热管真空管太阳热水系统设计(doc 5页).pdf

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1、热管真空管太阳热水系统的设计热管真空管太阳热水系统的设计摘要：摘要：热管真空管是一种高效的太阳能集热元件，它具有工作温度高、承压能力大、耐冷热冲击、抗冰雹等独特的优点。热管真空管组成的太阳热水系统，运行可靠，安装方便，适应性强，深受用户欢送。本文简要介绍热管真空管太阳热水系统的有关设计问题，供大家参考。1 1热管真空管太阳热水系统工作原理热管真空管太阳热水系统工作原理1热管真空管热管真空管的结构如图 1 所示。太阳光透过玻璃管照射在吸热板上，太阳选择性吸收膜将太阳辐射能转化为热能。吸热板吸收的热量迅速将热管内少量工质汽化，并迅速上升到冷凝端，放出汽化潜热后冷凝成液体，在重力作用下流回热管蒸发端

2、。利用热管内少量工质的汽液相变循环过程可连续地将吸收的太阳能传递到冷凝端加热水。为使热管内冷凝后的液体工质流回蒸发端，热管真空管工作时与地面的倾角应大于 10。图图 1 1 热管真空管结构图热管真空管结构图2热管真空管集热器图 2 所示为热管真空管集热器结构示意图。由该图可见，每支热管真空管的冷凝端通过导热块将热量传递给集管，不断加热其中的水。真空管的冷凝端与导热块刚性连接，被加热水不流经真空管，因此安装十分简单，即使真空管发生损坏，太阳集热器的工作并不会因此而中断。图图 2 2 热管式真空管集热器简图热管式真空管集热器简图3热管真空管太阳热水系统图 3 所示为热管真空管热水系统工作原理图。热

3、管真空管集热器吸收太阳辐射将水加热，循环泵将储水箱中的低温水输入集热器进行循环加热。循环泵的工作由光控仪控制，当太阳辐照度达不到设定值时，循环泵不工作；如当全天达不到设定辐照度时，也可由辅助加热装置进行加热。图图 3 3 热管真空管热水系统工作原理图热管真空管热水系统工作原理图2 2系统主体设计的依据系统主体设计的依据在进行太阳热水系统设计时必须掌握一些根本资料，作为设计的依据。1用户要求主要包括：用水量、水温、用水时间的要求；要不要辅助加热，采用何种辅助能源。2建筑物的情况主要包括：热水系统安装平面屋面的具体尺寸，屋面荷载和承重梁分布情况，屋面正南方向有无建筑物的遮挡，水源和电源情况；让用户

4、提供屋顶平面和结构图纸。3 3太阳热水系统工程参数确实定太阳热水系统工程参数确实定1系统的朝向在北半球，集热器阵列朝向正南。2集热器面积a北京地区采用热管真空管集热器在日照 17000KJm2 d 条件下，每平方米集热面4 支热管真空管从上午 9 时至下午 3 时，水温设定在 4060时，春秋季产热水量 6070Lm2 d，夏季产热水量 7080Lm2 d，冬季产热水量 5060Lm2 d。我们根据用户的实际需要来选定平均日产水量。假设系统全年使用，特别是要保证冬季的用水量，推荐以 5060Lm2 d水温 40以上产水量为标准来确定集热器面积。b太阳热水系统提供淋浴用热水时，用水量可参照国家公

5、布的?室内给排水热水供给设计标准?的有关规定，水温在 40以上时，平均每人每次的用水量为 3540L。当然，用水量还要根据用户的要求最后确定。3集热器倾角假设系统全年使用，集热器倾角推荐为：=当地纬度5104集热器前后排间距为了使集热器相互不遮挡，前后排集热器的间距可按表 1 确定。5建筑物屋面荷载安装太阳热水系统的建筑屋面，活荷载要求在 150kgm 以上。4 4集热器的排列方式、水箱布置及管路设计集热器的排列方式、水箱布置及管路设计1集热器的排列方式集热器的排列方式有串联、串并联和混联，如图 4 所示。可按照需要选用。2.图图 4 4 集热器排列方式集热器排列方式2水箱的布置首先，水箱应安

6、装在建筑的承重墩上，假设没有预留根底承重墩，那么应根据建筑结构图了解承重情况，将承重墩放置在承重梁墙上。同时还应考虑供水和取水管路应尽量短，与水箱较近，防止过长的管路外露而发生冻裂。3循环管路的设计热水系统中的循环管路主要是指从循环泵的吸水口经过集热器集管，回到储水箱的管路。在循环管路的最高点要设置放气管，放气管应高出最高点 600800mm，整条管路要有一定的斜度05，目的是在循环泵停止运行时，使管路中的水能够自动流回水箱。5 5系统设计系统设计1系统平面布置太阳热水系统平面布置如图 5 所示。其中前后排集热器间距 L 可由表 1 确定。表表 1 1集热器倾角集热器倾角 3030404045

7、45前后排集热器间距前后排集热器间距 L(mm)L(mm)1800180020002000 2500250030003000 3000300032003200图图 5 5 系统平面布置图系统平面布置图n1、n2、n3为单排集热器单元数，L 为集热器单排之间的间距2系统根底设计系统根底设计如图 6 所示。该图主要标明集热器和水箱根底的尺寸及相对位置。假设有屋面结构图，应标明这些尺寸与屋面结构图中的相关基准的位置。图图 6 6 系统根底图系统根底图单排根底墩的横向距离为 2000mm，假设单排横向距离总长度不是2000mm 的整数倍时，最后一对根底墩之间的横向距离应在 2000mm 之内，其具体的

8、尺寸由图 6 中 L1、L2、L3 的尺寸确定。根底的预埋板应进行超平，使其等高。3集热器支架设计集热器支架是根据系统布置图中的集热器排列方式和数量以及集热器的倾角进行设计的。主要确定集热器倾角的标准单元支架三角架，它通过横拉筋现场焊接而成。其单排的总长度由单排集热器数确定，横向支架整体斜度通过三角架之下支撑角钢来进行调节，要保证斜度0.5。4水箱的结构设计水箱容积确实定：以浮球阀控制的液面以下的水量作为水箱的容积大小。水箱内的管件主要包括：与循环管路相连的上水循环管路其间连有循环泵、循环回水管、冷水上水管、热水取水管、水箱排污管、溢流管、安装探头的焊接管箍等。水箱内各管件相对位置设计应遵循的原那么：a在系统运行时，热水管取到最低液面时，循环泵的吸水口总是处于液面以下，泵能正常工作，不会让循环泵空转；假设有电加热时，电加热的安装位置应保证不进行干烧。b各管件应保证垂直方向的相对高度，水平方向的位置可灵活布置。