是利用太阳能将水加热。
一般来说,太阳能热水器由太阳能集热器、储热水箱和管路系统等组成。
太阳能集热器通过吸收太阳能将水加热,然后将加热后的热水储存在储热水箱中,最后通过管路系统将热水输送到我们需要的地方。
二、材料准备1. 太阳能集热器:可以使用黑色的铝板或黑色的太阳能吸热器作为集热器,它们能够更好地吸收太阳辐射。
2. 储热水箱:选择一个适当大小的容器作为储热水箱,可以使用塑料桶或不锈钢容器等。
3. 管路系统:选用耐高温的管道材料,如聚丙烯管或铜管,并配备相应的接头和阀门。
三、制作步骤1. 太阳能集热器制作:a. 在铝板或太阳能吸热器上涂刷黑色涂料,增加吸热效果。
b. 将太阳能集热器固定在支架上,确保它能够与太阳保持最佳角度。
c. 将集热器连接到管路系统的进水口。
2. 储热水箱制作:a. 选择一个适当大小的容器,确保能够储存足够的热水。
b. 在容器上开启进水口和出水口,并确保它们与管路系统相连接。
3. 管路系统搭建:a. 将管道与太阳能集热器和储热水箱连接起来,确保管道畅通无阻。
b. 根据需要,可以在管道上安装调节阀和水泵等设备来控制水流量和水温。
四、使用与维护1. 使用前,需要确保太阳能集热器的方位与太阳保持一致,以便最大程度地吸收太阳能。
2. 水箱和管路系统中的水需要定期更换,以保持水质清洁。
3. 涂刷在集热器表面的黑色涂料可能会因长时间使用而磨损,需要定期检查并修复。
五、效果展示这种简易太阳能热水器设计方案可以充分利用太阳能将水加热。
在晴朗的天气条件下,它可以为我们提供足够的热水供应,减少我们对传统能源的依赖。
而且,这种方案的制作和使用成本相对较低,非常适合个人使用。
六、结论通过本文的介绍,我们了解到了一种简易的太阳能热水器设计方案。
太阳能热水器自动控制系统绪论太阳能热水器已经进入千家万户,太阳能热水器给人们的生活或工作提供了很大的便利,但是还存在着很大的不足。
比如夜间用水,太阳能即便有很强的保温设备,但收到外接温差的影响,内部温度还是会下降。
如何实现热水的实时供给,成为一个研究的方向。
本课题根据上述问题,提出解决方案,重在研究自动加热系统,完善太阳能热水器的功能,提高使用性。
本设计使用STC89C52系列单片机作为主节制模块,实现太阳能自动控制系统设计,该系统由八个基本模块组成,实现对太阳能水箱水位、温度的实时检测并报警,通过按键调整时间设置,切换夜间自动加热和手动加热等多种功能。
本设计进行了proteus仿真,验证可行之后,通过软件绘制电路原理图,然后根据电气路焊接实物,在实物上完成所有预期功能。
关键词:单片机太阳能自动控制软件仿真ABSTRACTThe design is designed based on STC89C52 microcontroller to control the smart car automatic tracing system is easy to use, which covers the design of modules and software of automatic tracing smart car hardware on the main part. The smart car automatic tracing system is based on C52 microcontroller based controller core, then the four road to pavement of injection tube of infrared detection system to detect the track, then the signal detected by the real-time feedback transmission for C52 mcu. C52 microcontroller receives the detection signal, compares the relative software according to internal procedures,obtained through the analysis results to control the drive motor running, driving direction which drives rotation control to control the wheels of the car car, allowing the car to travel to their own along the track laying. In this way, the automatic tracing smart car is basically can be completed along the self laying automatic tracing on the track to run.Keywords:STC89C52,Infrared system,Direct-current machine,Auto-tracking目录1概述 (4)1.1本课题的研究意义 (4)1.2本课题研究的应用前景与国内外进展 (4)1.2.1国内wai进展及应用前景 (4)1.2.2本论文的研究目标与研究内容 (4)2 系统总体设计 (4)2.1 系统设计规划 (4)2.2模块方案论证 (5)3 硬件设计 (6)3.1传感器检测模块 (6)3.1.1液位传感器原理与应用 (6)3.1.2水温传感器检测模块 (7)3.2液晶显示模块 (8)3.3单片机 (8)3.3.1单片机晶振模块 (9)3.3.2单片机复位模块 (9)3.3.3单片机P0口上拉电阻 (9)3.3.4最小系统原理图 (10)3.4时钟模块 (10)3.5光耦继电器模块 (11)3.6电源模块 (11)3.7按键模块 (12)4 软件设计 (13)4.1软件架构图 (13)4.2系统设计总流程图 (13)4.3水位检测软件设计 (14)4.4液晶显示软件设计 (15)4.5温度传感器软件设计 (16)4.6时钟模块软件设计 (17)4.7按键扫描软件设计 (18)5测试和分析 (19)5.1测试 (19)5.2性能分析 (20)总结 (20)致谢 (21)参考文献 (22)1概述1.1本课题的研究意义随着科技的进步,太阳能热水器逐步进入千家万户。
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 htH t.a 为当地纬度倾角平面年平均日照量,MJ/(m2·d);HLr为当地纬度倾角平面年总辐照量,MJ/(m2·a);Ta 为年平均环境温度,℃;Sy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/d2.2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=1219.50W2.3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;t r——热水温度,t r=60℃;t l——冷水温度;m——用水计算单位数,定为4人;K h——小时变化系数,查《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》表4-3,取5.12。
太阳能热水系统设计专篇一、设计说明:1、设计依据:《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364-2005《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242-2002建筑设计图纸及业主提供的资料和设计要求。
2、工程概况:本工程为爱平小区5#商住楼。
3、本工程采用整体式太阳能热水器,每个太阳能热水器为一独立。
系统,电辅助加热,每户的立管、控制线路、辅助加热线路集中设于管道井内,户内热水管道系统由住户自理;共设置了整体式太阳能热水器,计24只。
二、设计计算:1、设计参数:每户按3.5人计,热水用水标准取q=70L/p .d,热水温度tr=60°C, 冷水温度tl=4°C,用水时间为24,水源为市政直接供水,水质满足生活饮用水水质标准。
太阳能保证率选f=50%。
2、太阳能集热系统设计:最大日用水量Qrd=70x3.5=245L/d,太阳能集热器总面积As=245x4.187x(60-4)x50%%%/13812/0.5/(1-0.2) =5.20m2,集热循环水箱有效容积V=50x5.20=260L,最大小时耗热量W=5.12x3.5x70x4187x(60-4)x0.983/86400=3346w,参照《太阳能热水系统与建筑一体化设计标准图集》苏J28-2007附录D,表(一)选用玻璃真空管整体式太阳能热水器MGQBCD58/2100/36-340/5.48/0.03/35°/D 。
共计24只;在满足上述设计指标的情况下,业主也可选用其他型号的产品。
3、管材、保温及其他:热水管采用交联铝塑复合管,卷材,公称压力1.0MPa,卡箍式连接;管道敷设时利用管道折角自由臂补偿管道的伸缩;保温采用25mm厚的泡沫橡塑为绝热层,外缠玻璃丝布两道,并采用玻璃钢铝箔防水;4、未尽事宜执行《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242-2002及《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364-2005的相关条文.。
太阳能热水器控制系统设计方案
引言
本文档旨在提供一种太阳能热水器控制系统的设计方案。
该系统旨在有效管理和控制太阳能热水器的运作,提高能源利用率并确保用户的舒适度。
系统设计
太阳能热水器控制系统的设计包括以下几个关键方面:
1. 传感器
系统将配备温度传感器和光照传感器。
温度传感器用于监测水箱温度和太阳能集热器的温度,以便根据温度变化进行控制调节。
光照传感器用于检测太阳光的强度,以确定是否能够进行正常的加热操作。
2. 控制器
控制器是系统的核心部分,它将根据传感器的信号进行智能控制。
当温度传感器检测到水温低于设定值时,控制器将自动开启加
热装置以提供热水。
当光照传感器检测到太阳光强度较低时,控制器将停止加热操作,以避免能源的浪费。
3. 电源系统
系统将使用太阳能电池板作为主要电源。
太阳能电池板将将净化太阳能转换为电能供系统使用。
此外,系统还将配备备用电源以确保系统在夜晚或阴雨天气时仍然能够正常运行。
4. 用户界面
系统将具备一个用户界面,以便用户能够方便地了解系统的状态和进行操作。
用户界面将显示当前水温、光照强度以及系统的工作状态。
用户可以通过界面对系统进行手动控制,如调整水温和加热时间等。
总结
本设计方案提供了一种简单而有效的太阳能热水器控制系统。
通过合理利用传感器和智能控制,该系统能够提高能源利用率,满足用户的热水需求,同时减少能源浪费。
该设计方案的实施将有助于推动太阳能热水器的发展和应用。
太阳能热水器方案一、背景介绍太阳能热水器是利用太阳能将热能转化为热水的设备。
随着节能环保意识的提高,太阳能热水器作为一种清洁能源利用技术,得到了广泛应用。
本文将介绍一种基于太阳能的热水器方案,包括原理、设计和使用。
二、原理介绍太阳能热水器利用太阳辐射的热能将水加热,主要由太阳能集热器和热水储存器两部分组成。
2.1 太阳能集热器太阳能集热器是太阳能热水器的核心组件,用于收集太阳的辐射热能。
一般采用平板式或真空管式太阳能集热器。
•平板式太阳能集热器:由一个具有吸热性能的平板和管路组成,太阳辐射照射在平板上产生热量,通过管路将热量传给水。
•真空管式太阳能集热器:由一组由真空组成的玻璃管和管路组成,管内充填导热剂。
太阳辐射照射在玻璃管上产生热量,通过导热剂传给水。
2.2 热水储存器热水储存器用于存储集热器收集到的热水,根据实际需求选择不同容量的贮水箱,以满足不同用户的使用需求。
热水储存器必须具备良好的保温性能,减少热能损失。
三、设计方案3.1 集热器安装太阳能集热器应安装在充分接收阳光照射的位置,避免遮挡。
一般可安装在屋顶、阳台或庭院等阳光充足的地方。
3.2 热水储存器的选择根据家庭的实际用水需求,选择合适的热水储存器容量。
同时,考虑热水储存器的保温性能,以减少热能损失。
3.3 系统管路设计太阳能热水器的管路设计应尽量简化,减少阻力。
合理安排采暖和热水供应管道的布局,保证水流通畅。
3.4 辅助能源供应在太阳能不足或天气阴雨的情况下,需考虑引入辅助能源供应。
常见的辅助能源包括电加热器和燃气热水器。
在系统设计中,应合理安排辅助能源的使用,并确保系统安全可靠。
四、使用及维护4.1 启动与关闭太阳能热水器的启动与关闭应按照操作说明进行操作,避免错误操作造成损坏。
4.2 日常维护定期清洗太阳能集热器的表面,保持集热效果;检查管路是否漏水,及时修复;定期检查热水储存器的保温性能,确保热能损失最小化。
4.3 节能使用合理使用热水,避免浪费;调整太阳能热水器的工作时间,使之与用水需求相匹配;在不需要热水的时候关闭热水储存器。
第一章选题背景1.1 课题旳设计背景传感器技术、数字电子技术与自动控制技术在生产过程、科学研究、现实生活应用、医疗卫生、环境保护事业及其她各个领域旳应用十分广泛。
传感器技术、控制逻辑电路旳设计及门电路芯片旳选择是感应自动控制设计旳重要环节,系统设计应满足环境保护、实用及课题规定旳总体技术方案。
这种专用感应控制装置旳设计可以提高专业知识旳运用能力,增进科技向生活旳转化及环境保护事业旳发展,对提高生活质量有重要作用。
数字逻辑电路控制器使近十几年来发展起来旳一种新型控制电路,具有功能齐全、控制简朴、抗干扰能力强,价格廉价、重量轻、耗电省等长处。
伴随太阳能热水器旳推广普及,在没有自来水旳地方,怎样使用水泵自动启停抽水并保证持续供水是一种现实旳问题。
由于太阳能热水器旳注水箱大多安装在房顶上,与否缺水不易观测,假如使用自动水位控制装置来控制水泵旳工作,就可以很好旳处理这个问题,给广大旳顾客带来以便。
1.2 设计旳内容和规定1.2.1 内容1、运用电导式传感器旳三个电极设计一种太阳能热水器旳水位报警器。
2、当水位处在高水位与底水位之间时,高水位与底水位旳指示灯都处在熄灭旳状态。
3、当水位低于低水位时,电源导通,低水位指示灯点亮,微分电路将产生脉冲,触发音乐集成电路工作。
随之扬声器发出报警声,告知主人水箱旳水已经空,单片机系统自动控制流向电磁阀往水箱注水。
4、当水位高于高水位时,高水位指示灯导通微分电路将产生脉冲,触发音乐集成电路,随之扬声器报警,告知主人水箱旳水已经注满,单片机系统自动控制控制阀断电,停止往水箱注水。
根据以上旳规定,该水位传感器报警器系统电路大体设计为下图1-1:图1-1 水位传感器控制原理图1.2.2规定1、当水位报警器接通电源时,主电路有对应旳电源指示灯点亮,指示电源正常。
2、当太阳能热水器水箱缺水,电路能发出光报警,单片机系统控制电磁阀向水箱中送水。
3、当水箱中旳水上升到需要旳高度时,电路发出光报警,单片机系统控制电磁阀断电,停止向水箱中送水。
太阳能热水系统设计专篇一、设计说明:1、设计依据:《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364-2005《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242-2002建筑设计图纸及业主提供的资料和设计要求。
2、工程概况:本工程为爱平小区5#商住楼。
3、本工程采用整体式太阳能热水器,每个太阳能热水器为一独立。
系统,电辅助加热,每户的立管、控制线路、辅助加热线路集中设于管道井内,户内热水管道系统由住户自理;共设置了整体式太阳能热水器,计24只。
二、设计计算:1、设计参数:每户按3.5人计,热水用水标准取q=70L/p .d,热水温度tr=60°C, 冷水温度tl=4°C,用水时间为24,水源为市政直接供水,水质满足生活饮用水水质标准。
太阳能保证率选f=50%。
2、太阳能集热系统设计:最大日用水量Qrd=70x3.5=245L/d,太阳能集热器总面积As=245x4.187x(60-4)x50%%%/13812/0.5/(1-0.2) =5.20m2,集热循环水箱有效容积V=50x5.20=260L,最大小时耗热量W=5.12x3.5x70x4187x(60-4)x0.983/86400=3346w,参照《太阳能热水系统与建筑一体化设计标准图集》苏J28-2007附录D,表(一)选用玻璃真空管整体式太阳能热水器MGQBCD58/2100/36-340/5.48/0.03/35°/D 。
共计24只;在满足上述设计指标的情况下,业主也可选用其他型号的产品。
3、管材、保温及其他:热水管采用交联铝塑复合管,卷材,公称压力1.0MPa,卡箍式连接;管道敷设时利用管道折角自由臂补偿管道的伸缩;保温采用25mm厚的泡沫橡塑为绝热层,外缠玻璃丝布两道,并采用玻璃钢铝箔防水;4、未尽事宜执行《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242-2002及《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364-2005的相关条文.。
太阳能热水设计方案太阳能热水设计方案太阳能热水器是一种通过太阳能将水加热的设备,它可以利用太阳能作为热源,无需使用传统的燃料,并且具有环保、经济、安全等优点。
下面是一个太阳能热水设计方案的简要描述。
1. 系统组成太阳能热水系统主要包括太阳能热水器、水箱、水管、补水装置、热交换器和控制装置等组成部分。
2. 太阳能热水器选择太阳能热水器的选择应根据用户需求和实际情况进行考虑,一般可选择平板式太阳能热水器或真空管太阳能热水器。
根据热水需求量和可用太阳能资源,确定太阳能热水器的尺寸和型号。
3. 系统布局太阳能热水系统的布局应考虑到太阳能热水器与水箱的距离、水路的长度和相对位置等因素,以减少热量的损失和水泵的能耗。
太阳能热水器应选择朝向良好、遮挡少的地方,以获得最大的太阳辐射。
4. 系统循环太阳能热水系统的循环方式有自然循环和强制循环两种。
自然循环适用于小规模系统,不需要外部动力,但对水箱位置和热水器朝向有较高的要求。
强制循环适用于大规模系统,需要水泵提供动力,能够实现更高的效率。
5. 系统控制太阳能热水系统还需要安装一套控制装置,主要包括温度探头、温度控制器和电磁阀等。
温度探头用于感知水温变化,温度控制器用于控制太阳能热水器的运行,电磁阀用于控制热水的进出。
6. 系统保护为了确保太阳能热水系统的安全运行和长寿命,还需要配置相应的保护装置,例如压力阀、排气阀和泄压阀等。
这些保护装置能够降低系统的压力,排出过多的热水蒸汽,保护太阳能热水器和水箱的安全。
7. 维护和清洁太阳能热水系统需要定期进行维护和清洁,包括清洗太阳能热水器表面的灰尘和污垢、检查水管和阀门的密封性以及清理水箱内的沉淀物等。
定期维护可以保证系统的正常运行和寿命的延长。
以上是一个简要的太阳能热水设计方案,可根据实际情况进行调整和优化。
太阳能热水系统是一种环保、经济、可持续的热水供应方式,具有很大的发展潜力。
太阳能热水器选型与设计报告姓名:学院:学号:专业:目录一、太阳能热水器利用背景 (1)二、太阳能热水器的选择 (1)三、太阳能热水器倾角 (2)四、太阳能热水器热量 (2)五、管路系统及连接图 (3)六、热水器的安装 (5)七、维护与保养: (5)八、材料与价格 (7)一、太阳能热水器利用背景太阳能热水器是将太阳光能转化为热能的装置,将水从低温度加热到高温度,以满足人们在生活、生产中的热水使用。
太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器,真空管式太阳能热水器为主,占据国内95%的市场份额。
太阳能热水器使用的是清洁能源太阳能,是一种可再生能源。
使用太阳能热水器能对我们环境的保护具有很大的作用。
二、太阳能热水器的选择地区:广州人数:4人选择:力诺瑞特新悦系列(真空管式)规格参数:力诺瑞特新悦系列(真空管式)的优点:1.集热保温:创新H-VCL三核热动系统,Φ58mmAZZURRO高效管,集热、保温功能明显;2.安全可信:三级断电保护与蓝釉双效保温枪,新内管突破26万次承压试验,具备自锁功能,可有效防止胆内介质外溢;3.智能舒适:光电互补双模技术,多重智能控制系统;4.选择自由:具有遥控、线控双重控制选择,多功能安装支架可适应各种楼层阳台;5.绿色环保:环保无氟发泡技术,使用过程零污染。
三、太阳能热水器热量4人家庭,设每人每天平均用水30L,选择120L太阳能热水器,即120㎏水量;设初始水温为15℃,洗澡水温为70℃,升温55℃;所需热量可由式Q= CM(t’- t)计算,其中C—水的比热容,取×10^3J/(㎏×℃);M—水的质量;t—初始水温;t’—所需水温,代入计算得:Q= CM(t’- t)=×10^3×120×55=×10^7J四、太阳能热水器倾角H=90°-│α(+/-)β│α—当地地理纬度β—太阳直射点地理纬度(+/-)是所求地理纬度与太阳直射是否在同一半球:如果在同一半球就是-;在南北两个半球就是+广州纬度约为23度,冬至太阳高度角计算可得H=41.2度但由于该热水器以及阳台限制,无法将集热板设置在该角度,可尽可能往该角度靠近,如35度。
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
22·a)为水平面年总辐照量,MJ/(m为水平面年平均日辐照量,HMJ/(m;·d); H注:
htha2·d);HMJ/(mH为当地纬度倾角平面年平均日照量,为当地纬度倾角平面年Lrt.a2·a);TMJ/(m为年平均环境温度,℃;S为年平均每日的日照小时总辐照量,
ya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=qm
rrd式中:
q——热水用水定额,L/(b·d),查《民用建筑太阳能热水系r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=40*4=160L/d
rd 1
2.2日均耗热量
日均耗热量计算公式:
Q=qcρ(t-t)m/86400
ldrr式中:
Q——日耗热量,W;d q——热水用水定额,L/(b·d);r 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——热水温度,t=60℃;rr t——冷水温度,查《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》l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=1219.50W
d
2.3小时耗热量
小时耗热量计算公式:
Q=Kmqcρ(t-t)/86400
lrhhr式中:
Q——设计小时耗热量,W;h q——热水用水定额,L/(b·d);r c ——水的比热容,c=4187J/(kg·℃);
ρ——热水密度,kg/L;60℃水密度为0.983kg/L;
2
t——热水温度,t=60℃;rr t——冷水温度;l m——用水计算单位数,定为4人;
K——小时变化系数,查《民用建筑太阳能热水系统工程技术手h册》表4-3,取5.12。
计算得到小时耗热量Q=6243.94W
h3、场地情况
福建福州,二层别墅。
4、水电情况
全天24小时供水供电。
二、系统类型的确定
该别墅属于低层居住建筑,根据《太阳能热利用》表9.3,可得
1、选用集中热水系统;
2、系统运行的方式选用强制循环系统,可以将储水箱置于室内,也不用高于集热器;
3、为了达到较高的效率,选择直接系统,不使用换热器;
4、使用内置加热系统,即使用辅助热源,以防日照不足;
5、辅助热源的启动方式选择按需手动启动系统。
三、集热器类型的确定
太阳能热水系统中集热器的类型,譬如平板集热器、全玻璃真空管集热器、热管式真空管集热器等,应根据太阳能热水系统在一年中的运行时间、运行期内最低环境温度等因素确定。
由于福建福州的平3 均温度为19.6℃,年最低温度不低于零度,连续阴雨天数不超过5天,所以不需要采取防冻措施,根据《太阳能热利用》表9.4以及课件,可以选用平板流道式集热器,可以承受热水温度为60°;能承压;中低温区性能好;质量稳定性也很好。
四、集热器面积的确定
由于选用的是直接系统,所以根据直接系统集热器总面积公式:
A=[QC(t-t)f]/[Jη(1-η)]
LtendCcdWiW式中:
2;A——直接系统集热器采光面积,m C Q——日均用水量,kg;W C ——水的定压比热容,kJ/(kg·℃);W t——储水箱内水的终止温度,℃;end t——水的初始温度,℃;i J——当地春分或秋分所在月集热器受热面上月均日辐照量,t2;kJ/m
f——太阳能保证率,无量纲;根据系统试用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定;
η——集热器全日集热效率,无量纲;根据经验值取0.40-0.50。
cd η——管路及储水箱热损失率,无量纲;根据经验值取L0.2-0.25。
其中Q=160/1000×992.212=158.75kg, C=4.187 kJ/(kg·℃), WW2,η取根据经验=12.128 MJ/mJ45%,f =20t=60t℃,℃取,Ltendi 4
选取0.2,η根据《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》cd图4-12,即
*的值为0.037,则看图可知η=57%。
可得G=732.37,T cdi2。
A=2.16m最后将上述数据带入式中得C五、集热器安装倾角确定
根据《太阳能热利用》可知,集热器的安装倾角应等于当地地理纬度±10°。
确定原则是:一般情况下,集热器安装倾角应与当地地理纬度一张;如系统侧重在夏季使用,其倾角宜为当地地理纬度减10°;如系统侧重在冬季使用,其倾角宜为当地地理纬度加10°。
因此选择集热器的安装倾角取当地纬度26°05′。
六、集热器安装方位角的确定
集热器的安装方位角应朝向正南或南偏东、南偏西不大于30°。
设计中选择正南的方向。
七、集热器在建筑中的设置
因为集热器安装的位置是坡屋面,因此不用考虑排间距。
八、集热器的相互连接
5
集热器连接原则:
1、平板集热器之间的连接宜采用并联,但每排并联数目不宜超2;个,即集热器面积不宜超过32 m过16
2、真空管集热器之间的连接宜采用串联,但每排串联的最大数目应根据真空管集热器的类型而定;
3、全玻璃真空管东西向放置的集热器,在同一斜面上多层布置时,串联的集热器不宜超过3个(每个集热器的联箱长度不大于2m);
4、对于自然循环系统,为保证热虹吸压头大于流动阻力损失压头,每个系统全部集热器数目不宜超过24个,即全部集热器面积不2。
对较大面积的自然循环系统可分成若干个子系统,每48 m宜超过个子系统中并联集热器的数目不宜超过24个,也即每个子系统的集2;热器面积不宜超过48 m
5、对于强制循环系统,由于采用水泵进行循环,能够克服较大的流动阻力,所以可根据系统具体布置,灵活采用并串联或串并联的方法。
本设计采用并联的形式,集热器数目为2台,型号为SCS-1110,面积为800×2400mm。
九、集热器组的相互连接
集热器组之间采用“同程原则”布置成并联,即使每个集热器内传热工质的流入途径与回流路径的长度基本相同,从而使集热器组内的流量平均分配。
十、储水箱的设计
6
1、储水箱容积的确定
2,可以1.92×2=3.84m根据所需热水量160L,以及集热器的面积确定储水箱的容积为200L。
2、储水箱定位
为很好地利用由于水箱内水的分层效应,采用顶水法,即热水供应出
水管安排在水箱顶部,自来水补水管插入到水箱下部,补水口距水箱底部10-15cm,集热器进水口距水箱底部10cm左右以防将水箱底部的沉淀物吸入集热器。
储水箱上面及周围应有容纳至少1人的作业空间,要求与四周保持不小于1.5m的距离,与顶面保持不小于0.5m 的距离。
十一、辅助热源的设计
1、可以采用空气源热泵,环保、节能;
2、采用电能加热;
由《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》4-21式得
当电作为辅助热源时,其计算公式:
W=Q/(1000η)h式中:
W——耗电量,kW;
Q——设计小时耗热量,W;h1000——单位换算系数;η——水加热设备的热效率,95%~97%,取95%。
则W=6.57 kW。
7
十二、管路设计的基本原则
1、为了减少系统的流动阻力,循环管路应尽量短而少弯;
2、如果因系统布局要求循环管路必须绕行,则绕行的循环管路应是冷水管或低温水管,而不是热水管;
3、集热器循环管路应有0.3%-0.5%的坡度,以避免气塞;
4、在自然循环中,应使循环管路朝储水箱方向有向上坡度,不允许
有反坡;
5、在用于防冻的回流系统中,循环管路的坡度应使系统的水自动回流到储水箱,不应积存;
6、在循环管路中,易发生气塞的位置应设有排气阀;用于防冻的回流系统或排放系统应设有吸气阀;
7、在强迫循环系统的循环管路上,宜设有防止传热工质夜间倒流散热的单向阀;
8、间接系统的循环管路上应设有膨胀罐;封闭间接系统的循环管路上同时还应设有压力安全阀和压力表,不应设有单向阀和其他可关闭的阀门;
9、当多排或多层集热器组并联时,每排或每层集热器组的进出口管道中应设辅助阀门,以备调接或控制。
根据《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》表4-20,初选热水供水管管径为50mm,热水回水管管径为32mm。
十三、系统的保温
为了提高太阳能热水器的热效率,水箱和管路应选择性能良好的8 保温材料,保温层要保持一定的厚度。
因此材料选择聚乙烯。
参考文献
【1】何梓年,太阳能热利用,中国科学技术大学出版社,2009.7 【2】郑瑞澄,民用建筑太阳能热水系统工程技术手册,北京化学工业出版社,2005.10
9。