太阳能热水系统

闭式集热器、开式 水箱，辅助能源间 接加热，间接热水 系统
闭式集热器、开式 水箱，辅助能源直 接加热，间接热水 系统
直流式系统是利用控制器使传热工质在自来水压力或其他附加 动力作用下，直接流过集热器加热的系统。直流式系统一般采 用变流量定温放水的控制方式，当集热系统出水口温度达到设 定温度时，电磁阀打开，自来水经集热器后把集热系统中的热 水顶入储热水箱中；当集热系统出水口温度低于设定温度时， 电磁阀关闭，补充的冷水停留在集热系统中吸收太阳能被加热。
5 打开E2,关闭E1,可以实现对水箱的快速上水。 6 通过管道泵P2和板式换热器可以实现对水箱的辅助加热。
二、太阳热水系统设计的一般原则
GB/T 50364 规定 的太阳能热水系 统技术要求，其 他要求可以参考 国标中的具体条 款。
二、太阳热水系统设计的一般原则
1、系统计算 1.1、选择合适的热水系统 1.2、计算系统的热水使用量和系统热量 1.3、根据气象和自然条件计算出集热器轮廓面积 1.4、根据建筑物和欲安装区域日照条件核实集热器的轮廓面积 1.5、根据热水系统使用条件，设计辅助能源系统及其功率。 1.6、设计储热水箱的容积 1.7、建筑物承载能力校核
GB/T 20095-2006 民用建筑太阳能热水系统应用技术规范
GB/T 50364-2005
1、太阳能热水系统的定义
将太阳能转换成热能以加热水的装置。通常包括太阳 能集热器、贮水箱、泵、连接管道、支架、控制系统和 必要时配合使用的辅助能源。GB/T 50364-2005
太阳热水系统主要由太阳集热系统和热水供应系统 构成，主要包括太阳集热器、储热水箱、循环管道、 支架、控制系统、热交换器和水泵等设备和附件。太 阳集热系统是太阳热水系统特有的组成部分，是太阳 能是否得到合理利用的关键。热水供应系统的设计与 常规的生活热水供应系统类似，可以参照常规的建筑 给排水手册进行设计。
3、JT当地集热器采光面上年平均太阳辐照量也有很多问题。 年平均值会和我们的实际值差很大。
记住“2”“8”定则-你就知道平均值的不可靠性
为了计算准确，应按不同的季节分别计算，因为不同季节 太阳的辐照量不同，自来水的初温不同，环境温度不同， 风速不同，热量损失也不同。根据不同季节计算出集热面 积后，再根据情况选择。设计的原则是：春秋季节应基本 满足100%保障率，冬季低于100%，夏季略有富余。
直流式系统：传热工质一次通过集热器加热后，便进入储水 箱或用热水处的非循环太阳热水系统，储水箱的作用仅为储 存集热器所排放的热水。直流式系统一般可采用非电控温控 阀控制方式及温控器控制方式。
强迫循环系统： 利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过 集热器（或换热器）进行循环的太阳热水系统。强迫循环系 统通常采用温差控制、光电控制及定时器控制等方式。
2当水箱内水位达到设定位置时（水箱已满）或水箱内水温低 于使用温度T3时，控制系统打开管道泵P1，实现储热水箱内水 的定温循环（水箱内水先升温）。
3冬天联集管内水温度T2降低到一定值时，系统会打开水泵P1 将热水（或打开电磁阀E1将自来水）推进联集管，防止冻坏联 集管。
4、 在用水过程中系统通过热水管道和管道泵P3，把热水通 过管网送到用户的各个用水点（水龙头或洗脸盆）,如P3为变频 控制可以实现恒压供水，打开电磁阀E3,可实现管道的定温循环 。
4 按系统有无辅助热源分 无辅助能源 带辅助热
类
的独立系统 源系统
敞开式系统：传热工质与大气有较大面积接触的太阳能热水系 统，接触面主要在储热装置的敞开面。 开口式系统：传热工质与大气的接触仅限于补给箱和膨胀箱的 自由表面或排气管口的太阳能热水系统。 封闭式系统：传热工质与大气完全隔离的系统。
GB/T 50364-2005 根据太阳能热水系统供热水的形式又把热水系 统分为：集中供热水系统；集中-分散供热水系统；分散供热水 系统。 集中供热水系统：采用集中的太阳能集热器和集中的储热水箱， 供给一幢或几幢建筑物所需热水的系统 集中-分散供热水系统：采用集中的太阳能集热器和分散的储热 水箱，供给一幢建筑物所需热水的系统 分散供热水系统：采用分散的太阳能集热器和分散的储热水箱， 供给各个用户所需热水的系统
不同季节产生10吨50 ℃热水所需要提供的能量
季节 水初温℃ 终温℃ 温升℃ 需要能量 MJ
春季 10～15
50
40
夏季
20
50
30
秋季 10～15
50
40
冬季
5
50
45
1674.72 1256.04 1674.72 1884.06
分不同季节计算太阳能集热器的面积时，统一把太阳能
保障率定义为100%，系统的效率按照集热器轮廓面积的效 率进行计算，太阳辐照量按照晴好天气的辐照量取值。
1.2、用水量和热量的计算
国家有关部委有定额标准，但该标准比较高，一般很难实 现。我们一般在设计时按照普通单位人均50kg热水，星级宾馆 人均80～100Kg的原则执行。如果甲方有特殊要求，再单独考 虑。根据单位用水量和单元数，求出总用水量。
只有计算出了热水需求量，才能进行其他计算，这是所有 设计计算工作的基础。
冬天太阳曝辅量按每天17MJ/m2计算，热水器效率按50％ 计算，得到冬季不同热水量不同温升时的联集管系统面积， 表中的数据为m2，实际设计时要乘以85％。
水量（吨）（冬季） 温升 1 2 3 4.0 5.0 10 15 20 50 100 20 10 20 29 39 49 98 147 196 490 980 25 12 25 37 49 62 123 185 246 615 1230 30 15 30 44 59 74 148 222 296 740 1480 35 17 34 52 69 86 172 258 344 860 1720 40 20 39 59 79 99 197 296 394 985 1970 45 22 44 66 88 111 221 332 442 1105 2210 50 25 49 74 98 123 246 369 492 1230 2460 55 27 54 81 108 135 270 405 540 1350 2700 60 30 59 89 118 148 295 443 590 1475 2950
通常采用的自然循环系统一般可分为两种类型：自然循环式和自 然循环定温放水式。自然循环定温放水式是自然循环式热水系统 的改进，它把自然循环系统的储热水箱分成两个水箱，用来集热 循环的水箱体积较小，比较容易加热，待小水箱温度达到设定温 度时再放到大水箱中，它的大水箱中一直是热水。这两种系统的 水箱都要高过集热器。
计算出热水量后再根据自来水的初始温度和需要的热水温度 计算出需要的热量
加热热水需要热量的计算
计算公式：Q=C×M×Δt 式中各符号的意义：
Q:需要的热量。单位 千卡或兆焦 C:水的定压比热容，数值为：1卡/克.度，或 4.18焦耳/克度 ， M：水的质量，单位千克 Δt：水的温升，单位为度 例如：10吨水温升30度需要的热量是 Q=10 ×1000×30=300,000 (千卡)或 Q=4.18 × 10 ×1000×30=1,254,000 (千焦耳)
闭式集热器、闭式 水箱，辅助能源直 接加热，直接热水 系统
闭式集热器、闭式 水箱，辅助能源间 接加热，通过内置 盘管换热器换热的 间接热水系统
闭式集热器、闭式 水箱，辅助能源直 接加热，通过内置 盘管换热器换热的 间接热水系统
闭式集热器、闭式水箱，辅助
能源直接加热，通过外置换热 器换热的间接热水系统
2、系统设计 2.1、系统运行原理图设计 2.2、集热器安装基础图和支架图纸设计 2.3、储热水箱形状和各管道接口及水箱安装基础的设计及验算 2.4、管路系统的设计 2.5、控制系统的设计和设备选型。 2.6、避雷系统及安全保护系统和维护通道的设计 2.7、建筑物外观保护和防水系统的设计
二、太阳热水系统设计的一般原则
太阳能热用工 太阳能热水系统
一、太阳能热水系统的分类和优缺点对比 二、太阳能热水系统设计的一般原则 三、太阳能热水系统的设计实例 四、太阳能热水系统的安装和试运行 五、太阳能热水系统的维护和保养
一、太阳能热水系统的分类和优缺点
太阳能热水系统应遵守的国标
太阳热水器系统设计、安装及工程验收技术规范
GB/T 18713-2002 太阳热水系统性能评定规范
开式集热器、开式 水箱，辅助能源间 接加热，通过内置 盘管换热器换热的 间接热水系统
开式集热器、开式 水箱，辅助能源直 接加热，通过内置 换热器换热的间接 热水系统
开式集热器、开式水箱，辅助
能源直接加热，通过外置换热 器换热的间接热水系统
闭式集热器、闭式 水箱，辅助能源间 接加热，直接热水 系统
1.3、集热器集热面积的计算（GB/T 50364)
Ac
QwCw (tend ti ) f
JTcd (1L )
1.3、集热器集热面积的计算
实际上这个公式存在很多问题
1、很多参数都让我们在很大范围内选择，几个不确定的参数 乘起来后造成的误差是很大的。
2、太阳能保障率选择多少合适，是年保障率，还是日保障率？ 因为每个地区的太阳都不是365天都有的，太阳的实际保障率 就是小于1的，即使我们每个晴好天气的保障率都是100%，其 实际保障率还是小于100%的。
不同季节产生10吨50 ℃热水所需要提供的能量和集热面积
季节 春季
水初温 ℃
10～15
终温 ℃
50
温升 ℃
40
需要能量 MJ
1674.72
辐照量 MJ/㎡
20
集热面积 ㎡
1Hale Waihona Puke 7.5夏季2050 30 1256.04
23
109.2
秋季 10～15 50 40 1674.72
20
167.5
冬季
5
50 45 1884.06
我们还可以根据热水使用情况分类，可以分为：间歇式供热水系 统和连续式供热水系统。 间歇式供热水系统主要供应那些定时用热水的单位，例如部队、 学校、工厂等；连续式供热水系统指那些24小时连续使用热水的 系统，例如医院、宾馆、酒店、生产线等。
开式集热器、开式 水箱，辅助能源间 接加热的直接热水 系统
开式集热器、开式 水箱，辅助能源直 接加热的直接热水 系统
联集管集热器式太阳能热水系统
真空管型联集管集热器可以分为竖插管集热器、单排管 和双排管横插管集热器
横置式联集器只能做上下串联，东西并联。而竖置式联 集器只能做东西串联，前后并联，
1当光照充足而水箱内尚未储满热水时，系统为定温出水运行， 当集热器出口温度T2（温度传感器2）达到设定值时，控制系统 打开电磁阀1，自来水进入管路，把高温水顶入水箱，当出口温 度T2低于设定温度时，控制系统关闭电磁阀E1，系统吸收太阳 热量储存于集热器内水中，使水温继续升高。
有辅助热源热水系统根据加热方式的不同又可以细分为：内 置式直接加热方式、内置盘管换热器加热方式、外置换热器加热 方式、外部辅助热源直接加热方式。 目前为了辅助能源还专门制定了新的国家标准 GB/T 23889 家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统技术条件 GB/T 25967-2010 带辅助能源的家用太阳能热水系统热性能试验 方法 GBT 25966-2010 带电辅助能源的家用太阳能热水系统技术条件
2、太阳能热水系统的分类
GB /T 20095-2006 按热水系统的4种特征进行分类，每种特征 又分为2~3种类型
序
号
分类特征
类型1
系统类型 类型2
类型3
1
按储热水箱内水被加热 的方式
直接系统
间接系统
----------
2 按传热工质流动方式 自然循环系 直流式系 强制循环
统
统
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 状况分类
2、太阳能热水系统的分类
GB /T 18713-2002 按集热器的循环方式分为三种形式：自然循 环系统、直流式系统、强迫循环系统。
自然循环系统：是指利用传热工质内部的温度梯度产生的密 度差所形成的自然对流进行循环的太阳热水系统。在自然循 环系统中，为了保证必要的热虹吸压头，储水箱应高于集热 器上部。这种系统机构简单不需要附加动力。
17
221.7
（三）:辅助能源的计算
1：根据上面计算的能量，我们以在最恶劣的情 况下4小时内把用户所需热水加热到满足使用条 件的原则来选择各种辅助能源。以电加热为例， 其计算公司为：
P=0.00116×M× Δt/T 式中各符号意义
M:水的质量，单位Kg
Δt：水的温升，单位为度 T:加热时间，单位小时 P:电功率，单位Kw