太阳能集热系统设计经典资料
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太阳能集热系统设计要点1.集热器选择:太阳能集热器是太阳能集热系统的核心部件,其选择对系统的效率和性能至关重要。
常见的太阳能集热器有平板式、真空管式和抛物面式等。
平板式集热器结构简单,造价低廉,适用于低温热水供应或采暖;真空管式集热器具有较高的效率和稳定性,适用于高温热水供应或其他高温热负荷;抛物面式集热器则可以实现对太阳光的更好聚焦效果。
2.集热面积设计:太阳能集热器的面积需要根据用户的热水需求和当地的日照情况进行合理设计。
面积过小可能无法满足需求,面积过大则会带来过度投资。
一般来说,每个用户的热水需求和日照条件都有所不同,因此需要根据具体情况进行计算和调整。
3.系统循环设计:太阳能集热系统的循环方式一般有自然循环和强迫循环两种。
自然循环是利用热水的密度差异实现自然对流,适用于低温热水系统;强迫循环则需要配备循环泵来强制循环热水,适用于高温热水系统。
循环管道的设计应考虑到循环效率、水压损失和管道阻力等因素,确保系统的正常运行。
4.热储备设计:为了确保系统在夜晚或连续阴天时仍能够正常供热,需要设计合适的热储备装置。
常见的热储备方式包括水箱、水塔和热储砂等。
热储备装置的容积设计需根据用户需求和系统运行条件进行合理配置,以确保系统的稳定性和可靠性。
5.系统管道及绝缘设计:太阳能集热系统中的管道需要合理布局和绝缘保护,以最大程度减少热损失和能量浪费。
管道的材质和直径应考虑到输送介质的压力和温度等因素,从而保证系统的运行效率和安全性。
同时,在低温系统中采用合适的绝缘材料将热量损失降至最低。
6.控制系统设计:太阳能集热系统需要配备合适的控制系统来实现对系统的监控和调节。
控制系统可以根据系统的运行状态和室内外环境的变化,切换系统的循环方式、改变集热器的角度或关闭循环泵等,以最大限度地提高系统的效率和性能。
7.维护和清洗:定期的维护和清洗对太阳能集热系统的正常运行至关重要。
太阳能集热器表面的灰尘、沙尘和雨水等会影响集热器的吸收效率,因此需要定期对集热器进行清洗和检查。
太阳能热水系统的设计与应用案例太阳能热水系统是一种利用太阳能直接或间接加热水的技术,它是一种环保且节能的热水供应方式。
在本文中,我们将探讨太阳能热水系统的设计原理,并通过一个应用案例来说明其实际应用价值。
一、太阳能热水系统的设计原理太阳能热水系统的设计原理基于太阳能的收集和转换。
主要包括太阳能集热器、热水储存装置、热水循环管道和控制系统。
1. 太阳能集热器太阳能集热器是太阳能热水系统的核心组件。
它通常由太阳能热管、平板集热器或真空管集热器等组成。
太阳能集热器的作用是将太阳辐射能转换为热能,并传导给储水装置。
2. 热水储存装置热水储存装置用于存储从太阳能集热器传导过来的热能。
常见的储水装置包括热水箱和热水储罐。
热水储存装置应具备一定的保温性能,以保持储存热水的温度。
3. 热水循环管道热水循环管道将储存于热水装置中的热水输送到使用点。
它通常由热水管、循环泵和阀门等组成。
热水循环管道的设计应合理,以确保热水能够高效地输送到各个使用点。
4. 控制系统控制系统用于监测和调节太阳能热水系统的运行状态。
它通常由温度传感器、控制器和执行机构(如阀门或泵)等组成。
控制系统可以实现自动控制、定时控制和温度调节等功能,以满足不同使用需求。
二、太阳能热水系统的应用案例以下是一家住宅小区中太阳能热水系统的应用案例。
该小区共有100户居民,为了满足居民们的热水需求,设计了一套太阳能热水系统。
该系统采用平板集热器作为太阳能集热器,并设置了50台热水箱作为热水储存装置。
所有的热水储存装置都通过热水循环管道连接起来,以实现热水的输送。
为了保证热水的稳定供应,系统还安装了控制系统,根据不同的需求自动调节太阳能热水系统的运行。
在实际应用中,该太阳能热水系统取得了显著的效果。
首先,它能够满足小区居民的热水需求,几乎不需要使用传统的电热水器或燃气热水器。
其次,太阳能热水系统的运行非常稳定,几乎不受外界环境影响。
再次,该系统的安装和维护成本相对较低,具有一定的经济效益。
精细化工11层住宅1.设计施工说明1.1设计依据(1)《建筑给水排水设计规范》GB50015—2003(2)《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364—2005(3)《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T 18713—2002 1.2 设计参数(1)气象参数年太阳辐照量:水平面4721.413MJ/㎡,20°倾角表面4759.48MJ/㎡年日照时数:2139.0h年平均温度:24.1℃年平均日太阳辐照量:水平面12.912MJ/㎡, 20°倾角表面13.018MJ/㎡(2)热水设计参数日最高用水定额:60L/(人·d)日平均用水定额:查技术措施表6.1.2(60℃对应的用水量,50 L/(人·d)设计热水温度:60℃设计冷水温度:17℃(3)常规能源费用电费:0.60元/(KW·h)(2007年价格)(4)太阳集热器性能参数集热器类型:真空管太阳集热器集热器规格:1500㎜×1000㎜(长×宽)1.3 工程概况(1)建筑本工程位于海南海口市,平屋面11层住宅,建筑面积:7694.50㎡,分2个单元,每单元34户,总户数:68户。
(2)生活热水供应本楼统一设置太阳能热水集中式供水系统,直接式系统,24小时全日供应热水,太阳集热器安装在屋面上。
双水箱,贮热水箱,供水箱分开设置,水箱放置在屋面,辅助热源为电加热器,置于供热水箱中。
1.4 热水系统负荷计算(1)用水人数总住户68户,A、C、D、E户型以2人计,B户型以3人计,用水人数共计152人。
(2)系统日耗热量、热水量计算①系统日耗热量d Q取r q =60L/(人·d );c=4187J/(k g ·℃);r ρ=0.983kg/L ;r t =60℃;L t =17℃;m=152人。
代入公式 d Q =86400)(rL r r t t c m q ρ-则 d Q =18681.25W②系统设计日用热水量rd qrd q =r q m则 rd q =9120L/d③系统平均日用热水量W Q取ar q =50L/(人·d )。
太阳能供热系统设计与应用案例太阳能作为一种清洁、可再生的能源,被广泛应用于供热领域。
本文将以一个太阳能供热系统的设计与应用案例为例,介绍其工作原理、关键组成部分及应用效果。
一、太阳能供热系统概述太阳能供热系统是利用太阳能热量进行水加热或空气加热的系统,主要由太阳能集热器、热媒循环装置、热储装置和供热终端设备组成。
1. 太阳能集热器太阳能集热器是太阳能供热系统中的核心组件,主要用于将太阳能转化为热能。
常见的太阳能集热器包括平板式集热器、真空管集热器等。
在本案例中,我们选择了平板式集热器,其结构紧凑、成本较低。
2. 热媒循环装置热媒循环装置用于将太阳能集热器中的热量传递到热储装置或供热终端设备。
一般采用泵将热媒液体循环输送,以实现热能的传递。
在本案例中,我们选择了循环泵来完成这一任务。
3. 热储装置热储装置用于储存太阳能热量,以满足夜间供热或连续阴天时的需求。
常见的热储装置有水箱热储装置和岩棉热储装置等。
在本案例中,我们选择了水箱热储装置,其操作稳定、造价相对较低。
4. 供热终端设备供热终端设备用于将太阳能热能传递给用户进行供热,可以是辐射型供暖设备、热水器等。
在本案例中,我们选择了辐射型供暖设备,以提供舒适的供热效果。
二、案例描述本案例中,我们为一座住宅小区设计了一个太阳能供热系统,以实现住户冬季供暖的需求。
该系统由多个独立的太阳能供热子系统组成,每个子系统为一栋建筑服务。
1. 系统设计方案根据小区建筑情况和燃烧设备使用情况,我们为每个子系统设计了一个独立的太阳能供热系统。
每个系统由一组平板式太阳能集热器、循环泵、水箱热储装置和辐射型供暖设备组成。
2. 系统安装与调试在系统安装过程中,我们将太阳能集热器安装在每栋建筑的南向屋顶上,确保能够充分接收太阳辐射。
同时,将循环泵、水箱热储装置和供热终端设备分别安装在室内合适位置。
完成安装后,我们进行了系统的调试工作。
确保各组件之间的连接正常,热媒液体能够顺利循环,水箱热储装置能够稳定储存热量。
例析集中式太阳能热水系统设计1 前言用太阳能加热低温热水(小于100℃)的太阳能热水系统,是当前太阳能利用中技术最成熟、经济上最具竞争力、应用最广泛、产业化发展最快的领域。
笔者根据《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》(GB50364-2005)和《建筑給水排水设计规范》GB50015-2003(2009版),整理出集体宿舍太阳能加热系统的设计计算方法和步骤,供工程设计参考。
集体宿舍太阳能热水系统由两个循环系统和一个辅热系统组成。
循环一是由太阳能集热器、集热系统循环泵、定压膨胀罐、和相应管道阀门组成。
循环介质为传热工质,温度控制器S1和S2分别设置在水箱底部和集热系统出水口,温度传感器的信号传送到控制器T1中。
当二者温差大于某数值时(一般设定为5~10℃),控制器控制循环泵1开启,经太阳能集热器加热的传热工质将集热系统的热量传输到水箱,当二者温度差小于设定汁时(一般为2~5℃),循环泵停止工作。
循环二是热水供应系统循环,以保证用水温度的均衡。
辅热系统由电加热器及相应管道阀门组成,当冬天或阴雨天气,太阳能热水系统效能差时才使用。
在采用辅助热源加热时,当储热水箱内的水温已达到设定水温时,水温通过控制器使电加热器停止,待储热水箱水温降到设定的低水温时再开启电加热器。
2设计计算步骤和方法2.1设计小时耗热量:Qh=Kh·Qd (2-3)Kh——小时变化系数这里需要说明的是,设计小时耗热量与高日高时热水用量有关,但与太阳能热水系统供热量并无直接联系,因为当太阳能热水系统制备的热水储存在贮热水箱内后,热水是由水箱供给,若水箱的容积足够大,则系统供热量最小不小于平均小时耗热量即可,为了提高保障性,可乘1.3~1.5的保险系数。
2.2 设计秒流量、热水循环流量:(1)设计秒流量公式qg= 0.2α (2-5)(2)热水系统的热水循环流量计算,全天供应热水系统的循环流量按下式计算:qx= QS/C (L/h)(2-6)式中:qx——循环流量,L/h;C——水的比热,4.187KJ/(kg·℃);QS——配水管道系统的热损失KJ/h,可按设计小时耗热量的3%~5%采用;——配水管道的热水温差,℃,一般取5~10℃;2.3太阳能集热器总面积的确定(1)直接式系统集热器总面积:Ac= [QWcρr(tend-tL)ƒ]/[JTηcd(1-ηL)] (2-7)式中:Ac——直接式系统集热器总面积,m2 ;QW——日平均用热水量,L/d ;ρr——热水密度,kg/L ;tend——贮水箱内水的终止设计温度,℃;tL——水初始温度,℃;ƒ——太阳能保证率,无量纲,根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性能及用户要求等因素综合考虑后确定,一般在0.30~0.80范围内。
第四章太阳能集热系统设计4.1 概述太阳能集热系统主要包括太阳能集热器、储水箱及相应的阀门和控制系统,强制循环系统还包括循环水泵,间接式系统还包括换热器。
太阳集热器是太阳热水系统中的集热部件,也是太阳热水系统的核心部件,其性能优劣直接影响到太阳能热水系统的性能。
太阳能集热系统的设计主要围绕着它来进行,但系统其它附件的合理选择及设计,对充分利用集热器所所收集的太阳能也起着决定性的作用。
4.2 太阳集热器的定位4.2.1 集热器的安装方位和倾角确定太阳集热器的定位时,需要考了集热器倾角和方位对太阳辐射能收集的影响。
太阳集热器的安装位置不应有任何障碍物遮挡阳光,并宜选择在背风处,以减少热损失;设计全年运行的系统,宜保证春分/秋分日(此时赤纬角δ=0)阳光照射到集热器表面上的时间不少于6小时;主要在春、夏、秋三季运行的系统,宜保证春分/秋分日(此时赤纬角δ=0)阳光照射到集热器表面上的时间不低于8小时;主要设计在冬季运行的系统,宜保证在冬至日(此时赤纬角δ=-23°57′)阳光照射到集热器表面上的时间不少于4小时;太阳集热器与障碍物之间的距离宜大于太阳光不被遮挡的日照距离。
太阳集热器的倾角和方位对太阳辐射能量收集会产生一定的影响,为了更充分地利用太阳能量,希望投射到集热器采光面上的太阳能越多越好。
由于太阳与地球相对位置的不断变化,集热器上所收集到的太阳能也是不断变化的。
因而需要讨论一年中要得到最大太阳能量时,他们的倾角及方位是多少。
对于在长时间内,大气条件不随季节性变化的地区太阳集热器方位及倾角的影响可根据太阳直接辐射估算。
研究表明,当集热器的方位是正南方向,倾角为S=0.9Φ时,得到的年直射辐射量最大;但如果增加考虑散射辐射的影响因素,则结果会有很大不同。
由于散射辐射受大气条件、云量变化情况影响较大,而过去受条件限制缺乏相关资料,所以,长期以来沿用的太阳集热器定位原则是基于对太阳直接辐射的估计结果,即集热器方位朝向正南放置,倾角近似于当地纬度(即S=Φ)时,可得到最大年太阳辐射能量;如果希望在冬季获得最佳的太阳辐射能量,倾角应加大至约比当地纬度大10°(即S=Φ+10°);而在夏天,则应比当地纬度小10°(即S=Φ-10°);。
第一章概述一太阳能热水系统的组成太阳能热水系统也称为太阳热水装置是一种利用太阳辐射能加热系统中循环的水以取用热量的装置组合,它由集热器、连接管路、储热水箱、水泵和其他配件以及控制部分组成。
目前在市场上广为销售的家用太阳热水器,同样由上述几个部分组成,可以看作是一种特殊类型的太阳能热水系统。
下面就太阳能热水系统的各个组成部分分别进行简单介绍。
1 集热器部分:集热器部分有几个重要的参数对太阳能热水系统有影响:1 真空管支数;2 真空管直径和长度;3 真空管间距;4 联箱阻力特性;5 集热器容水量;6 集热器放置朝向和倾角;2 连接管路部分连接管路部分有几个参数对太阳能热水系统有影响:1 连接管路的材料;2 连接管路的直径;3 管道接头的连接形式;4 集热器的连接形式;3 储热水箱部分:储热水箱部分有几个参数对太阳能热水系统有影响:1 储热水箱容积;2 换热盘管管径、长度及串并联形式及布置位置;3 内部压力;4 保温材料及保温层厚度;5 水箱各进出管口的布置位置4 配件部分:配件部分有几个参数对太阳能热水系统有影响:1 水泵数目、流量和扬程的选取:2 膨胀罐容积及压力的选取;3 阀门的布置;4 温度、压力、流量测点的选择;5 控制部分:控制部分有几个参数对太阳能热水系统有影响:1 单片机2 上位机3 控制软件4 控制方案二太阳能热水系统的基本类型可以按不同的分类标准对太阳能热水系统进行分类。
按循环动力分类:太阳能热水系统可分为自然循环太阳能热水系统、强制循环太阳能热水系统。
按集热器分类:太阳能热水系统可分为普通真空管式太阳能热水系统、热管式太阳能热水系统、U型管式太阳能热水系统、混合式太阳能热水系统。
按介质流动分类:太阳能热水系统可分为直流式太阳能热水系统、封闭式太阳能热水系统。
按集热器布置形式分类:太阳能热水系统可分为串联太阳能热水系统、并联太阳能热水系统、混联太阳能热水系统。
按有无换热器分类:太阳能热水系统可分为间接式太阳能热水系统、直接式太阳能热水系统。
太阳能热利用的系统设计引言近年来,随着对可再生能源的需求增加以及对环境保护的关注,太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到人们的重视。
太阳能热利用技术是指利用太阳辐射能产生热能,进而实现供暖、热水等用途的技术。
本文将介绍太阳能热利用的系统设计。
1. 太阳能热利用系统的原理太阳能热利用系统主要由太阳能集热器、储热装置、传输管道和使用终端设备等组成。
系统利用太阳能集热器将太阳辐射转化为热能,并通过传输管道将热能传递到使用终端设备,实现供暖、热水等功能。
2. 太阳能集热器的选择太阳能集热器是太阳能热利用系统的核心组件,其主要功能是将太阳辐射能转化为热能。
常见的太阳能集热器有平板式太阳能集热器、真空管式太阳能集热器和抛物槽式太阳能集热器等。
选择合适的太阳能集热器需要考虑以下几个因素:2.1 集热效率太阳能集热器的集热效率是指单位面积的太阳辐射能转化为热能的比例。
集热效率越高,系统的热利用效率就越高。
因此,在选择太阳能集热器时,应考虑集热效率的高低。
2.2 寿命太阳能集热器的寿命是指其能够正常运行的时间。
一般而言,太阳能集热器的寿命越长,使用成本就越低。
因此,在选择太阳能集热器时,应考虑其寿命。
2.3 成本太阳能集热器的成本是指购买、安装和维护太阳能集热器所需的费用。
在选择太阳能集热器时,应考虑其成本。
3. 储热装置的设计储热装置是太阳能热利用系统中的重要组成部分,其主要功能是在太阳能供热系统无法满足供热需求时,提供储存热能的能力,以满足供热系统的瞬时需求。
常见的储热装置有水箱式储热装置、水泄水式储热装置和相变储热装置等。
选择合适的储热装置需要考虑以下几个因素:3.1 储能容量储热装置的储能容量是指其储存热能的能力。
储能容量越大,系统供热的稳定性就越高。
因此,在设计储热装置时,应考虑其储能容量。
3.2 热损失储热装置的热损失是指其在储存热能过程中的能量损失。
热损失越小,系统的热利用效率就越高。
因此,在设计储热装置时,应考虑热损失的大小。
太阳能集热器系统的设计与仿真太阳能作为一种清洁、环保的能源,得到了越来越多人的重视。
而太阳能集热器是将太阳能转化为热能的重要设备。
本文将介绍太阳能集热器系统的设计以及仿真过程。
一、太阳能集热器系统的设计1. 系统组成太阳能集热器系统主要由集热器和储热器组成。
其中,集热器是将太阳能转化为热能的关键部件,而储热器则用于储存热能,在晚间或天气恶劣时提供热能。
2. 集热器设计太阳能集热器有很多种不同的设计形式,常见的有平板式、真空管式和抛物面式等。
平板式集热器适合大面积的热水供应,真空管式集热器适合小面积的供热,抛物面式则适合集中式供热。
因此,在设计太阳能集热器时需根据实际需求选择适合的类型。
另外,集热器的材料也非常重要。
目前常用的集热器材料有铜、铝、不锈钢、玻璃等。
这些材料的选择需要考虑到其导热性能、耐腐蚀性、成本等多方面因素。
3. 储热器设计太阳能集热器系统的储热器有水箱式和水袋式两种。
水箱式储热器适合大面积供热,但需要占用较大的空间。
而水袋式储热器则占用空间小,但需要结构设计严密,并有一定的泄漏风险。
因此,储热器的选择需根据实际需求和环境进行权衡。
二、太阳能集热器系统的仿真为了测试太阳能集热器系统的性能和效率,可以使用仿真软件对其进行模拟。
本文将以Simulink为例进行太阳能集热器系统的仿真。
1. 搭建仿真模型首先,需打开Simulink并选择相应的模块进行搭建仿真模型。
在对太阳能集热器系统进行仿真时,需将集热器、储热器、水泵等组成部分加入仿真模型中。
2. 设定参数在搭建好仿真模型后,需要设定模型的参数。
包括太阳辐射强度、集热器面积、集热器材料、储热器容量等。
这些参数的选择需要根据实际情况进行调整,以便准确反映太阳能集热器系统的性能。
3. 运行仿真设定好参数后,即可运行仿真模型。
在运行模型时,可以观察集热器、储热器、水泵等组成部分的温度和热能的变化情况,以及整个太阳能集热器系统的工作状态。
4. 分析仿真结果仿真结束后,需要对结果进行分析。
太阳能供热系统设计说明一、设计依据1.《建筑给谁排水设计规范》GB50015-20032.《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-20053.《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T 18713-2002 二、设计参数1.气象参数年太阳能辐照量:水平面5179MJ/㎡,40度倾角表面5845MJ/㎡年平均日平均辐照量:水平面14.2MJ/㎡·d,40度倾角表面16MJ/㎡·d 年日照时数:2756h年平均每日日照时数:7.3h年平均环境温度:13℃2.集热器参数全玻璃真空管集热器集热器参数三、热水用量热水用水量标准和用水量详见表1。
日用水量为396.84m3/d,最大时用水量为57.2m3/h。
生活热水用水量表表4四、热媒热媒采用锅炉房提供的蒸汽(压力为0.40-0.50M Pa)加太阳能辅助加热,以达到部分解能的目的。
五、供水方式整个项目的热水供应主要以锅炉房提供的蒸汽为热媒,通过水泵房内的浮动盘管换热器提供整个医院的热水需要。
热水系统采用机械循环,24小时供水。
太阳能系统作为锅炉供热的补充。
太阳能系统产生的热水作为自来水的一次补热热源。
即:太阳能加热出的热水存储在储热水箱中,当达到设定温度时(如30),储热水箱中的热水通过板式换热器对自来水承压水箱中的自来水进行一次补热。
提高浮动盘管换热器补水的初始温度,达到节能目的。
当温度不够时,直接由自来水承压水箱补水,太阳能补水和市政补水根据太阳能集热器水箱中水的温度进行自动控制进行切换。
六、太阳能系统太阳能热水系统运行原理如下所示:注:太阳能系统不包括蓝色部分该热水系统是由太阳能热水系统和补热系统两部分组成,为了更好的利用太阳能热水系统,达到节能降耗的目的,我们采用太阳能与容积式换热器共同补热的方式:在天气情况良好,日照充足的情况下,太阳能系统加热出的热水水温达到使用要求时(如>40℃),容积式换热器补热系统不必启动,热水流经换热器送至用水点。
太阳能集中供暖系统的设计与实施太阳能作为一种清洁、绿色能源,在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
随着能源危机日益严重,传统能源消耗及环境污染问题日益突出,人们对可再生能源的需求也随之增加。
在这种背景下,太阳能集中供暖系统的设计与实施成为一个备受关注的话题。
一、太阳能集中供暖系统的原理太阳能集中供暖系统是利用太阳能集中器将太阳能聚焦到集热器上,通过热传导或流体传热的方式将热量传递到供热系统中,实现建筑物内部的供暖。
这种系统的核心是集热器,它可以是平板太阳能集热器、聚光式太阳能集热器或抛物面聚光型太阳能集热器等。
这些集热器能够吸收太阳辐射,将太阳能转化为热能,并传递给工质以实现供热。
二、太阳能集中供暖系统的设计要点1. 确定系统容量和供热功率在设计太阳能集中供暖系统时,首先要明确系统的容量和供热功率,这取决于建筑的面积、取暖负荷以及太阳能的利用率等因素。
通过合理的计算和分析,确定系统的尺寸和供暖能力,确保系统可以满足建筑的取暖需求。
2. 选择合适的集热器类型不同类型的集热器具有不同的特点和适用范围,因此在设计太阳能集中供暖系统时需要选择合适的集热器类型。
平板太阳能集热器适用于小面积建筑,聚光式太阳能集热器提供高温热能,适用于需要高温供热的场所,而抛物面聚光型太阳能集热器则具有较高的集光效率和集热温度。
3. 设计系统的传热和储热部分传热和储热部分是太阳能集中供暖系统中至关重要的组成部分。
通过设计合理的传热系统和储热装置,可以有效地提高系统的热能利用率,实现太阳能的最大化利用。
传热系统可以采用水循环或空气循环的方式,而储热装置常采用水箱或热媒罐等形式。
4. 考虑系统的运行控制和监测为了确保太阳能集中供暖系统的正常运行和性能稳定,需要设计运行控制和监测系统。
运行控制系统可以根据建筑的供暖需求和太阳能的供热状况实时调节系统的工况,提高系统的运行效率和节能性能。
监测系统可以实时监测系统的运行参数和性能指标,及时发现问题并采取措施保障系统正常运行。
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1、 有关技术参数 1)太阳能集热器安装方位角:正南偏东 10°——正南偏西 20°。
2)太阳能集热器安装倾角:安装地区纬度 +5°(一般取当地纬度+3°-- +5°) 。
3)蓄热水箱容积配置:60——80L/m2。
4)集热器组最小间距:大于 2.6 m。
5)自然循环集热器组最长尺寸:小于 10 m。
6)自然循环太阳能集热器组及上循环管热循环爬升坡度:大于 5/100。
7)强制循环太阳能集热器组热循环爬升坡度:大于 1.5/100。
8)自然循环热循环管道截面与单位采光面积比:大于 60mm2/m2。
9)强制循环系统热循环流率:20——30 L/m2?H。
(标准 30-50 L/m2?H) 10)强制循环系统热循环温度控制范围:一般以下限取 45℃,上限取 50℃为宜。
11)系统热水回水温度控制范围:一般以下限取 30℃,上限取 35℃为宜。
12)良好日照条件平板集热器日产水量:冬季 60-80L/ m2?日,夏季 80-100 L/ m2?日。
13)良好日照条件真空管日产水量:ф58×1800 产水量 10-12L/ 支?日,ф47×1500 产水 量 8-10L/ 支?日 2、系统主要设备、材料的规格选择及安装工艺要求 1)钢制方形冷、热水箱:需内衬角钢龙骨拉筋 水箱规格选择见下表: 水箱容积(单位:m3) 水箱尺寸(长×宽×高 单位:m) 3 1.25×1.25×1.875 5 2.2×1.25×1.875 7 2×1.875×1.875 10 2×2×2.5 15 3×2×2.5 22.5 3×3×2.5 28 3.75×3×2.5 30 3.15×3.15×3 35 3.75×3.75×2.5 42 3.75×3.75×3 钢制圆形冷、热水箱:根据实际情况设计,但要求水箱直径ф接近高度 H。
(一)集热系统的设计1、系统规模设计同济阳光集热系统的规模不宜过大,集热器阵列的总出水口同储热水箱间的距离应控制在300米范围内。
在小区规模较大时。
可以邻近几幢或单幢为一个小系统,且通过增设站室便可实现节能的效果。
2、选择加热系统加热系统分为直接加热和间接加热两种方式,且两者各有利弊,直接加热可实现较高的加热效率,而间接加热则能够有效防止水垢的产生,使集热器使用寿命得到延长。
实际应用中,对于间接加热系统的应用更为适宜,且实际应用中,集热器需进行承压处理,需增设循环泵和换热设备。
3、选择储热设备储热设备的选择是以间接加热系统的确定为前提的,储热设备包括储热水箱和储热水罐两种。
对于较大热水供应量的工程,选择储热水箱更为适宜,其原因在于这一储热方式的出水量每天可达上百立方米,而储热水罐的应用则适合热水供应量较小的工程,在施工现场就可完成拼装,投资小、占地小。
(二)辅热设备的设计l、计算辅热设备负荷依据相关规范要求,对于太阳能热水工程辅热设备负荷的设计,应当不考虑太阳能效用,而将日常所需热量作为辅助设备作为依据。
2、选择辅助热源和辅热设备选择辅助热源时,宜选热力管网、燃气、燃油、热泵、电等。
对于小型太阳能集中热水供应系统宜选择电作为辅助能源。
在储热水罐(箱)中直接放入电热元件即可实现,但这一辅助热源的应用需要增加相应的防垢措施,否则其自身所形成的水垢会导致难以有效散热,烧坏元件。
而对于规模较大的太阳能热水系统则宜选用电热锅炉作为辅助能源,而达到耐用安全的目的。
在选择辅助设备时,可依据常规热源方式进行选择,且在设备型号与台数的确定上,应同太阳能自身不稳定特点相结合,选择两台或多台匹配设备,即无太阳能时,设备同时运行,有太阳能时,一台运行,从而达到节能高效的目的。
太阳能辅助加热空气源热泵机组的应用比较普遍,其原理是在机组的蒸发器上增加了一辅助换热器。
热泵在低温环境下制热运行时,高于环境温度的太阳能热水流经该辅助换热器,与将进入蒸发器的室外空气进行热量交换提高其温度,从而使制冷剂在相对较高的环境里蒸发吸热,提高了蒸发温度,改善了太阳能热水工程系统的工作状况。
太阳能供暖系统设计与应用实例随着全球能源危机的加剧和环保意识的提高,太阳能作为一种清洁、可再生的能源逐渐受到人们的关注。
太阳能供暖系统作为其中一个重要的应用方向,不仅能够为人们提供舒适的室内热水和供暖,还可以显著减少对传统能源的依赖。
在本文中,我们将探讨太阳能供暖系统的设计原理和实际应用,并介绍一些成功的应用实例。
一、太阳能供暖系统的设计原理太阳能供暖系统的设计原理基于充分利用太阳能的热能,从而实现清洁、高效、可持续的供暖需求。
下面是太阳能供暖系统的基本工作原理:1. 太阳能集热:太阳能集热器主要通过吸收太阳辐射来产生热能,其中最常见的集热器种类是平板集热器和真空管集热器。
平板集热器由一片黑色表面的板块组成,其表面涂有吸热涂层,用以吸收太阳辐射。
真空管集热器由多个玻璃管组成,内置吸热体,能够有效地吸收太阳辐射热能。
2. 热能传递与储存:太阳能集热器吸收到的热能通过循环泵传递到储热设备,如水箱或地源热泵。
在储热设备中,热能被暂时储存,以备后续的供暖或热水使用。
3. 供热循环:当室内温度低于设定值时,热媒液(常用的是水和抗冻液的混合物)被泵送至太阳能集热器,经过加热后再返回储热设备。
这样的循环可以持续地为室内提供热能。
二、太阳能供暖系统的应用实例下面将介绍两个太阳能供暖系统的应用实例,以展示其在不同场景下的可行性和效果。
1. 家庭供暖系统实例太阳能供暖系统在家庭环境中的应用已经日益普及。
以下是一个家庭供暖系统的实际案例:在某个农村地区,一户家庭采用太阳能供暖系统来满足冬季室内供暖需求。
他们选择了平板集热器作为主要的太阳能集热设备,并将其安装在房屋的南侧屋顶上。
通过管道将集热器与储热水箱连接起来,实现热量传递和储存。
在供热循环方面,他们安装了循环泵和控制系统,自动控制热媒液的流动和温度。
这个系统不仅能够为家庭提供稳定的供暖,还显著减少了对传统能源的依赖。
2. 商业建筑供暖系统实例太阳能供暖系统的应用不仅仅局限于家庭环境,也适用于商业建筑的供暖需求。
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.。
太阳能光热系统设计报告1. 引言在当今日益紧迫的环境问题和能源需求的背景下,太阳能光热系统逐渐受到广泛关注。
本报告旨在设计一个高效可靠的太阳能光热系统,以满足热水供应的需求。
2. 系统设计概述2.1系统目标本系统旨在利用太阳能的热能将冷水加热为热水,以满足家庭或商业场所的热水需求。
同时,系统应具备高效、可靠、节能、环保等特点。
2.2系统构成本系统由太阳能集热器、储热设备、热水供应装置和控制系统组成。
2.3系统工作原理2.3.1太阳能集热器太阳能集热器负责收集太阳辐射热能,将其转换为热水或传递给储热设备。
2.3.2储热设备储热设备用于在太阳能不可利用时储存热能,以满足连续的热水供应需求。
2.3.3热水供应装置热水供应装置将储存的热水传输到用户热水设备,例如热水器、暖气系统等。
2.3.4控制系统控制系统监测太阳能收集情况、控制储热设备的热能利用和热水供应。
3. 太阳能集热器设计3.1集热器类型选择根据需求和可行性研究,本系统选择平板太阳能集热器作为主要集热设备。
3.2集热器布置和安装集热器需采用倾斜角度和朝向合理的布置方式,以确保对太阳能的最大吸收。
3.3集热管道设计集热器内部应设置合适的管道,以便优化热水传递路径,确保高效率的热能转换。
4. 储热设备设计4.1储热罐设计储热罐应具备良好的保温性能和大容量,以确保储存足够的热水供应需求。
4.2热水循环设计通过合理的热水循环系统设计,将储热罐中的热水传输到用户热水设备,确保连续供应。
5. 热水供应装置设计5.1供热管道设计供热管道应采用合适的材料和直径,以减小热能损失和保证热水传输效率。
5.2供热设备选型根据具体需求,选择高效节能的热水器或暖气系统作为热水供应装置。
6. 控制系统设计6.1传感器选择传感器的选择应能准确感知太阳辐射强度、温度等参数,以实时监控太阳能收集情况。
6.2控制器设计控制器应能根据传感器数据对储热设备和热水供应装置进行自动控制,以提高系统的自动化和稳定性。
第四章太阳能集热系统设计
4.1 概述
太阳能集热系统主要包括太阳能集热器、储水箱及相应的阀门和控制系统,强制循环系统还包括循环水泵,间接式系统还包括换热器。
太阳集热器是太阳热水系统中的集热部件,也是太阳热水系统的核心部件,其性能优劣直接影响到太阳能热水系统的性能。
太阳能集热系统的设计主要围绕着它来进行,但系统其它附件的合理选择及设计,对充分利用集热器所所收集的太阳能也起着决定性的作用。
4.2 太阳集热器的定位
4.2.1 集热器的安装方位和倾角
确定太阳集热器的定位时,需要考了集热器倾角和方位对太阳辐射能收集的影响。
太阳集热器的安装位置不应有任何障碍物遮挡阳光,并宜选择在背风处,以减少热损失;设计全年运行的系统,宜保证春分/秋分日(此时赤纬角δ=0)阳光照射到集热器表面上的时间不少于6小时;主要在春、夏、秋三季运行的系统,宜保证春分/秋分日(此时赤纬角δ=0)阳光照射到集热器表面上的时间不低于8小时;主要设计在冬季运行的系统,宜保证在冬至日(此时赤纬角δ=-23°57′)阳光照射到集热器表面上的时间不少于4小时;太阳集热器与障碍物之间的距离宜大于太阳光不被遮挡的日照距离。
太阳集热器的倾角和方位对太阳辐射能量收集会产生一定的影响,为了更充分地利用太阳能量,希望投射到集热器采光面上的太阳能越多越好。
由于太阳与地球相对位置的不断变化,集热器上所收集到的太阳能也是不断变化的。
因而需要讨论一年中要得到最大太阳能量时,他们的倾角及方位是多少。
对于在长时间内,大气条件不随季节性变化的地区太阳集热器方位及倾角的影响可根据太阳直接辐射估算。
研究表明,当集热器的方位是正南方向,倾角为S=0.9Φ时,得到的年直射辐射量最大;但如果增加考虑散射辐射的影响因素,则结果会有很大不同。
由于散射辐射受大气条件、云量变化情况影响较大,而过去受条件限制缺乏相关资料,所以,长期以来沿用的太阳集热器定位原则是基于对太阳直接辐射的估计结果,即集热器方位朝向正南放置,倾角近似于当地纬度(即S=Φ)时,可得到最大年太阳辐射能量;如果希望在冬季获得最佳的太阳辐射能量,倾角应加大至约比当地纬度大10°(即S=Φ+10°);而在夏天,则应比当地纬度小10°(即S=Φ-10°);。
根据软件的模拟结果,太阳集热器宜朝向正南,或南偏东、偏西30的朝向范围内设置;受条件限制集热器不能按上述朝向范围设置时,也可加大偏东、偏西的角度或者完全偏东、偏西设置,但应根据相应的规定和标准设置。
太阳集热器的倾角可选择在当地纬度±10°的范围内;受当地条件限制时,需要超出此范围的倾角时,也应按照相应的标准和规定设置,合理的增加集热面积,以达到对太阳能的充分利用。
低纬度地区设置在墙面、阳台栏板上或作为阳台栏板使用的太阳集热器应以适当倾角安装,以增大太阳辐射热量。
安装误差一般不超过±3%。
多块太阳集热器在坡屋面等建筑外围护结构上串、并联安装时,集热器上加上连接管等附件组成的集热器阵列总尺寸应与构成维护结构的建筑材料的模数相配,不影响建筑物的外观。
4.2.2 集热器前后排间距
某一时刻,太阳集热器不被前方障碍物遮挡阳光的日照间距如图4-1所示。
图4-1 日照间距示意图
图中障碍物的高度为H,当要求正午前后n小时照射到太阳集热器表面的阳光不被遮挡时,必须满足正午前后n小时前方障碍物的阴影落在集热器下边缘的P点,以通过P点作集热器表面的法线Pn,正南方向线PS,则Pa即为日照间距线S。
Pb/bb′=Pb/H=cot h可得:
由S/Pb=cosγ
0 ,
(4-1) S=H cot h cosγ
式中 S——日照间距,m ;
H——前方障碍物的高度,m ;
h——计算时刻的太阳高度角;
——计算时刻太阳光线在水平面上的投影与集热器表面法线在水平面γ
上的投影线之间的夹角。
角γ
和太阳范围角α及集热器方位角γ(集热器表面法线在水平面上的投
影线与正南方向线之间的夹角,偏东为负,偏西为正)有如下关系,如图4-2所示。
图4-2 集热器朝向与太阳方位的关系
太阳集热器在安装时,为充分发挥太阳集热器的效能,要求前后排集热器之间不能互相遮挡。
集热器前、后排之间不互相遮挡的最小间距可有公式(4-1)计算得出。
计算时刻的选择,应遵循以下原则:
(1)全年运行系统,选春分/秋分日(此时赤纬角δ=0)的9:00或15:00;
(2)主要在春、夏、秋三季运行的系统,选春分/秋分日的8:00或16:00;
(3)主要在冬季运行的系统,选择冬至日(此时赤纬角δ=-23°57′)的10:00或者14:00;
(4)太阳集热器安装方位为南偏东时,选择上午时刻,南偏西时,选择选完时刻。
4.3 集热器的连接
工程中使用的太阳集热器数量一般很多,一般若干集热器先连接一个集热器组,集热器组之间再通过一定的方式连接成一个集热器系统。
如何连接太阳集热器对太阳能集热器系统的防冻排空、水力平衡和减少阻力都起着重要作用。
一般来说,集热器连接成集热器组的方式有三种(图4-3):串联、并联和串并联,串并联也称为混联。
图4-3 集热器的连接方式
对于自然循环的太阳能热水系统,集热器不能串联,否则因循环流动阻力大,系统难以循环,只能采用并联方式,且每个集热器组集热器数目不宜超过16个或者总面积不宜大于32 m2;对于非自然循环系统,集热器可采用串并联或者并联方式连接,但一般情况下,推荐采用并联的方式连接,采用串联时,串联的集热器也不宜超过3个。
通过以上方式连接起来的集热器称之为集热器组。
多个集热器组连接起来形成太阳能集热系统。
为保证各集热器组之间的水力平衡,各集热器之间的连接推荐采用同程连接,如图4-4(a)所示。
当不得不采用异程连接时,在每个集
热器组的支路上应该增加平衡阀来调节流量平衡,如图4-4(b)所示。
集热器组之间采用并联方式连接,各集热器组包含的集热器数应该相同,自然循环系统全部集热器的数量不宜超过24个或者总面积不宜超过48m2。
图4-4 集热器组的接管方式
4.4 贮水箱的设计
太阳能热水系统的贮水箱必须保温。
太阳能热水系统贮水箱的容积既与太阳集热器总面积有关,也与热水系统所服务的建筑物的要求有关,贮水箱的设计对对太阳集热系统的效率和整个热水系统的性能都有重要影响。
4.4.1 贮水箱容积计算
一般来说,对于每平方米太阳集热器总面积,需要的贮热水箱容积为40—100L,推荐采用的比例关系通常为每平方米太阳集热器总面积对应75L贮热水箱容积。
需要精确计算时,可以通过计算机相关模拟软件进行长期热性能分析得到。
4.4.2 贮水箱管路布置
贮热水箱同时连接太阳能集热器和热水供应系统时,为很好的利用由于水箱内的分层效应,热水供应出水管一般安排在水箱顶部,自来水补水管一般插在水
箱下部,出水口距离水箱底部
10—15cm。
集热系统的水箱出水口应距离水箱底部10cm左右以防将水箱底部的部分沉淀物吸入集热器,集热系统的回水接到水箱上部辅助热源以下。
图4-5为水箱接管示意图。
图4-5 水箱连接管示意
太阳能热水系统的贮水箱容积与用户的用热规律紧密相关,在条件允许的情况下,太阳能热水系统的贮水箱应在上述计算的基础上适当增大。
(注:本资料素材和资料部分来自网络,仅供参考。
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