【给排水】太阳能热水系统设计

发布于 2021-04-03 13:09

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太阳能热水系统是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。

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。

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/T18713-2002
太阳热水系统性能评定规范 GB/T20095-2006
民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 GB/T 50364-2005
太阳能热水系统的分类和优缺点
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。
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。
自然循环系统
自然循环系统的两大类别
类型一：由水箱、支架、管路和多个集热器等部件在工程现场连接成一个较大的自然循环系统。
类型二：以多台家用太阳热水器组成的热水系统。由于每台家用太阳热水器实际上也是一个小型的自然循环系统，因此，这种设计方式也属于以自然循环系统中的一类。
多个集热器与一个水箱连接组成的系统
自然循环系统的优点是不需要外来动力，依靠系统流体本身的密度差自动循环。但自然循环系统的循环水箱必须高于集热器，由于系统流体本身的密度差形成的动力很小，因此必须采取多种措施减小系统循环阻力。如：选用较大的管径，管路尽量短，尽量少拐弯，防止出现反坡，造成气堵等。
因此，自然循环系统的规模一般较小，较大规模的自然循环系统常常分解成多个并联的小系统。

以多台家用热水器组成的系统
采用多台家用太阳热水器串并联的方式，组成一个较大的太阳热水系统。这种系统实际上是把单个自然循环系统表转化、工厂化生产。
优点：
1、安装简单，施工方便，一般不需储热水箱，因此也省去了因储热水箱的承重、安放、吊装或制作带来的麻烦；
2、工程成本相对较低。
缺点：
1、多个小储热水箱带来的管理和用水不便；
2、多个小储热水箱单位体积的散热面积是大水箱的好几倍甚至十几倍，在同等保温条件下，小水箱的散热量明显较大；
3、辅助加热系统不便与整个系统匹配等。
强迫循环系统
优点：
1、系统的动力来自于循环水泵，单个系统可以不受采光面积的限制，可以做到上百甚至上千平方米；
2、储热水箱放置位置不受限制，可以根据现场情况，摆放在任一安全的位置。
缺点：
1、需要配置循环水泵、电控装置等，工程成本较高；
2、应注意选用可靠的控制系统，以确保系统运行得可靠性；
3、要求较高的施工技术。

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