<input id="yq4gc"><button id="yq4gc"></button></input>
  • <input id="yq4gc"></input>
    <object id="yq4gc"></object>
  • <nav id="yq4gc"><u id="yq4gc"></u></nav>
  • <input id="yq4gc"></input>
  • <input id="yq4gc"></input>
  • 太陽能集熱器的分類

    2020-08-08

    太陽能集熱器的分類

         太陽熱能利用的關鍵技術是集熱器技術。據有關資料介紹:太陽能集熱器從構造上可以分為兩類:①平板型太陽能集熱器;②真空管型太陽能集熱器。從材質上區分亦可分兩類:①光滑材質集熱器;②非光滑材質集熱器。本手冊按第二種分類方法進行敘述。

          1.光滑材質集熱器:光滑材質集熱器是指以全玻璃、真空管、平板及金屬一玻璃熱管等表面光滑類型的集熱器。目前我國以生產此類材質的集熱器為主。該類集熱器的特點是集熱溫度高,一般可達50℃以上,且溫差較大,適用于作為熱源利用。在國內的產品有平板型太陽能集熱器、玻璃真空管型太陽能集熱器、金屬一玻璃結構真空管型太陽能集熱器、高效真空管太陽能集熱器、熱管真空管太陽能集熱器及悶曬型太陽能集熱器等。此種類型的太陽能集熱器的特點:①單位面積流量較小,一般約為0.02L/(m2?s);②溫差較大,一般可達5~10℃:③集熱溫度較高,一般在50℃以上。因其對水質要求較高,故設計時宜采用間接式加熱系統。在原水硬度較高地區,補水管道應有除水硬度裝置或阻垢裝置;④材質較重,運輸安裝較復雜;⑤對結構要求較高。太陽能集熱器的具體參數應以生產廠家提供的產品測試參數為依據。

         2.非光滑材質集熱器:非光滑材質集熱器是指以高密度耐候性高的聚丙烯、橡膠等表面較粗糙的材質制造的集熱器。其特點是:①低溫差,一般為2~5℃:②過流量較大:一般為1~2L/(m2?s);③水頭損失小:一般約為0.5m;④集熱器集熱效率高:一般達60%以上;⑤可靠性高,耐壓性能高:耐腐蝕性好;能抗紫外線照射;⑥安裝運輸方便材質輕,充水后重量僅為5.7kg/m2;の可沿屋面安裝并可以利用屋面輻射熱;③衛生性能好,不污染水質和不產生光污染。

          非光滑材質太陽能集熱器,在我國目前尚無生產廠家生產此產品。國內工程中采用的塑料集熱器為美國產品。橡膠集熱器為澳大利亞產品。

          太陽能集熱系統設計要點

          1.仔細評估當地太陽能的經濟價值:太陽能雖然是取之不盡、用之不竭的可再生的綠色能源,但它又是自然資源,不是隨時能取得和貯存的能源,而是受晴天、陰天、雨天及雪天等氣象變化的影響而變化,因此供熱不穩定。這就要求設計必須根據當地的日照天數、日照時數、平均氣溫、太陽能輻照量等因素進行綜合評估,衡量太陽能利用的經濟價值。評估要達到:①滿足建筑設計、系統設計、施工安裝、標準接口等技術條件的要求②滿足全年安全、穩定使用熱能要求;③方便調試、維修和更換要求;④節約投資及運行費用;⑤最低限度利用輔助熱源。

          為了提高太陽能的利用率、綜合經濟效益、《游泳池給水排水工程技術規程》C122-2008中對太陽能的應用條件作了如下規定:①太陽年日照時數應大于1200h;②太陽年輻射量應大于4200M/m2;③年極端最低溫度不得低于-45℃。為此,掌握和了解我國太陽能資源的分區很重要。據有關資料介紹,我國太陽能資源的區劃如表11-11所示。

     

     

        2.太陽能保證率的選用

          太陽能保證率就是指太陽能供熱系統中,由太陽能提供的能量占系統總熱負荷的百分數。太陽能保證率是確定太陽能集熱器面積的一個關鍵因素,也是影響太陽能供熱系統經濟性能的重要參數。它與使用期內太陽輻照、氣候條件、系統熱性能、用熱負荷、用熱規律和特點、系統成本和工程投資等因素有關。故要進行熱平衡計算,使在選定的太陽能保證率的集熱器面積的情況下,估算年節能費用和相應的投資年限,獲得投資最佳效益比。為此,本手冊根據有關資料,提供了不同地區太陽能保證率的選用范圍,詳見表11-12。

          為了最大限度地發揮太陽能供熱系統所能起到的節能作用,一般太陽輻照條件好的地區取上限,太陽輻照條件差的地區取下限值。計算的太陽能的保證率不得低于表11-11的數值,否則應仔細進行技術經濟分析后方可確定能否采用太陽能供熱系統。

         3.氣象參數的選用

         由于在一年當中,每月、每日、每時的日照、氣溫等條件不同,其太陽能的豐富程度是在不斷變化的,所以集熱器所獲得熱量也不同。為了找到最佳數值,必須充分了解和掌握當地的氣象參數和地理參數,做到以較小的投資取得最大經濟效果。

         據有關資料介紹:全年使用的太陽能供熱系統,在設計計算時,宜采用全年平均氣象參數,如側重于春季、夏季和秋季使用的太陽能供熱系統,設計計算時,宜采用春分或秋分節氣所在月份的平均氣象參數;如側重于冬季使用的太陽能供熱系統,在設計計算時宜采用12月的月平均氣象參數。

          我國一些主要城市各月設計用氣象參數和地理參數,可參見《民用建筑太陽能熱水系統工程技術手冊》及給水排水國家標準圖圖集《太陽能集中熱水系統選用與安裝(06SS128)》。為方便設計使用,本手冊將其摘錄于附錄E。

          4.集熱器的選用

         1)熱性能要好:集熱器的形式要與當地的太陽能資源、氣候條件相適應,并符合用戶使用特點。在保證系統安全、穩定運行的前提下,應選性能價格比最優的集熱器。集熱器的集熱效率應根據集熱器類型,依據相關國家標準進行實際測試確定。也可由生產廠商提供該檢測數據。一般不宜選用集熱效率小于50%的集熱器。

          (1)平板型集熱器有效采光面積大、集熱效率高、價格低、維修簡便,但它受使用環境溫度影響較大,適合用于無冰凍、日平均最低氣溫在10℃以上的地區;

          (2)管式型集熱器的價格較高,運輸過程易破壞,但它的集熱效率高,受環境溫度影響小,但也存在無效采光面積的不足,適合太陽能輻射較高的廣大地區

         (3)集熱系統的冷水進水與熱水流出的流程配水要均勻、無死水區、無氣阻區,并宜有足夠容積的貯熱水池,使太陽能得到最大的吸收利用。

          2)抗壓及安全性能好:集熱器應有足夠的承壓能力,滿足系統最高工作壓力的要求般不宜小于0.6MPa,并應有國家質量監督部門的檢測報告。設計人員要根據系統設計提出集熱器的具體工作壓力要求:如強度、剛度好,不變形耐沖擊,耐熱不爆裂、不泄漏等。

          3)水垢影響小:由于水中的鈣、鎂離子,有機物或膠體,在水溫升高時則會形成水垢。不同形式的加熱器因其運行溫度不同,產生的結垢后果不完全相同。據資料介紹:

          (1)平板集熱器因集熱管管徑較小,如被水垢堵住,會妨礙水流動,從而降低集熱效果;

          (2)全玻璃管集熱器的水垢是堆積在玻璃內膽下部,雖然對熱量的傳遞影響較小,但對產水量則影響較大

          (3)熱管真空管集熱器由于熱管內是集熱工質,所以不會產生水垢,但在它的冷凝端因其工作原理,該位置處溫度高于65℃,與水接觸的地方就會產生水垢,而且水垢的厚度增加很快,這就極大地降低了集熱效率。

          4)防凍性能好:如環境溫度低于0℃以下時,平板型集熱器吸熱排管內的水因結冰膨脹會發生凍裂現象,在北方地區要慎重選用。全玻璃真空管型集熱器在環境溫度低于-15℃的地區也存在凍裂的問題。據資料介紹,目前國內已經開發出抗凍型集熱器及解決防凍的措施。

          5)使用壽命長:據資料和工程實踐表明,平板型集熱器的使用壽命可以達到20年全玻璃真空管型集熱器和玻璃金屬真空管型集熱器的使用壽命不少于15年。這就要求涂層附著力、鹽霧、耐熱性能和抗老化性能等指標均應達到相應國家標準的規定。

         6)性能價格比最優。

         5.系統參數選用

          1)間接式太陽能供熱系統:將太陽能集熱器獲得的熱水作為一次熱源通過換熱器對游泳池池水進行加熱的系統。該系統應設置貯熱水箱。貯熱水箱與集熱器面積有關,并對太陽能集熱系統的效率及整個熱水系統的性能有重要影響。據資料介紹,貯熱水箱的容積按每1m2太陽能集熱器面積所需容積40~100L計。推薦采用的比例關系常為每1m2太陽能集熱器對應75L貯熱水箱容積。貯熱水箱的熱水溫度不宜低于50℃。

         2)直接式太陽能供熱系統:太陽能集熱器直接對游泳池池水進行加熱的系統。這種系統不設置貯熱水箱,是一種游冰池專用太陽能供熱系統,可按池水設計水溫要求進行設計。

         3)太陽能供熱系統的熱損失?即管道和貯水箱的熱損失。它與管道、貯水箱中的水溫、保溫條件、周圍環境氣溫等因素有關。如精確計算困難時,一般可取總熱量的20%-30%,這是經驗數值,并不是實際理論計算值。如周圍環境溫度較低,熱水溫度較高,保溫材料性能較差可取上限值,反之則取下限值。

         6.供熱系統的選擇

          游泳池池水加熱由于水量較大、溫差小,一般采用強制循環系統。其加熱方式可分為如下兩種方式:

          1)直接式換熱:這種換熱方式就是游泳池水經過凈化處理后,經過太陽能集熱器對池水進行加熱后再送入游泳池。單純從集熱效率考慮,它優于間接式換熱方式。選用這種換熱方式要滿足如下要求:①水質潔凈衛生:②水的硬度不宜高于150mg/L(以CaCO計):③水中的化學成分應符合太陽能產品要求,這樣可以防止長期運行產生水垢降低換熱效果的弊病。這種方式一般適用于低溫升大流量非光滑材質的塑料及橡膠材質的太陽能集熱器。系統組成形式如圖11-3所示。

          2)間接式換熱:這種換熱方式就是將太陽能集熱器制備的熱水作為熱源高溫水,再利用該高溫水通過熱交換器對游泳池水進行交換加熱,以防止含有氯消毒劑殘留物對金屬產生腐蝕。這種方式適用小流量高溫升的平板式集熱器、真空管(全玻璃、玻璃金屬、熱管)式集熱器、悶曬式集熱器等光滑材質的集熱器。系統組成形式如圖11-2所示。貯熱水箱的位置根據具體工程實際情況確定其采用高置式或低置式均可。對游泳池供熱來講般采用溫差式循環供熱系統。

         7.熱平衡計算

         太陽能供熱系統初期投資比較大,但它能節約能源,在當今一次性能源日趨業張的情況下,兩者相比較,太陽能還是具有特別的優越性。但這種優越性應從經濟性能和技術因素兩個方面進行綜合評價。也就是對采用太陽能供熱系統所需要的投資與采用常規熱源供熱系統的投資和使用年限運行費用進行比較,在一定的年限內將太陽能供熱系統增加的初次投資全部回收,才能充分顯示出太陽能供熱的優越性。因此進行熱平衡計算是太陽能供熱系統設計不可缺少的步驟。一般按如下計算程序進行:

          1)計算游泳池保持池水“恒溫”情況下,每天的總需熱量。按本手冊本章第11.2節所述的方法計算。

          2)計算所需太陽能集熱器的總面積。根據當地太陽能資源和地理參數確定,如全年日照小時數、全年太陽輻射總量等選定太陽能保證率,擬選用的太陽能集熱器集熱效率及當地春季、秋季晴天平均太陽能輻照量,可按下面方法進行估算,以便與建筑專業配合屋面面積可否滿足要求和向結構專業提供初步荷載資料。

     

                                                                                                       (11-14)

                  式中A一所需太陽能集熱器總面積(m2);

                        Q一游泳池池水維持“恒溫”所需要的熱量(kJ/h),由本手冊公式11-6計算;

                         J一當地計算氣候季節太陽能集熱器安裝方向條件的太陽能輻照射量[MJ/(m2?d]

                              根據當地氣象資料選定。如缺乏資料時,可參照本手冊表11-11確定;

                        一太陽能集熱系統的集熱效率(無量綱)一般可取=0.5~0.6

          3)待太陽能產品供貨商確定之后,由該供貨商按建設業主確定的產品型號、性能參數進行詳細的熱力計算,并取得業主及設計的認可。

          4)按照最終所計算的太陽能集熱器總面積,根據建筑屋面的形狀、面積、日照條件和安裝檢修要求等因素,對太陽能集熱器、集熱水箱等設備設施進行布置。

            5)太陽能集熱器的布置,一般宜遵守以下原則:①集熱器安裝方向按集熱器采光面法線,按朝正南或南偏東30°或南偏西30°的范圍內進行布置;②集熱器不應布置在受建筑自身及周圍設施或建筑,或綠化樹木遮擋的部位,并滿足每天日照時間不少于4h的要求;③集熱器不得跨越建筑物變形縫(如沉降縫、伸縮縫等)布置;①集熱器可多排布置、疊合式布置,但與遮擋物或前后排的間距應經計算確定。

           6)根據實際布置的太陽能集熱器的總面積,按當地每日有效的太陽光照射的小時數,計算每日實際能獲得的太陽能熱量。

          7)將最后計算所得的每日實際產熱量與本手冊公式11-14計算所需太陽能總面積所能獲得的熱量進行比較,前者等于及略大于后者,即可被確認滿足熱量平衡計算。

         8.游泳池一般夜間都是停止開放的,其空調系統及池水浄化處理系統也有可能停止運行。為了減少池水的熱損失和方便次日上午開放場次池水溫度能滿足最低水溫要求,設計宜向業主推薦夜間采用覆蓋保溫膜減少熱量損失的措施,以實現次日能盡早開放游泳池供游冰愛好者使用。

          9.管材選用:間接式加熱方式的系統應采用金屬管材和管件、附件,并應有可靠防腐措施;直接加熱方式的系統,應采用與非光滑材質相配套的防紫外線的非金屬管材和管件。

          10.進行供熱系統設計。計算全年節約的能源費用和相應的投資回收年限,并獲得業主(用戶)認可。否則,應調整太陽能保證率等參數,重新進行系統計算、設計,以滿足業主所期盼的最佳投資收益比。

          1)太陽能供熱系統的投資回收年限目前國家尚無明確規定,據有關資料介紹,可根據太陽能資源豐富程度按下列原則確定:太陽能資源豐富區的回收年限不宜超過5年;太陽能資源較高區的回收年限不宜超過8年;太陽能資源一般區回收年限不宜超過10年太陽能資源貧乏區回收年限不宜超過15年,設計時應與業主協商確定

         2)節約能量應根據所選用的集熱器面積、集熱器性能參數、集熱器設計傾角、系統熱損失和當地氣象條件,按下式計算

                                                     (11-15)

                       式中一太陽能供熱系統的年節能量(MJ);

                                A一太陽能集熱器面積(m2);

                                TTー太陽能集熱器采光面上的年太陽輻照量(MJ/m2)

                                一管道和集熱水箱的熱損失率(%)

                              一太陽能集熱器的年平均集熱效率(%)

             3)太陽能供熱系統年節能費用

                                                                  (11-16)

                         式中W一太陽能年節能費用(元);

                                Cc一設計系統年常規能源價(元/MJ),可按下式計算

                                                                                            (11-17)

                                 一常規能源價格(元/kg);

                                 q一常規能源的熱值(MJ/kg)。

         11.與淋浴熱水系統的綜合利用

          太陽能供熱如采用光滑材質集熱器,且為間接式加熱方式時,一般宜將池水加熱與淋浴用熱水加熱一并考慮。

         太陽能供熱系統采用非光滑材質集熱器,且為直接式加熱方式,宜對淋浴用熱水另設光滑材質集熱器的獨立的浴用太陽能熱水系統。

         12.輔助熱源的選型及配置

          由于太陽能供熱系統受氣候條件影響較大,在陰天、雨天及夜間就無條件連續獲得太陽能,這就會造成供熱量不能滿足游泳池的供熱需要。為了克服太陽能這種供熱的不穩定性、間斷性和不斷變化的現象,太陽能供熱系統應配置輔助熱源予以補充

          1)輔助熱源的選用應符合本手冊本章第11.1節所建議的原則。

          2)輔助熱源的容量應按游泳池維持“恒溫”100%的需熱量配置

          3)輔助加熱設備宜按2臺配置,每臺供熱能力不小于系統需熱量的60%。以適應套檢修時能不間斷供熱的需要。輔助加熱設備產熱量宜為可調性產品,以適應太陽能不穩定的特點。

         4)游泳池池水初次加熱宜按太陽能供熱與輔助供熱兩個系統同時運行進行計算。此情況時,可以將貯熱水箱的運行溫度調至比正常運行時所設定的溫度較高的溫度值上,待池水達到規定水溫后,再調回正常運行的設定溫度。

         13.太陽能供熱系統的控制

          1)太陽能供熱系統應設置控制系統。該系統應滿足太陽能供熱系統能安全、可靠靈活而長久的運行,以達到最大限度利用太陽能資源的節能效果。

         2)控制系統應將集熱循環、池水加熱循環、輔助加熱的工作、池水初次加熱以及防凍和防過熱控制等一并綜合考慮。

         3)控制方式應該簡單、可靠,方便運行操作。一般采用溫差循環控制,并設置可以數字化顯示的控制儀表盤。

          4)控制內容:

          (1)集熱系統應有每日獲得的太陽能熱量、貯熱水箱溫度、集熱循環管網溫度、集熱器出口溫度、集熱循環系統水泵的工作狀況及閥門的自動開啟和關閉等內容;

          (2)池水加熱系統應有熱源(貯熱水)溫度、池水回水溫度、換熱設備被加熱水出水溫度,以及該系統循環水泵的工作狀況及相關閥門的開啟和關閉等內容;

          (3)輔助熱源系統應有輔助熱源的用量、輔助熱源的工作狀況及相關附件的開啟和關閉等內容。

          5)為了保證系統的使用功能和安全運行,應按控制的內容設置相應的電磁閥、溫度控制閥、溫度傳感器、壓力控制閥、自動排氣閥、安全閥、止回閥等控制元件。其產品應性能優良、質量可靠,抗腐蝕、抗高溫、抗老化及電氣安全,并能在環境條件較惡劣的情況下均能正常工作。

         6)溫度傳感器的精度為±1.0℃。

          14.集熱器的平面布置和連接

          1)集熱器的方位在我國應盡量朝南并在背風處布置。為能獲取最大的太陽熱能,則太陽光的照射要滿足以下要求:光滑材質的集熱器應有一定的安裝傾角。安裝傾角宜按下列原則確定:①如為全年使用時應與當地的緯度相一致;②如偏重于夏季使用時,傾角應為當地緯度減去10°;③如在冬天使用時,傾角應為當地緯度加10

          2)光滑材質的集熱器多排布置時,集熱器之間的間距應大于日照的間距,以避免相互遮擋,并有足夠的安裝及維護的操作距離。每排集熱器應由相同的規格、型號、尺寸及同一生產廠的產品組合,而且排列需整齊有序。

         3)非光滑材質的集熱器是沿屋面布置,雖然它不存在安裝傾角的限制,但它的上空應無遮擋,保證能被太陽光照射。

          4)游泳池太陽能供熱采用集中供熱系統,所需集熱面積大,為使其集熱器與集熱水箱形成完整的循環系統,則應以管道連接它們。但是為了適應不同季節氣候條件,一般宜采用并聯與串聯相組合的連接方式。也可以采用單獨分組并聯或分組串聯的連接方式。為保證集熱器進水、出水均衡流動、無死水區、無氣阻區、阻力損失基本相等,故集熱器的布置和連接應滿足如下要求

         (1)每組并聯或串聯的集熱器不宜超過16個單元;

         (2)如集熱器單元超過16個時,則通過串聯并聯組合連接方式實現

         (3)各集熱器組之間的連接應采用水流等行程連接方式:如采用水流不等行程連接時,每個集熱器的支管上應裝設流量平衡閥以調節流量的平衡;

         (4)并聯集熱器組,各組并聯的集熱器單元數應相同;

          (5)管道應盡量縮短,不應有死彎,并應在有滯水的部位以0.?1的坡度坡向排出方向,且不得出現反坡情況。管道排列應整齊,但同時還應方便施工安裝、保養維護和檢修更換;情況;

         (6)多排布置集熱器時每排集熱器的出口均應裝置自動排氣閥,以防止出現高溫

          (7)集熱器之間的連接應采取能夠吸納管道和設備因膨脹或收縮所帶來的變形的措施,如裝設柔性橡膠接頭、波紋管等;

          (8)集熱系統管道和相關設備均應進行保溫,保溫做法可參見給水排水國家標準圖圖集03S401《管道和設備保溫、防結露及電伴熱》。

          15.與其他專業的配合與協作

           游泳池太陽能供熱系統涉及的專業較多,如太陽能集熱器生產專業公司、建筑、結構、電氣及供熱空調專業等。設計時應統一協調共同進行。

          1)與太陽能專業公司的配合內容:

          (1)索要國家認可的太陽能集熱器檢測單位出具的產品性能檢測報告,其內容為:①太陽能集熱器瞬時效率曲線;②單位面積集熱器的流量和阻力損失等。

           (2)共同確定集熱器面積、集熱器布置方式、貯熱水箱設置位置、管道井位置、設備安裝方式。

           (3)共同確定集熱系統形式、運行方式、控制內容及方式等。

           2)與建筑專業的配合的主要內容:

          (1)太陽能供熱系統方案應與建筑方案設計同時進行;

          (2)根據當地氣候、緯度、日照、場地等條件,提出游泳館朝向及建筑形式建議;使之不受周圍建筑、高大録化樹木遮擋;不受油煙、沙塵、落葉污染及覆蓋;不對周圍環境造成影響的要求建議。使建筑專業設計的建筑物風格組合、外觀風格、屋面面積和周圍環境和諧統一、新穎別致,又能滿足常年運行為主的太陽能供熱系統,在春分和秋分的太陽照射時間不少于6h;以春、夏、秋三個季節運行為主的太陽能供熱系統,在春分秋分日的太陽照射時間不少于8h;以冬季運行為主的太陽能供熱系統,在冬至日的太陽照射時間不少于4h。為此集熱器位置應保證日照無遮擋,屋面應無其他設備設施

          (3)共同確認或調整本專業與太陽能設備專業公司關于集熱器的布置方式、多排集熱器、相互間距、安裝方向、安裝傾角及最終容許設置的集熱器總面積

          (4)共同確認或調整貯熱水箱、集熱循環水泵、管道井及管道穿屋面位置;

          (5)向建筑專業提出集熱器及配套設備施工安裝、日常維護檢修通道、安全保護護欄等設置要求及建議。

          3)與結構專業的配合內容:

          (1)共同確認與建筑專業商定的各項內容

          (2)本專業應向結構專業提供太陽能設備及配套設備的空載重量、運行重量和位置由結構專業進行屋面荷載的安全驗算及計算;

          (3)協同太陽能專業公司向結構專業提供太陽能設備及配套設備安裝支撐結構做法建議,以及抗風、抗雪、抗震要求,由結構專業進行強度和剛度的驗算,且支撐結構和使用材料的壽命宜與本工程結構使用年限相一致

          (4)本專業根據供貨商產品向結構專業提供預埋件、預埋套管、管道支座等位置、規格尺寸和標高

           4)與電氣專業的配合內容:

          (1)本專業應向電氣專業提供太陽能供熱系統用電設備的位置及用電量

           (2)本專業應向電氣專業提供太陽能供熱系統的具體控制要求

          (3)本專業應要求電氣專業對太陽能供熱系統的供電設備、設施應設剩余電流保護短路、過載、斷電、接地等安全保護措施

          (4)本專業應要求電氣專業對屋面較高的部件應做防雷保護5)與采暖空調專業配合的內容:

          (1)太陽能供熱系統輔助熱源,如蒸汽、高溫熱水、燃氣等的需用量

         (2)要求采暖空調專業將輔助熱源引至需要的位置。

     

     

     

     

     

     

     

    上一篇

    下一篇

    波多野结衣,波多野结衣,波多野结衣中文字幕在观线看,波多最好看的无码作品