一、太陽能熱水系統(tǒng)原理、集熱面積計算

　　1、太陽能集熱原理圖

　　運行原理：

　　集熱器溫度探頭T1

　　三個儲水箱溫度探頭T2-1,T2-2,T2-3

　?。?）溫差循環(huán)：三個水箱依次循環(huán)。儲水箱C與集熱器的溫差循環(huán)為先，當集熱器的溫度T1-1與儲水箱C的溫度T2-3之差大于10度，即（T1-1-T2-3≥10℃）循環(huán)泵P1啟動，當兩者溫度之差小于5度（T1-1-T2-3≤5℃），循環(huán)泵停止循環(huán)；當儲水箱C內(nèi)的溫度到達50℃時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)換到儲水箱B水箱的集熱循環(huán)，依次循環(huán)。

　?。?）供水：采用變頻供水，以儲水箱C為供水水箱，保持儲水箱C內(nèi)的水溫不低于45℃，且水箱內(nèi)的水量隨用隨補。

　?。?）輔助能源（電鍋爐B）：當水箱C內(nèi)的水溫低于40℃時，鍋爐啟動，到達45℃停止，保持水箱C內(nèi)水的溫度。早上4：00前系統(tǒng)監(jiān)測水箱C內(nèi)的溫度，若低于35℃，則利用低谷電將水箱C內(nèi)的水溫加熱到40℃，來滿足早上的用水要求。

　　（4）過熱保護：當集熱器的內(nèi)介質(zhì)的溫度高于90℃時，散熱器開始工作將管道溫度降至80℃。溫差循環(huán)泵P與Pb一備一用，兩臺循環(huán)泵交替使用，避免水泵工作時間過長，壽命降低。

　?。?）系統(tǒng)設(shè)計將每周對水進行高溫加熱至60℃，防止軍團菌的滋生。

　　（6）為防止水在水箱里高溫結(jié)垢，系統(tǒng)設(shè)計在進冷水處安裝凈化水裝置。

　?。?）管道循環(huán)：當管道溫度低于30℃，電磁閥DCF3打開，通過管道壓力變化啟動循環(huán)泵P4進行管道循環(huán)，當管道溫度到達35℃時，電磁閥關(guān)閉，停止管道循環(huán)。

　　2、基本條件：

　　1）、基礎(chǔ)水溫：15℃

　　2）、太陽輻照資料

　　根據(jù)國家氣象中心提供的《中國氣象輻射資料年冊》（2001年）中，北京（區(qū)站號：54511；東經(jīng)：116°28′；北緯：39o48′；觀測點海拔高度：31.3m）的月日均及年總輻射數(shù)據(jù)（單位MJ/m2）：

　　水平面上的年均日輻射量為：14.46MJ/m2,考慮集熱器采光面積與水平面的夾角為37°，斜面系數(shù)按照1.05，采光面上的日均輻射量為14.46×1.05=15.183MJ/m2。

　　3、系統(tǒng)集熱器總面積

　　1）直接系統(tǒng)集熱器總面積：

　　2）間接系統(tǒng)集熱器總面積：

　　計算間接系統(tǒng)的集熱器總面積為178.2㎡,單臺集熱器的采光面積為2.23㎡，則需

　　要安裝79.9臺，取整安裝80臺U型管集熱器總集熱面積為：178.4㎡。陰雨天氣和冬季由輔助能源電鍋爐提供。

　　二、太陽能集熱系統(tǒng)的自動注液裝置

　　集熱系統(tǒng)采用封閉式間接換熱方式，系統(tǒng)正常運行壓力0.2～0.3Mpa(屋面集熱器系統(tǒng)).為了滿足系統(tǒng)的正常壓力，保證系統(tǒng)的正常運行，在集熱系統(tǒng)中設(shè)置穩(wěn)壓裝置。

　　自動注液由太陽液貯存箱、注液泵、壓力控制器、壓力罐等組成。

　　運行方式：當太陽能集熱管路中的壓力小于0.15MPa（注液設(shè)備在屋面）時，啟動注液泵進行注液，同時壓力增加，當管路中的壓力大于等于0.25MPa（注液設(shè)備在屋面）時,注液泵停止。首次注液時，啟動注液泵，同時打開閥門F1,同時關(guān)閉閥門F2，當系統(tǒng)壓力達到設(shè)定值時，首先關(guān)閉閥門F1,然后打開閥門F2，最后停止注液泵。

　　三、防過熱保護器的設(shè)計和選型

　　太陽能系統(tǒng)在太陽能輻照量較好的夏季，若用水量持續(xù)偏小或不用水，將會造成系統(tǒng)溫度過高，系統(tǒng)壓力增加。在這種工況下，太陽液（傳熱介質(zhì)）穩(wěn)定性差，同時對太陽能集熱器自身的壽命有一定的影響。

　　為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，保障系統(tǒng)的正常運行，在系統(tǒng)中安裝了過熱保護器。當三個水箱中的溫度均超過80℃，太陽能集熱器的溫度超過90℃時，常開電磁閥DCF5關(guān)閉，將太陽能過熱保護器串聯(lián)在集熱系統(tǒng)中，進行散熱；當三個水箱中有一個水箱中的水溫低于80℃或集熱系統(tǒng)中的溫度低于90℃時，關(guān)閉電磁閥。

　　太陽能過熱保護器的計算選型

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