畢業(yè)論文---太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蒸汽鍋爐補(bǔ)熱技術(shù)研究

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蒸汽鍋爐</p><p><b>　　補(bǔ)熱技術(shù)研究</b></p><p>　　Research on the Solar Energy Hot Water System Steam Boiler Heat Supplement Technology</p>

2、;<p><b>　　致謝</b></p><p>　　四月維夏，山有嘉卉。初春的綠城早已艷陽(yáng)朝天，花滿枝頭，欣欣向榮。在這個(gè)美好的季節(jié)里，我在電腦上敲出了最后一個(gè)字，心中涌現(xiàn)的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是的，隨著論文的終結(jié)，意味著我生命中最純美的學(xué)生時(shí)代即將結(jié)束，盡管百般不舍，這一天終究會(huì)在熙熙攘攘的喧囂中決絕的來(lái)臨。 </p><p>

3、　　三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識(shí)，更重要的是在閱讀、實(shí)踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達(dá)能力和廣闊視野。很慶幸這些年來(lái)我遇到了許多恩師益友，無(wú)論在學(xué)習(xí)上、生活上還是工作上都給予了我無(wú)私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長(zhǎng)。感恩之情難以用語(yǔ)言量度，謹(jǐn)以最樸實(shí)的話語(yǔ)致以最崇高的敬意</p><p>　　首先要感謝我的導(dǎo)師樓洪梁對(duì)我的論文的全面指導(dǎo)。在論文寫(xiě)作的整個(gè)過(guò)程中，我從思想上、學(xué)術(shù)上得到了樓老師的悉

4、心幫助和指導(dǎo)。導(dǎo)師淵博的知識(shí)，對(duì)問(wèn)題實(shí)質(zhì)的敏銳的洞察力和解決問(wèn)題的能力，使我克服了在撰寫(xiě)論文過(guò)程中遇到的一個(gè)個(gè)困難。在此，我向樓老師表示崇高的敬意和由衷的感謝! 由于本人理論水平比較有限，論文中的有些觀點(diǎn)以及對(duì)企業(yè)示例的歸納和闡述難免有疏漏和不足的地方，歡迎老師和專家們指正。</p><p>　　也非常感謝各位同學(xué)的幫助！</p><p>　　感謝所有關(guān)心和幫助我的人!</p>

5、<p>　　感謝參加論文答辯和評(píng)審、評(píng)閱的各位專家！</p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蒸汽鍋爐補(bǔ)熱技術(shù)研究</p><p>　　摘要：目前常用的太陽(yáng)能熱水供應(yīng)系統(tǒng)有二種，一種是分散式家用太陽(yáng)能系統(tǒng)，另一種是集中式太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)與補(bǔ)充熱源的組合方式。由于太陽(yáng)能的間斷性和不穩(wěn)定性,分散式的家用太陽(yáng)能系統(tǒng)在一年中的有些月份不能正常使用。集中式的太陽(yáng)能生活熱水系統(tǒng)與補(bǔ)充熱源的組

6、合方式，一般在住宅、公寓、賓館、學(xué)校、工廠、部隊(duì)等熱水供應(yīng)的問(wèn)題上,一般的輔助熱源難以滿足要求。本文介紹的系統(tǒng)以太陽(yáng)能為主要能源,以常規(guī)能源天然氣為輔助能源,太陽(yáng)能優(yōu)先智能自控, 雙能源自動(dòng)轉(zhuǎn)換,保證用戶每天有熱水供應(yīng),比常規(guī)能源熱水系統(tǒng)節(jié)能。這對(duì)于緩解能源緊張,降低運(yùn)行成本、保護(hù)環(huán)境,將大有裨益。是一值得推廣的項(xiàng)目。</p><p>　　全文分三大部分。第一部分包括第一章，主要描述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和研究

7、背景的介紹。第二部分包括第二章和第三章，主要描述太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及其分類，并以某酒店的具體情況為例，對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第三部分包括第四、五、六章,提出了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和燃?xì)忮仩t的組合方案，并且描述了一個(gè)工程案例，作出了方案的總結(jié)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，蒸汽鍋爐，補(bǔ)熱技術(shù)</p><p>　　中圖分類號(hào)：TK515</p><p>　　R

8、esearch on the Solar Energy Hot Water System Steam Boiler</p><p>　　Heat Supplement Technology</p><p>　　Abstract: At Present, there are two kinds of solar energy hot water system in common use. O

9、ne is the seperate home solar energy system，another is compound mode which is made of centrilized solar energy hot water supply system and supplementary heat source. Because of solar energy’s discontinuity and instabilit

10、y，the seperate home solar energy system can not collect sufficient energy and cannot be normally used in some months of one year. Centralized solar hot water system and added combinations o</p><p>　　The pape

11、r is divided three parts. The first part consists of chapter, describes the development of solar hot water systems, and Background Introduction. The second part consists of chapters II and III, main description and class

12、ification of solar hot water system, and to the specific circumstances of a hotel for example, design of solar hot water system. The third part includes the fourth, fifth and sixth chapters, solar hot water system and th

13、e proposed combination of programs gas boiler, and d</p><p>　　Key Words：Solar energy Hot water system，Steam boiler，heat supplement technology.</p><p>　　Classification：TK515</p><p>

14、<b>　　目 次</b></p><p>　　摘要····························

15、83;····································&

16、#183;····································

17、;····························· I</p><p>　　目次···

18、····································

19、3;····································&#

20、183;····································

21、················· III</p><p>　　1 緒論··············

22、83;····································&

23、#183;····································

24、;····································

25、83;····1</p><p>　　1.1 課題背景···························

26、;····································

27、83;····································&

28、#183;··················1</p><p>　　1.2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀···········&#

29、183;····································

30、····································

31、3;········2</p><p>　　1.3 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的輔助設(shè)備比較·····················&#

32、183;····································

33、····················3</p><p>　　1.4 本文主要工作···········

34、····································

35、3;····································&#

36、183;························3</p><p>　　2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及其分類······

37、;····································

38、83;····································&

39、#183;·················4</p><p>　　2.1 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的原理和組成············

40、····································

41、3;·································4</p><p&g

42、t;　　2.1.1 全玻璃真空集熱管·································

43、3;····································&#

44、183;···························7</p><p>　　2.2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的分類··

45、3;····································&#

46、183;····································

47、·····················7</p><p>　　3 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)··········

48、;····································

49、83;····································&

50、#183;················9</p><p>　　3.1 熱水需求量計(jì)算··············

51、····································

52、3;····································&#

53、183;··················9</p><p>　　3.2 太陽(yáng)能集熱面積計(jì)算············

54、;····································

55、83;····································&

56、#183;·············9</p><p>　　3.3 儲(chǔ)熱水箱設(shè)計(jì)·················&

57、#183;····································

58、;····································

59、83;···················11</p><p>　　3.3.1 水箱容積確定···········

60、····································

61、3;····································&#

62、183;·····················12</p><p>　　3.4 輔助能源加熱設(shè)備·········

63、;····································

64、83;····································&

65、#183;···················12</p><p>　　3.5 太陽(yáng)能集熱器陣列設(shè)計(jì)··········&#

66、183;····································

67、····································

68、3;···········13</p><p>　　4 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和蒸汽鍋爐聯(lián)合補(bǔ)熱··················&

69、#183;····································

70、;··············15</p><p>　　4.1 一種真空的燃?xì)忮仩t················&

71、#183;····································

72、;····································

73、83;·········15</p><p>　　4.2 真空鍋爐的特點(diǎn)·····················&

74、#183;····································

75、;····································

76、83;···········16</p><p>　　4.3 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的特點(diǎn)··················

77、3;····································&#

78、183;····································

79、···17</p><p>　　4.4 燃?xì)忮仩t和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)聯(lián)合補(bǔ)熱方案··························

80、;····································

81、83;···17</p><p>　　5 工程實(shí)例····························

82、····································

83、3;····································&#

84、183;··················20</p><p>　　5.1 酒店太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)案例···········

85、····································

86、3;····································20

87、</p><p>　　5.2 系統(tǒng)運(yùn)行原理·······························&

88、#183;····································

89、;····································

90、83;·····21</p><p>　　6 總結(jié)··························&#

91、183;····································

92、····································

93、3;···························23</p><p>　　參考文獻(xiàn)····

94、83;····································&

95、#183;····································

96、;····································

97、83;·········24</p><p>　　作者簡(jiǎn)歷······················&#

98、183;····································

99、····································

100、3;····························25</p><p>　　論文數(shù)據(jù)集···&#

101、183;····································

102、····································

103、3;····································&#

104、183;······26</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　中國(guó)的太陽(yáng)能熱利用技術(shù)研究開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)70年代末，其重點(diǎn)置于簡(jiǎn)單，價(jià)廉的低溫?zé)崂玫倪m用技術(shù)，如太陽(yáng)能溫室，太陽(yáng)灶

105、，被動(dòng)太陽(yáng)房，太陽(yáng)熱水器，和太陽(yáng)干燥器。20世紀(jì)80年代國(guó)家把太陽(yáng)能熱水器列入 “六五”和“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。主要的研發(fā)項(xiàng)目是高效平板太陽(yáng)集熱器和全玻璃真空集熱管。在90年代全玻璃真空集熱管的科技成果通過(guò)中試轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力——形成自行設(shè)計(jì)和配套的集熱管生產(chǎn)線是科技攻關(guān)的最杰出的成果。</p><p>　　雖然目前我國(guó)的太陽(yáng)能集熱面積總量位居世界首位，但我們的人均利用太陽(yáng)能面積卻很少。我們的熱利用主要還是用來(lái)滿足人

106、們的生活用熱水，在工農(nóng)業(yè)應(yīng)用方面還是比較落后，尤其是在太陽(yáng)能熱發(fā)電方面我們已落后很多。雖然我國(guó)制定了很多能源和可再生能源促進(jìn)方面的政策，但還沒(méi)有從稅收方面制定鼓勵(lì)人們積極使用太陽(yáng)能的政策。</p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是把太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)化為熱能，將水從低溫度加熱到高溫度，以滿足人們?cè)谏?、生產(chǎn)中的熱水使用。太陽(yáng)能熱水器是由全玻璃真空集熱管、儲(chǔ)水箱、支架及相關(guān)附件組成，把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成熱能主要依靠玻璃真空集熱管。集

107、熱管受陽(yáng)光照射面溫度高，集熱管背陽(yáng)面溫度低，而管內(nèi)水便產(chǎn)生溫差反應(yīng)，利用熱水上浮冷水下沉的原理，使水產(chǎn)生微循環(huán)而達(dá)到所需熱水。</p><p>　　隨著人民生活水平的不斷改善,對(duì)生活質(zhì)量的要求也日益提高,因此新建住宅小區(qū)集中熱水供應(yīng)也成為各房地產(chǎn)企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力的有效手段之一。隨著住宅小區(qū)建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展,人們開(kāi)始把目光投向太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。太陽(yáng)能以其清潔、源源不斷、安全等顯著優(yōu)勢(shì)，成為關(guān)注重點(diǎn)。在人類文明程度日益提

108、高的今天，它是現(xiàn)代文明社會(huì)的最佳選擇。應(yīng)該注意到，集體單位對(duì)太陽(yáng)能熱水器的用量很大。新建商住樓統(tǒng)一安裝熱水器，己是房屋開(kāi)發(fā)公司計(jì)劃之內(nèi)的事，配套熱水器的商品房銷勢(shì)更好。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活水平的不斷提高，居民對(duì)家庭室內(nèi)熱水的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，中國(guó)太陽(yáng)能熱水器市場(chǎng)潛力巨大。</p><p>　　雖然太陽(yáng)能熱水器也在我國(guó)很多地方普及起來(lái)，而且可能取代燃?xì)鉄崴骱碗姛崴?。因?yàn)樘?yáng)能熱水器有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，相對(duì)于以上兩

109、種熱水器利用的加熱能源來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能是一種取之不盡的生態(tài)能源，不產(chǎn)生污染，不危害環(huán)境。但是，我們也應(yīng)該看到，太陽(yáng)能的低密度和不穩(wěn)定性是其在被利用過(guò)程中難以克</p><p>　　服的缺點(diǎn)。所以，為了保證熱水系統(tǒng)的正常使用，首先要考慮在日周期內(nèi)的太陽(yáng)能蓄積以及連續(xù)陰雨天氣無(wú)法利用太陽(yáng)能的事實(shí)，必須采用輔助的加熱裝置滿足使用上的要求。對(duì)于每天需24小時(shí)供熱水的單位,太陽(yáng)能系統(tǒng)采用定溫放水與輔助加熱相結(jié)合的運(yùn)行方式是合理

110、的。這樣系統(tǒng)既可充分利用太陽(yáng)能能源,達(dá)到環(huán)保節(jié)能、降低運(yùn)行費(fèi)用的效果,又可保證熱水供應(yīng)量和可靠性。</p><p>　　1.2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)具有安全、節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)。帶輔助加熱功能的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，它以太陽(yáng)能為主，其他能源為輔的能源利用方式，使太陽(yáng)能熱水器能全年全天候使用。</p><p>　　太陽(yáng)能熱水器是我

111、國(guó)太陽(yáng)能熱利用中應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最迅速的太陽(yáng)能產(chǎn)品。由我國(guó)自主開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器科技水平、制造技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)模均處于國(guó)際領(lǐng)先水平。我國(guó)太陽(yáng)能熱水器行業(yè)近十年來(lái)發(fā)展迅猛，數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)已成為世界上最大的太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)、應(yīng)用國(guó)和出口國(guó)。2006年全國(guó)總產(chǎn)量為1.8×107m2，總保有量為9×107m2，累計(jì)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約2×106t，二氧化碳減排約2×108t；而到2007年

112、，全國(guó)總產(chǎn)量達(dá)到2.34×107m2，占全世界總量80%以上，總銷售額約320億元，總保有量達(dá)1.08×108m2，占世界總量60%以上，雄踞世界首位。我國(guó)有已建屋頂面積100億m2， 如果達(dá)到人均1平方米 的熱水系統(tǒng)，僅占屋頂面積的13%，便可完全解決生活熱水的需求， 可取代2.1 億t 標(biāo)準(zhǔn)煤[1]。</p><p>　　同時(shí)，我國(guó)還是世界上最大的太陽(yáng)能集熱器制造中心，由我國(guó)生產(chǎn)的集熱器推

113、廣面積約占世界的76%。此外，太陽(yáng)能熱水器在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)也在迅速推進(jìn)。目前國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能熱水器的平均普及率約為15%，有些地區(qū)能達(dá)到31%，甚至60%。中國(guó)的太陽(yáng)能行業(yè)正以每年20%～30%的高增長(zhǎng)率迅猛發(fā)展。</p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程化應(yīng)用快速增長(zhǎng)，學(xué)校、賓館、飯店、洗浴中心等紛紛采用太陽(yáng)能洗浴系統(tǒng)，節(jié)能減排、降低成本，2006年工程化份額約為25%，2007年已達(dá)到30%以上[2]。</p>

114、<p>　　農(nóng)村市場(chǎng)已啟動(dòng)，來(lái)勢(shì)較猛，太陽(yáng)能熱水器已成為各地新農(nóng)村的內(nèi)容之一。富裕地區(qū)如江蘇、浙江、山東、廣東等沿海地區(qū)。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在建筑上應(yīng)用并相互結(jié)合逐漸為開(kāi)發(fā)商業(yè)主認(rèn)識(shí)并在全國(guó)不同類型地區(qū)開(kāi)展示范、應(yīng)用和推廣。其中有高層、多層等各類型不同建筑上應(yīng)用，統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工、統(tǒng)一驗(yàn)收；建立熱水中心，集中供熱、計(jì)量收費(fèi)。</p><p>　　除戶用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)廣泛的為用戶所采用外，太陽(yáng)能熱水和采

115、暖的市場(chǎng)也正在啟動(dòng)并開(kāi)展示范應(yīng)用，它們將為節(jié)能減排作出更為廣泛的貢獻(xiàn)。</p><p>　　1.3 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的輔助設(shè)備比較</p><p>　　輔助熱源在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中必不可少,其作用主要是:在太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)不產(chǎn)熱或達(dá)不到設(shè)計(jì)產(chǎn)熱水量時(shí)輔助生產(chǎn)熱水。在太陽(yáng)能集熱器按設(shè)計(jì)能力生產(chǎn)熱水的條件下,系統(tǒng)的用熱量仍有可能超過(guò)集熱器產(chǎn)熱水量,因?yàn)樘?yáng)能的熱水制備能力是按平均日用熱功率而不是按最

116、大小時(shí)用熱功率設(shè)計(jì)的,所以需要輔助生產(chǎn)熱水。</p><p>　　（1）熱泵技術(shù)是一種新型的節(jié)能制冷供熱技術(shù)，長(zhǎng)期以來(lái)主要應(yīng)用于建筑物的采暖空調(diào)領(lǐng)域。因熱泵制熱在節(jié)能降耗及環(huán)保方面的良好表現(xiàn)，衛(wèi)生熱水供應(yīng)系統(tǒng)也越來(lái)越多的采用熱泵設(shè)備作為熱源。但空氣源熱泵的一個(gè)主要缺點(diǎn)是供熱能力和供熱性能系數(shù)隨著室外氣溫的降低而降低，所以它的使用受到環(huán)境溫度的限制，一般不適用于低溫的地區(qū)[3]。</p><p&

117、gt;　　（2）基于現(xiàn)代電子技術(shù)的太陽(yáng)能熱水器輔助電加熱方法,也可以滿足在無(wú)光照陰雨天或寒冷冬季條件下正常使用的要求，在陰雨天、寒冷季節(jié)，可開(kāi)啟電加熱器加熱，待水溫達(dá)到要求時(shí)能自動(dòng)斷電。當(dāng)日曬不足時(shí)，用水前可用電輔助加熱，既充分利用了太陽(yáng)能，又縮短了電加熱時(shí)間。但是電加熱相對(duì)于大型住宅、賓館、游泳池、公共浴池等場(chǎng)所需電量比較大，往往會(huì)耗費(fèi)比較大的電能卻得不到應(yīng)有的效果[4]。</p><p>　?。?）以燃?xì)忮仩t

118、為輔助加熱設(shè)備的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，即可以滿足在無(wú)光照的陰雨天或寒冷的冬季條件下使用，也可以保證大型大型住宅、賓館、游泳池、公共浴池等場(chǎng)所的熱水供應(yīng)，而且比較節(jié)省費(fèi)用。但是鍋爐的缺點(diǎn)是它的安全問(wèn)題得不到保障。</p><p>　　1.4 本文主要工作</p><p>　　在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用中，住宅、賓館、游泳池、公共浴池等場(chǎng)所一般要求衛(wèi)生熱水在一定的時(shí)間段內(nèi)或全天24小時(shí)連續(xù)供應(yīng)。為滿足太

119、陽(yáng)能不足時(shí)的用熱需求，使太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的投資更加經(jīng)濟(jì)，通常采用電加熱器或電鍋爐、燃煤或燃?xì)忮仩t、市政熱力等作為太陽(yáng)能中央熱水系統(tǒng)的輔助熱源。根據(jù)文獻(xiàn)所述，以電加熱器作輔助熱源投資太大。而空氣源熱泵技術(shù)不能在冬季或者低溫地區(qū)運(yùn)行[5]。</p><p>　　本文就是以太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的輔助能源的特點(diǎn)作如下工作：以某酒店為例，根據(jù)該酒店的具體人數(shù)和熱水需求設(shè)計(jì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，并提出了一種真空的燃?xì)忮仩t和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的

120、組合方案。描述了這種組合方案的應(yīng)用案例。</p><p>　　2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及其分類</p><p>　　2.1太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的原理和組成</p><p>　　圖2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　圖2.1為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖, 自來(lái)水通過(guò)上水管進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱，再經(jīng)由儲(chǔ)熱水箱進(jìn)入恒溫水箱。當(dāng)太陽(yáng)輻射透過(guò)玻璃蓋板，被集熱板吸收后沿肋片和管壁傳遞

121、到吸熱管內(nèi)的水。吸熱管內(nèi)的水吸熱后溫度升高，比重減小而上升，形成一個(gè)向上的動(dòng)力，構(gòu)成一個(gè)熱虹吸系統(tǒng)。隨著集熱器內(nèi)的水被加熱，熱水通過(guò)上循環(huán)管進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱的上部，并儲(chǔ)存在恒溫水箱上部，儲(chǔ)熱水箱下部密度較大的冷水通過(guò)下循環(huán)管進(jìn)入集熱器的下部，不斷補(bǔ)充集熱器內(nèi)溫度較低的水，如此循環(huán)往復(fù)，最終整箱水都升高至一定的溫度。上述循環(huán)是連續(xù)進(jìn)行的。一般情況下，經(jīng)過(guò)一天的日照，儲(chǔ)熱水箱的水能全部被加熱，供給用戶使用。系統(tǒng)中排氣管的作用：有時(shí)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的溫

122、度過(guò)高而產(chǎn)生蒸汽，排氣管及時(shí)將氣體排出，防止其抑制自然循環(huán)的進(jìn)行。</p><p>　　自然循環(huán)的技術(shù)要求：為確保一定的熱虹吸壓頭和防止夜間反循環(huán)，蓄熱水箱底部必須高于集熱器頂部，其高差一般為0.3～0.5m；連接集熱器和蓄水箱的循環(huán)管路，應(yīng)按熱水上升冷水下降的方向設(shè)計(jì)流水坡度，其坡度一般為1/100，絕對(duì)禁止出現(xiàn)反坡；集熱器的上循環(huán)管進(jìn)入蓄水箱的入口位置應(yīng)低于水箱水面3~5cm，否則無(wú)法循環(huán)；集熱器面積比較大時(shí)

123、，集熱器應(yīng)考慮以并聯(lián)為主，盡量避免采用串聯(lián)；為減少管道的流動(dòng)阻力，循環(huán)管路越短越好，拐彎處越少越好[6]。</p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要由太陽(yáng)熱熱系統(tǒng)和熱水供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成，主要包括太陽(yáng)集熱器、儲(chǔ)熱水箱、循環(huán)管道、支架、控制系統(tǒng)、熱交換器和水泵等設(shè)備和附件。圖2.2中為典型的熱水器裝置簡(jiǎn)圖。圖中集熱器1按最佳傾角放置，下降水管2的</p><p>　　一端與循環(huán)水箱3的下部相連，另一

124、端與集熱器1的下集管接通。上升水管5與循環(huán)水箱3上部相連，另一端與集熱器1的上集管相接。補(bǔ)給水箱4供給循環(huán)水箱3所需的冷水。</p><p>　　圖2．2 熱水器裝置簡(jiǎn)圖</p><p>　　強(qiáng)迫循環(huán)系統(tǒng)，它是利用溫差控制器來(lái)控制水泵的開(kāi)關(guān)，當(dāng)集熱器頂部的溫度和水箱下部水溫之差達(dá)到預(yù)定數(shù)值時(shí)，水泵開(kāi)始運(yùn)行，否則書(shū)泵關(guān)閉。逆止閥的作用是防止水倒流。排氣管的作用和自然循環(huán)系統(tǒng)的排氣管作用相同

125、一樣：有時(shí)蓄水箱內(nèi)的溫度過(guò)高而產(chǎn)生蒸汽，排氣管及時(shí)將氣體排出，防止其抑制自然循環(huán)的進(jìn)行。強(qiáng)迫循環(huán)系統(tǒng)的技術(shù)要求：水箱安裝位置無(wú)須高于集熱器，可根據(jù)需要安放在任何地方。</p><p>　　圖2.4是直流循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)集熱器上部的電接點(diǎn)溫度計(jì)達(dá)到預(yù)定的溫度時(shí)，控制器就啟動(dòng)電磁閥，自來(lái)水就將集熱器內(nèi)的熱水頂入水箱。當(dāng)集熱器上部的溫</p><p>　　度低于預(yù)定的溫度時(shí)，電磁閥關(guān)閉。通過(guò)一天的間

126、斷運(yùn)行，進(jìn)入水箱的水均為指定溫度左右的熱水。</p><p><b>　?。?）太陽(yáng)能集熱器</b></p><p>　　系統(tǒng)中的集熱元件。其功能相當(dāng)于電熱水器中的電熱管。和電熱水器、燃?xì)鉄崴鞑煌氖?，太?yáng)能集熱器利用的是太陽(yáng)的輻射熱量，故而加熱時(shí)間只能在有太陽(yáng)照射的白晝，所以有時(shí)需要輔助加熱，如鍋爐，電加熱等。目前國(guó)內(nèi)使用的太陽(yáng)能集熱器主要有平板集熱器、真空管集熱

127、器、熱管集熱器。平板集熱器不防凍,只能在春、夏、秋三季使用;真空管集熱器在零下20℃條件下,仍能產(chǎn)生熱水,可全年使用;熱管集熱器可在零下40℃條件下使用,但其冷凝端(加熱端) 表面積僅是真空管的百分之一,易結(jié)水垢,換熱效果不如真空管,適合在北方高寒地區(qū)使用。</p><p><b>　?。?）保溫水箱</b></p><p>　　和電熱水器的保溫水箱一樣，是儲(chǔ)存熱水的

128、容器。 因?yàn)樘?yáng)能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用 熱水，所以必須通過(guò)保溫水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水儲(chǔ) 存起來(lái)。容積是每天晚上用熱水量的總和。采用同樂(lè)搪瓷內(nèi) 膽承壓保溫水箱，保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔，使用壽 命可長(zhǎng)達(dá)20年以上。</p><p><b>　?。?）連接管道</b></p><p>　　將熱水從集熱器輸送到保溫水箱、將冷水從保溫 水箱輸送

129、到集熱器的通道，使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路。 設(shè)計(jì)合理、連接正確的循環(huán)管道對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)是否能達(dá)到最 佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。熱水管道必須做保溫處理。管道必須 有很高的質(zhì)量，保證有20年以上的使用壽命。</p><p><b>　?。?）控制中心</b></p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與普通太陽(yáng)能熱水器的區(qū)別就是控制中心。作為一個(gè)系統(tǒng)，控制中心負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控、運(yùn)行

130、、調(diào)節(jié)等功能，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。</p><p>　　2.1.1 全玻璃真空集熱管</p><p>　　全玻璃真空集熱管構(gòu)造如圖2.5所示，像一個(gè)拉長(zhǎng)的暖水瓶膽，由兩根同軸玻璃管組成，內(nèi)玻璃管和罩玻璃管之間抽成真空，太陽(yáng)能選擇性吸收涂層趁機(jī)在內(nèi)玻璃管的外表面，形成吸熱體，將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為熱能，加熱內(nèi)玻璃管內(nèi)的傳熱流體。全玻璃真空太陽(yáng)集熱管采用單端開(kāi)口設(shè)計(jì)，開(kāi)

131、口端通過(guò)內(nèi)玻璃管和罩玻璃管熔封連接起來(lái)，內(nèi)玻璃管另一端為密閉半球形，帶有吸氣劑的彈簧卡子，將帶有吸熱體的內(nèi)玻璃圓頭端支撐在罩玻璃管排氣端內(nèi)表面。當(dāng)內(nèi)玻璃管吸熱涂層吸收太陽(yáng)能輻射而引起內(nèi)玻璃管溫度上升時(shí)，內(nèi)玻璃管圓頭端可以形成熱膨脹的自由端，解決了工作時(shí)引起的全玻璃真空太陽(yáng)能集熱管開(kāi)口段端內(nèi)玻璃管和罩玻璃管環(huán)封處的應(yīng)力問(wèn)題。電焊在彈簧卡子上的吸氣劑通過(guò)高頻感應(yīng)加熱蒸散，在集熱管圓頭端的內(nèi)玻璃管外表面和罩玻璃管內(nèi)表面形成吸氣膜，用于吸收全玻

132、璃真空集熱管在工作中玻璃、彈簧卡子及吸熱涂層釋放出來(lái)的氣體，以及通過(guò)罩玻璃管和內(nèi)玻璃管滲透到集熱管真空夾層內(nèi)的氣體，維持內(nèi)玻璃管和罩玻璃管之間真空夾層的真空度。</p><p>　　2.2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的分類</p><p>　　根據(jù)不同的分類方法，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以分成不同形式和種類。</p><p>　　按太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的集熱系統(tǒng)與儲(chǔ)熱水箱換熱方式分類，可分為

133、：直接式熱水系統(tǒng)和間接式熱水系統(tǒng)</p><p>　　直接式熱水系統(tǒng)是指太陽(yáng)能集熱器直接加熱儲(chǔ)熱水箱中的水的系統(tǒng)；間接式熱水系統(tǒng)是指太陽(yáng)能集熱器加熱某種傳熱工質(zhì)，再利用該傳熱工質(zhì)通過(guò)熱交換器加熱儲(chǔ)熱水箱中的水的系統(tǒng)。</p><p>　　按集熱器中工質(zhì)是否承壓分類，可分為：開(kāi)式集熱熱水系統(tǒng)和閉式集熱熱水系統(tǒng)[7]。</p><p>　　根據(jù)熱水使用情況分類，可分為：

134、間歇式供熱水系統(tǒng)和連續(xù)式供熱水系統(tǒng)。</p><p>　　間歇式供熱水系統(tǒng)主要供應(yīng)那些定時(shí)用熱水的單位；連續(xù)式供熱水系統(tǒng)主要供應(yīng)那些24小時(shí)連續(xù)使用熱水的單位。</p><p>　　按有無(wú)輔助熱源分類，可分為：有輔助熱源熱水系統(tǒng)和無(wú)輔助熱源熱水系統(tǒng)。</p><p>　　有輔助熱源熱水系統(tǒng)是指太陽(yáng)能和其他加熱設(shè)備聯(lián)合使用提供熱水，在沒(méi)有太陽(yáng)能時(shí)，僅依靠系統(tǒng)配備的其他

135、能源的水加熱設(shè)備提供建筑物所需熱水的系統(tǒng)。在需要保證生活熱水供應(yīng)質(zhì)量的場(chǎng)合，輔助熱源是必不可少的。無(wú)輔助熱源系統(tǒng)是指僅依靠太陽(yáng)能來(lái)提供熱水的系統(tǒng)。該系統(tǒng)中沒(méi)有其他水加熱設(shè)備，在沒(méi)有太陽(yáng)能的情況下，系統(tǒng)無(wú)法產(chǎn)出熱水。</p><p>　　有輔助能源熱水系統(tǒng)根據(jù)加熱方式的不同又可細(xì)分為：</p><p>　　直接加熱方式：水箱和加熱系統(tǒng)最簡(jiǎn)單，系統(tǒng)只需要一個(gè)小功率低揚(yáng)程的循環(huán)泵即可，輔助能源系

136、統(tǒng)本身不再需要水箱，只要把兩者連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)同步控制就可以；缺點(diǎn)是由于直接給水箱中的水加熱，容易結(jié)水垢而影響輔助能源系統(tǒng)的效率和壽命。</p><p>　　水箱內(nèi)置盤(pán)管換熱器加熱方式：需要在水箱內(nèi)加工盤(pán)管換熱器，系統(tǒng)需要一個(gè)小功率大揚(yáng)程的循環(huán)泵。輔助能源系統(tǒng)需要補(bǔ)水裝置，但由于輔助能源用水量小可以使用軟化水以提高輔助能源系統(tǒng)的壽命。由于盤(pán)管換熱器在水箱內(nèi)部，容易在外表面結(jié)水垢，影響換熱效率，且維修困難。</p

137、><p>　　外置板式換熱器加熱方式：水箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單只需預(yù)留出水口和回水口即可。系統(tǒng)需要兩個(gè)循環(huán)水泵。輔助能源系統(tǒng)需要補(bǔ)水裝置，但由于輔助能源用水量小可以使用軟化水以提高輔助能源加熱系統(tǒng)的壽命。同時(shí)由于板式換熱器在水箱外部，維修和清除水垢都比較容易。</p><p>　　3 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 熱水需求量計(jì)算</p><p&

138、gt;　　住宅和公共建筑內(nèi)，生活熱水用水定額應(yīng)根據(jù)水溫、衛(wèi)生設(shè)備完善程度、熱水供應(yīng)時(shí)間、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、生活習(xí)慣和水資源情況等確定。</p><p>　　木前太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的用水定額通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用簡(jiǎn)單估算，即共有多少個(gè)用水個(gè)體，每個(gè)用水個(gè)體一天用多少，兩者相乘即得到日熱水需求量。對(duì)于一般部隊(duì)、工廠按每人每天50L熱水計(jì)算是比較通行的方法。在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中可以提供的數(shù)據(jù)選擇不同用水單位的用熱水標(biāo)準(zhǔn)。</p&g

139、t;<p>　　按照要求，熱水的供水溫度以控制在55～60℃為好。在實(shí)際的工程中，一般選取最高日生活用水定額的50～60%。根據(jù)規(guī)范要求，每人每日的最高熱水用量為:60℃的熱水30～50L/(人·天)[8]。</p><p>　　在本文中，以某酒店408間客房816個(gè)床位及服務(wù)人員近1200人用洗浴熱水為例，最高日熱水用水用量取為100L/(人)，設(shè)日平均用水量為日最高用水定額的50%。故

140、每人每天的日平均用水量為50L。</p><p>　　熱水總需求量為：50L×1200=60000L。</p><p>　　3.2 太陽(yáng)能集熱面積計(jì)算</p><p>　　原則上根據(jù)熱力學(xué)定律和能量守恒原則計(jì)算太陽(yáng)能集熱面積，即產(chǎn)生熱水所需的能量是由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和輔助加熱系統(tǒng)提供的。系統(tǒng)的效率越高太陽(yáng)能集熱面積越小。由于不同季節(jié)太陽(yáng)平均輻照量不同，各地的

141、自來(lái)水初溫也不同，因此產(chǎn)生同樣容量同樣溫度的熱水在不同季節(jié)需要的太陽(yáng)能集熱面積是不同的，為此要分季節(jié)進(jìn)行計(jì)算。</p><p>　　不同季節(jié)產(chǎn)生用戶需要熱水所需的能量的計(jì)算公公式為：</p><p>　　Q=Cm ΔT………………………………（3-1）</p><p>　　式中:Q——產(chǎn)生熱水需要的能量，MJ；</p><p>　　C——水的

142、定壓比熱容，4.1868×10-3MJ/kg·K；</p><p>　　m——水的質(zhì)量，Kg；</p><p>　　ΔT——水的溫升，K。</p><p>　　（2）計(jì)算太陽(yáng)能集熱器的面積</p><p>　　在計(jì)算過(guò)程中認(rèn)為在晴好天氣產(chǎn)生用戶所需熱水的能量全部來(lái)自太陽(yáng)能集熱系統(tǒng),由于不同季節(jié)太陽(yáng)輻照量的平均值也不同,因此

143、要按不同季節(jié)分別計(jì)算集熱面積.計(jì)算出各季節(jié)的集熱面積后,按照春秋季節(jié)完全由太陽(yáng)能系統(tǒng)提供熱水,夏季略有富余,冬季需要輔助能源補(bǔ)充的原則來(lái)初步定太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的面</p><p><b>　　積。</b></p><p>　　太陽(yáng)能集熱面積一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算，在我國(guó)境內(nèi)不同地區(qū)太陽(yáng)輻照量不同，一般按照當(dāng)?shù)貧庀缶痔峁┑募竟?jié)平均日輻照量作為計(jì)算依據(jù)。經(jīng)驗(yàn)公式為：</p&

144、gt;<p>　　A=………………………………（3-2）</p><p>　　式中:A——太陽(yáng)能集熱器輪廓面積，m2；</p><p>　　Qt——太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)所需能量，MJ；</p><p>　　H——不同季節(jié)平均日太陽(yáng)輻照量,MJ/m2；</p><p>　　η——太陽(yáng)能集熱及儲(chǔ)熱系統(tǒng)的綜合效率，一般取值在0.3～0.5范

145、圍。</p><p>　　為盡可能發(fā)揮太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的節(jié)能作用，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的太陽(yáng)能保證率不應(yīng)取的太低，按我國(guó)的具體情況，取值宜在(40-80%)之間。在太陽(yáng)能資源豐富區(qū)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的太陽(yáng)能保證率宜大于60%;較富區(qū)宜大于50%;一般地區(qū)宜大于40%。在太陽(yáng)能資源貧乏區(qū)，設(shè)計(jì)使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，太陽(yáng)能保證率的取值可降至50%左右[9]。我國(guó)的太陽(yáng)輻照資源區(qū)劃如表3.2[10]。</p

146、><p>　　一個(gè)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程是：首先根據(jù)當(dāng)?shù)氐奶?yáng)能輻射資源、年熱水負(fù)荷和推薦的太陽(yáng)能保證率f初始值等參數(shù)，確定太陽(yáng)能集熱器總面積并計(jì)算此面積下的太陽(yáng)得熱量，直接式太陽(yáng)熱水系統(tǒng)的集熱器采光面積可根據(jù)系統(tǒng)的日平均用水量和用水溫度確定，按下式進(jìn)行估算[10]：</p><p>　　………………………（3-3）</p><p>　　式中：AC——直接式系統(tǒng)集

147、熱器總面積，m2； </p><p>　　Qw——日平均用水量，kg， 通常與生活水平、生活習(xí)慣和氣候條件等因素緊密相關(guān)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r取規(guī)范規(guī)定的最高日用水定的某一百分?jǐn)?shù)作為太陽(yáng)集熱系統(tǒng)的計(jì)算依據(jù)；</p><p>　　CP——水的比定壓熱容，kJ/（kg·℃）</p><p>　　tend——儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水的終止溫度，℃；</p><

148、;p>　　tL——水的初始溫度，℃；</p><p>　　JT——當(dāng)?shù)卮悍只蚯锓炙谠录療崞魇軣崦嫔显戮仗?yáng)輻照量,</p><p><b>　　MJ/m2；</b></p><p>　　f —— 太陽(yáng)能保證率；</p><p>　　ηcd——集熱器全日集熱效率；</p><p>　　ηL

149、——管路及儲(chǔ)熱水箱熱損失率。</p><p>　　本文中太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)所在地為例，按上述公式（3-1）和（3-2）計(jì)算不同季節(jié)日產(chǎn)60000L，60℃熱水所需的能量，η=50%計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3.1</p><p>　　我們?cè)诰频甑奈蓓敯惭b345m2集熱器3塊，共安裝1035m2集熱器面積。該面積集熱器在夏天晴好天氣可以產(chǎn)生60℃的熱水71000L，在春秋晴好天氣可以產(chǎn)生60℃的熱水49400

150、，在冬天晴好天氣可以產(chǎn)生60℃的熱水38000L。</p><p>　　表3.1 熱水能量計(jì)算表</p><p>　　3.3 儲(chǔ)熱水箱設(shè)計(jì)</p><p>　　確定集熱系統(tǒng)的儲(chǔ)熱水容積時(shí)，必須注意與集熱器面積的合理配比問(wèn)題。儲(chǔ)熱水容積過(guò)大，水箱內(nèi)水溫難以上升，雖然此時(shí)集熱系統(tǒng)的效率高，除非作為預(yù)熱水使用，否則將造成可直接使用的熱水量減少；儲(chǔ)熱水容積過(guò)小，水箱內(nèi)水溫偏

151、高，造成集熱系統(tǒng)的效率下降，不能充分利用太陽(yáng)能，而且在夏季還會(huì)出現(xiàn)水箱水超溫的情況，造成使用隱患。</p><p>　　儲(chǔ)熱容積是為了儲(chǔ)存集熱器生產(chǎn)制備的熱水。太陽(yáng)能集熱是按日用水量(平均日用水量) 設(shè)計(jì)的,儲(chǔ)熱容積理論上應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)條件下24小時(shí)太陽(yáng)能集熱和系統(tǒng)用水的變化規(guī)律確定。太陽(yáng)能集熱的規(guī)律是白天集熱,晚上集熱器不吸收熱量,系統(tǒng)用水的變化規(guī)律和建筑的使用性質(zhì)有關(guān)。</p><p>　

152、　國(guó)家規(guī)范是按傳統(tǒng)熱水供應(yīng)系統(tǒng)中的供熱(水)調(diào)節(jié)容積確定。對(duì)于住宅、酒店、宿舍等居住類建筑,熱水主要在晚間使用,太陽(yáng)能白天的集熱量需要儲(chǔ)存起來(lái)以備晚間使用,儲(chǔ)熱水箱容積按集熱器一天的熱水產(chǎn)量計(jì)算為宜[10]。</p><p>　　對(duì)于辦公、展館類建筑,熱水是在白天使用,和太陽(yáng)能集熱器的工作時(shí)間吻合,儲(chǔ)熱水箱容積可以減小,如可儲(chǔ)存半日的產(chǎn)水量。</p><p>　　水箱的總體設(shè)計(jì)原則是：因?yàn)?/p>

153、水箱中的水不可能都翻出來(lái)，水箱容積要比計(jì)算容積大10%～20%。</p><p>　　3.3.1 水箱容積確定</p><p>　　24小時(shí)連續(xù)供熱水太陽(yáng)能水箱的容積確定：由于24小時(shí)連續(xù)使用熱水，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)只有白天產(chǎn)生熱水，因此儲(chǔ)熱水箱至少要儲(chǔ)存夜晚和次日8：30前的熱水用量；因此其容積應(yīng)小于總熱水需求量。計(jì)算時(shí)要按用水習(xí)慣列出24小時(shí)用水量表，根據(jù)用水量表分析實(shí)際用水情況后，再確定

154、水箱容積。本文中酒店日需熱水60m3，根據(jù)酒店提供的用水習(xí)慣，該酒店白天用水量為20t，夜晚用水量為40t；即到下午17時(shí)前水箱內(nèi)應(yīng)該儲(chǔ)存最少40t熱水，才能保證夜間的熱水供應(yīng)，再考慮到用水波動(dòng)情況，水箱容積選擇60m3。</p><p><b>　　水箱材質(zhì)的選擇：</b></p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要的選材應(yīng)充分考慮太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的功能，惡劣的室外工作條

155、件，安全性要求及壽命，正常條件下，保證太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)達(dá)到8～10年使用壽命，遵循下列選材原則：</p><p>　　支架和保護(hù)材料應(yīng)具有良好的強(qiáng)度和耐腐蝕性；內(nèi)膽材料也應(yīng)有良好的耐腐蝕性，補(bǔ)得含有妨害人身健康的重金屬和各種有害物質(zhì)，水質(zhì)必須滿足生活飲用水的衛(wèi)生指標(biāo)。</p><p>　　目前常用的水箱內(nèi)膽材質(zhì)有不銹鋼、碳鋼搪瓷和碳鋼襯塑等形式。</p><p>　　

156、3.4 輔助能源加熱設(shè)備</p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的輔助加熱系統(tǒng)有多種形式，實(shí)際設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)用戶實(shí)際情況，操控方便性綜合考慮。</p><p>　　輔助能源一般通過(guò)水加熱的設(shè)備的形式向系統(tǒng)提供熱量，輔助熱源提供的輔助加熱量即為水加熱器的供熱量。</p><p>　　輔助能源加熱系統(tǒng)的功率單位一般為KW，單位時(shí)間轉(zhuǎn)換能量為kW·h，目前我國(guó)鍋爐行業(yè)

157、一般以鍋爐1h的發(fā)熱量稱其能力，單位為卡，生產(chǎn)熱水是要考慮各種輔助能源的效率。根據(jù)能量守恒定律我們可以得到如下計(jì)算公式。</p><p>　　3600PTη=CP×m ΔT…………………………（3-4）</p><p>　　P=0.001163mΔT/Tη…………………………（3-5）</p><p>　　式中：P——輔助能源加熱系統(tǒng)的功率,kW;<

158、/p><p>　　T——輔助能源加熱系統(tǒng)的工作時(shí)間，h;</p><p>　　η——輔助能源加熱系統(tǒng)的效率，%;</p><p>　　CP——水的定壓比熱容, CP =4.1868kJ/(kg×℃)；</p><p>　　ΔT——儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水的溫度，℃;</p><p>　　m——被加熱水的質(zhì)量，kg。</

159、p><p>　　各種輔助能源加熱系統(tǒng)的熱效率如表4-13所示。本文采用的是燃?xì)忮仩t，所以選定的輔助能源加熱系統(tǒng)的熱效率為80%。</p><p>　　表3.4 各種能源加熱系統(tǒng)的熱效率</p><p>　　太陽(yáng)能系統(tǒng)運(yùn)行中所產(chǎn)熱水量是否供不應(yīng)求、需要輔助加熱,可通過(guò)儲(chǔ)熱水箱上端面附近的水溫進(jìn)行判別。當(dāng)水溫不低于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度(如60℃) ,說(shuō)明產(chǎn)熱水量足夠,無(wú)需輔助

160、加熱;當(dāng)?shù)陀谠摐囟?說(shuō)明產(chǎn)熱水量供不應(yīng)求,需要輔助加熱。</p><p>　　設(shè)計(jì)太陽(yáng)能輔助能源加熱系統(tǒng)的原則是：在陰、雨、雪天氣，沒(méi)有太陽(yáng)輻照時(shí)，制造熱水需要的所有能量都要由輔助能源系統(tǒng)提供。因此輔助能源的總能量必須大于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的總能量需求，至于輔助能源系統(tǒng)一天工作多少時(shí)間，怎么樣工作是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)輔助能源功率的關(guān)鍵因素，根據(jù)此原則對(duì)于不同使用情況要分別設(shè)計(jì)輔助能源的功率。</p><

161、;p>　　白天定時(shí)使用熱水的用戶：</p><p>　　為充分利用太陽(yáng)能資源，對(duì)這種要求不嚴(yán)格的用戶，一般考慮在其使用熱水前2～4h啟動(dòng)輔助能源系統(tǒng)，這樣的設(shè)計(jì)操作比較方便。</p><p>　　白天連續(xù)用熱水時(shí)太陽(yáng)能輔助能源的功率：</p><p>　　白天連續(xù)用熱水系統(tǒng)，由于隨時(shí)要提供熱水，因此輔助加熱系統(tǒng)基本上是連續(xù)工作的，這時(shí)要保證輔助加熱系統(tǒng)的功率能

162、滿足最大用水高峰時(shí)的用水需求，在設(shè)計(jì)是應(yīng)該分析用戶用水特點(diǎn)，根據(jù)用水習(xí)慣列出小時(shí)用水量表，找出其中的最大用水量，根據(jù)最大用水量選擇輔助能源的功率</p><p>　　24小時(shí)連續(xù)供熱水太陽(yáng)輔助能源的功：</p><p>　　24小時(shí)連續(xù)供熱水系統(tǒng)和白天連續(xù)使用熱水情況性質(zhì)基本相同，也是要分析最大用水量分布情況。由于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)有比較大的儲(chǔ)熱水箱，在設(shè)計(jì)連續(xù)供水系統(tǒng)是還要考慮輔助能源設(shè)備的

163、間歇時(shí)間，如果用電能，而又實(shí)行了峰谷電價(jià)的地區(qū)，應(yīng)考慮適當(dāng)增加輔助能源的功率，以便最大限度地利用低谷電來(lái)降低運(yùn)行費(fèi)用。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)時(shí)按4h內(nèi)把水箱內(nèi)水溫度升高40℃為依據(jù)。即天氣不好，產(chǎn)熱水量不夠時(shí)從下午1點(diǎn)開(kāi)始加熱，5點(diǎn)停止加熱。按一天加熱50t熱水計(jì)算。則輔助能源功率為：P=0.00116×50000×40÷（4×80%）=725（kW）。</p

164、><p>　　3.5 太陽(yáng)能集熱器陣列設(shè)計(jì)</p><p>　　太陽(yáng)能集熱器的最佳布置方位是朝向正南，實(shí)際設(shè)計(jì)是可以根據(jù)建筑物的實(shí)</p><p>　　際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但不應(yīng)超出南偏東30°或南偏西30°范圍[10]；否則影響集熱器表面上可以接收到的太陽(yáng)輻照量。</p><p>　　集熱器的安裝傾角要與周?chē)ㄖh(huán)境相協(xié)調(diào)

165、，盡可能做到與建筑物結(jié)合，對(duì)建筑造型沒(méi)有影響或把影響控制在最小范圍。全年使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，集熱器安裝傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥?。如系統(tǒng)側(cè)重在夏季使用，其安裝傾角一般采用當(dāng)?shù)鼐暥葴p10°[10]；如系統(tǒng)側(cè)重在冬季使用，其安裝傾角一般采用當(dāng)?shù)鼐暥燃?0°。安裝傾角誤差一般不超過(guò)±3°。</p><p>　　由于地球既繞太陽(yáng)能公轉(zhuǎn)，本身又在不停地自轉(zhuǎn)，且地球繞太陽(yáng)運(yùn)行的軌道是橢圓形的因此

166、太陽(yáng)相對(duì)地球的方位始終在變化，為保證太陽(yáng)光對(duì)地球上某平面的輻照量，則在該平面前應(yīng)沒(méi)有遮擋物，遮擋物也要里開(kāi)該平面一定距離[11]。我們把集熱器所在平面看成一個(gè)吸熱面，如果需要前后排平行安裝，為保證前后排間不至于遮擋，他們之間需要留出一定空間，為此我們需要計(jì)算前后排之間的距離。</p><p>　　如果我們簡(jiǎn)單地把太陽(yáng)光照射到地面的路程看作是一個(gè)平面，那我們可以用圖3.1所示圖形來(lái)解釋遮擋問(wèn)題，從圖中我們可以得到：

167、</p><p>　　S= ………………………………… (3-6)</p><p>　　在圖3.1中只要光線落在陰影范圍之外，就對(duì)后排沒(méi)有遮擋，即只要光線的入射角度大于α角，前后排之間就沒(méi)有遮擋，我們求出了α就可以根據(jù)上式，求前后排之間的距離S了。</p><p>　　本文中應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的所在地的緯度為30°10′比較適宜的集熱器傾角為20°

168、;～40°，根據(jù)規(guī)范要求按20°角設(shè)計(jì)集熱器傾角。</p><p>　　4 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和蒸汽鍋爐聯(lián)合補(bǔ)熱</p><p>　　鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場(chǎng)所。 鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過(guò)蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為

169、機(jī)械能，或再通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。產(chǎn)生蒸汽的鍋爐稱為蒸汽鍋爐，又叫蒸汽發(fā)生器，常簡(jiǎn)稱為鍋爐，是蒸汽動(dòng)力裝置的重要組成部分，多用于火電站、船舶、機(jī)車(chē)和工礦企業(yè)[12]。</p><p>　　4.1 一種真空的燃?xì)忮仩t</p><p>　　鍋爐按燃料種類，大致可分為燃油鍋爐、燃煤鍋爐、和燃?xì)忮仩t。所有這些鍋爐，雖然燃料及

170、燃料的供給方式不同，但他們的結(jié)構(gòu)大同小異，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)和蒸汽處理系統(tǒng)是基本相同的。鍋爐可分為蒸汽鍋爐與熱水鍋爐兩種。下面本文將介紹一種蒸汽鍋爐式的真空鍋爐[13]。</p><p>　　真空鍋爐最早出現(xiàn)在日本。真空鍋爐在日本的出現(xiàn)要比常壓熱水鍋爐稍晚一些。在70年代，由于真空技術(shù)的發(fā)展，日本的直燃機(jī)市場(chǎng)得到了很大的進(jìn)步。一些鍋爐廠家受直燃機(jī)高發(fā)部分的啟發(fā)開(kāi)始研制真空鍋爐。在真空鍋爐的工作壓力下，燃料燃燒產(chǎn)生的熱量

171、使鍋爐內(nèi)的水水溫上升至飽和溫度并在水面產(chǎn)生相同的溫度的水蒸汽。水蒸汽與銅管換熱器中的水進(jìn)行熱交換，銅管內(nèi)的水被管外的水蒸汽則被冷卻凝結(jié)成水滴落回水面，再被加熱成水蒸汽，從而完成整個(gè)循環(huán)過(guò)程。工作原理結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖4.1。真空熱水鍋爐多采用間接加熱方式，利用水在真空下沸點(diǎn)降低，通過(guò)煙氣—鍋爐水蒸汽—熱媒水盤(pán)管換熱器與末端設(shè)備連接而組成獨(dú)立的水系統(tǒng)可承受高水位的靜壓，因此鍋爐可安裝在地面或地下室，在水泵的驅(qū)動(dòng)下，向高層建筑供暖或供衛(wèi)生熱水。管路

172、內(nèi)的熱媒水只作為熱載體循環(huán)使用，因而消耗量極少。</p><p>　　真空鍋爐是利用水在不同壓力下沸騰溫度有所差異的特性來(lái)進(jìn)行工作的。在一個(gè)大氣壓下，水的沸騰溫度是100℃，而在6mmHg的壓力下，水的沸騰溫度則是4℃。真空鍋爐則是在真空度為30mmHg～710 mmHg的壓力范圍內(nèi)工作的，對(duì)應(yīng)的沸騰溫度是88～15℃。</p><p>　　4.2 真空鍋爐的特點(diǎn)</p>&

173、lt;p>　　現(xiàn)在中國(guó)市場(chǎng)上應(yīng)用的鍋爐大部分是有壓鍋爐，而很多不規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)的“土鍋爐”質(zhì)量無(wú)法保證，必然導(dǎo)致一些安全事故的發(fā)生。我國(guó)現(xiàn)在每年的鍋爐爆炸事件層出不窮，對(duì)我國(guó)財(cái)產(chǎn)及人身安全造成很大的威脅。而鍋爐爆炸的重要原因是鍋爐承壓運(yùn)行，而產(chǎn)生質(zhì)量及安全保護(hù)措施又不得當(dāng)，最后導(dǎo)致鍋爐超壓，造成爆炸事故。真空鍋爐因?yàn)樵谪?fù)壓狀態(tài)下工作，內(nèi)部工作壓力永遠(yuǎn)低于外界大氣壓，而且有多到安全保護(hù)措施，因此絕對(duì)不會(huì)有爆炸的危險(xiǎn)，不屬于勞動(dòng)部鍋爐壓

174、力容器范疇，因此也不需要?jiǎng)趧?dòng)部門(mén)的年審、報(bào)批等程序。</p><p>　　一般對(duì)燃?xì)忮仩t來(lái)講，影響鍋爐效率的原因主要是排煙熱損失及散熱損失，而對(duì)真空鍋爐來(lái)講，因?yàn)橐话悴捎弥行幕厝既紵绞?，另外在鍋爐煙管內(nèi)加設(shè)了折流板，使煙氣在鍋爐內(nèi)部的換熱時(shí)間增長(zhǎng)，換熱效果更好，降低了排煙溫度及排煙熱損失，保證了鍋爐的效率。另外，很多真空鍋爐出廠之前都進(jìn)行了保溫處理，是鍋爐的散熱損失大大降低，通過(guò)這樣的特殊處理，使對(duì)燃?xì)忮仩t效率

175、影響最大的兩項(xiàng)熱損失大大降低，確保了真空鍋爐的高效運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　在真空鍋爐中,由于鍋爐水通常是在出廠前灌注的無(wú)離子水,且抽真空至很高的真空度,因此,爐內(nèi)不會(huì)結(jié)垢,可以省去鍋爐水的軟化處理裝置,即節(jié)省了投資,又降低了運(yùn)行成本.隨著人們生活水平的提高,生活熱水的用量將會(huì)有很大的</p><p>　　增長(zhǎng),以燃?xì)鉃槟茉吹恼婵諢崴仩t,具有廣闊的應(yīng)用前景。</p>&l

176、t;p>　　同時(shí)真空燃?xì)忮仩t還具有：結(jié)構(gòu)緊湊,減少占地面積,節(jié)省空間的特點(diǎn)，它是采用銅管換熱,熱水清潔衛(wèi)生，可以一機(jī)多用,根據(jù)需要可同時(shí)提供采暖和生活熱水。</p><p>　　真空鍋爐的正常出水溫度為15～85℃范圍內(nèi)可調(diào),主要是提供采暖及衛(wèi)生熱水,可廣泛應(yīng)用于辦公樓、住宅、酒店、商場(chǎng)和洗浴中心等需要采暖及衛(wèi)生熱水的場(chǎng)所,并能夠?yàn)楦呒?jí)泳池等需要采暖及衛(wèi)生熱水的場(chǎng)所提供循環(huán)熱水。與中央空調(diào)聯(lián)合使用,更是制冷