太阳能热水器的分类Word格式.docx
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全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小,其中尤以四川盆地为最,那里雨多、雾多,晴天较少。
例如素有“雾都”之称的成都市,年平均日照时数仅为1152.2h,相对日照为26%,年平均晴天为24.7天,阴天达244.6天,年平均云量高达8.4。
其它地区的太阳年辐射总量居中。
我国太阳能资源分布的主要特点有:
太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°
~35°
这一带,青藏高原是高值中心,四川盆地是低值中心;
太阳年辐射总量,西部地区高于东部地区,而且除西藏和新疆两个自治区外,基本上是南部低于北部;
由于南方多数地区云雾雨多,在北纬30°
~40°
地区,太阳能的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反,太阳能不是随着纬度的增加而减少,而是随着纬度的增加而增长。
20世纪80年代中国的科研人员根据各地接受太阳总辐射量的多少,将全国划分为如下5类地区:
一类地区:
全年日照时数为3200~330O小时,辐射量在670~837x104kJ/cm2·
相当于225~285kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。
这是我国太阳能资源最丰富的地区,与印度和巴基斯坦北部的太阳能资源相当。
特别是西藏,地势高,太阳光的透明度也好,太阳辐射总量最高值达921kJ/cm2·
a,仅次于撒哈拉大沙漠,居世界第二位,其中拉萨是世界著名的阳光城。
二类地区:
全年日照时数为3000~3200小时,辐射量在586~670x104kJ/cm2·
a,相当于200~225kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。
此区为我国太阳能资源较丰富区。
三类地区:
全年日照时数为2200~3000小时,辐射量在502~586x104kJ/cm2·
a,相当于170~200kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。
四类地区:
全年日照时数为1400~2200小时,辐射量在419~502x104kJ/cm2·
相当于140~170kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要是长江中下游、福建、浙江和广东的一部分地区,春夏多阴雨,秋冬季太阳能资源还可以。
五类地区:
全年日照时数约1000~1400小时,辐射量在335~419x104kJ/cm2·
相当于115~140kg标准煤燃烧所发出的热量。
主要包括四川、贵州两省。
此区是我国太阳能资源最少的地区。
一、二、三类地区,年日照时数大于2000h,辐射总量高于586kJ/cm2·
a,是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区,面积较大,约占全国总面积的2/3以上,具有利用太阳能的良好条件。
四、五类地区虽然太阳能资源条件较差,但仍有一定的利用价值。
中国气象科学研究院根据20世纪末期最新研究数据又重新计算了中国太阳能资源分布。
太阳能资源的分布具有明显的地域性。
这种分布特点反映了太阳能资源受气候和地理等条件的制约。
根据太阳年曝辐射量的大小,可将中国划分为4个太阳能资源带,如图所示。
这4个太阳能资源带的年曝辐射量指标:
Ⅰ资源丰富带6700MJ/(m2.a)
Ⅱ资源较富带5400-6700MJ/(m2.a)
Ⅲ资源一般带4200-5400MJ/(m2.a)
Ⅳ资源贫乏带<
4200MJ/(m2.a)
注:
1、在太阳能资源丰富和较丰富地区,宜使用太阳热水系统;
2、在太阳能资源一般地区,宜优先选择和使用太阳热水系统;
3、在太阳能资源贫乏地区,宜进行投资收益分析,选择和使用太阳热水系统。
表1中国太阳能资源分布及其特征
续表1:
中国太阳能资源分布及其特征
第二节太阳能热水系统定义及类别
太阳能热水系统的种类很多,然而各种资料对太阳能热水系统的分类各不相同,有时难免会给读者造成概念上的混乱。
本节介绍的太阳能热水系统分类方法将首先按照系统的特征进行分类。
太阳能热水系统是将太阳能转化为热能的系统。
太阳能热水系统通常由太阳能集热器、储水箱、连接管道、辅助加热器、控制器等部件组成。
太阳能热水系统设计时,不仅合理设计集热器安装的位置,还要结合建筑功能及其对热水供应方应方式的需求,综合考虑环境、气候、太阳能资源,常规能源类型和可供给的条件、施工条件等诸多因素,比较不同类型太阳能热水系统的性能、有缺点、造价,进行经济技术分析。
一、按系统的特征进行分类
国际标准ISO9459对太阳能热水系统提出了科学的分类方法,即按照太阳能热水系统的七个特征进行分类,其中每个特征又都可分为2~3种类型,从而构成一个严谨的太阳能热水系统分类体系,如表1-1所示
表1-1太阳能热水系统的分类(译自国际标准ISO9459)
特征
类型
A
B
C
1
太阳能单独系统
太阳能预热系统
太阳能带辅助能源系统
2
直接系统
间接系统
3
敞开系统
开口系统
封闭系统
4
充满系统
回流系统
排放系统
5
自然循环系统
强制循环系统
6
循环系统
直流系统
7
分体式系统
紧凑式系统
整体系统
1、第1特征表示系统中太阳能与其他能源的关系
①太阳能单独系统——没有任何辅助能源的太阳能热水系统;
②太阳能预热系统——在水进入任何其他类型加热器之前,对水进行预热的太阳能热水系统;
③太阳能带辅助能源系统——联合使用太阳能和辅助能源,并可不依赖于太阳能而提供所需热能的太阳能热水系统。
2、第2特征表示集热器内传热工质是否为用户消费的热水
①直接系统——最终被用户消费或循环流至用户的热水直接流经集热器的系统,亦称为单循环系统或单回路系统;
②间接系统——传热工质不是最终被用户消费或循环流至用户的水而是传热工质流经集热器的系统,亦称为双循环系统或双回路系统。
3、第3特征表示系统传热工质与大气接触的情况
①敞开系统——传热工质与大气有大面积接触的情况;
②开口系统——传热工质与大气的接触处仅限于补给箱和膨胀箱的自由表面或排气管开口的系统;
③封闭系统——传热工质与大气完全隔绝的系统。
4、第4特征表示传热工质在集热器内的状况
①充满系统——在集热器内始终充满传热工质的系统;
②回流系统——作为正常工作循环的一部分,传热工质在泵停止运行时由集热器流入到蓄热装置,而在泵重新开启时又流入集热器的系统;
③排放系统——为了防冻目的,水可以从集热器排出而不再利用的系统。
5、第5特征表示系统循环的种类
①自然循环系统——仅仅利用传热工质的密度变化来实现集热器和蓄热装置(或换热器)之间进行循环的系统,亦称为热虹吸系统;
②强制循环系统——利用泵迫使传热工质通过集热器进行循环的系统,亦称为强迫循环或机械循环系统。
6、第6特征表示系统的运行方式
①循环系统——运行期间,传热工质在集热器和蓄热装置(或换热器)之间进行循环的系统;
②直流式系统——有待加热的传热工质一次流过集热器后,进入蓄热装置(贮水箱)或进入使用辅助能源加热设备的系统,有时亦称为定温放水系统。
7、第7特征表示系统中集热器与贮水箱的相对位置
①分体式系统——贮水箱和集热器之间分开一段距离按照的系统;
②紧凑式系统——将贮水箱直接安装在集热器相邻位置上的系统,通常亦称为紧凑式太阳能热水器;
③整体式系统——将集热器作为贮水箱是系统,通常亦称为闷晒式太阳能热水器。
实际上,同一套太阳能热水系统往往同时具备上述7个特征中的各一种类型。
譬如,在建筑中使用的一套典型的太阳能热水系统,可以同时是太阳能带辅助能源系统、间接系统、封闭系统、充满系统、强制循环系统和分体式系统。
二、其他分类方法
当然,除了按系统的特征进行分类之外,还有其他一些常用的分类方法,现列出其中两种。
1、按太阳能集热器的类型进行分类
太阳能集热器有平板集热器和真空管集热器两大类。
按照集热器是类型,系统可分为:
①平板太阳能热水系统——采用平板集热器的太阳能热水系统;
②真空管太阳能热水系统——采用真空管集热器的太阳能热水系统。
2、按贮水箱的容积进行分类
根据用户对热水供应的需求,确定贮水箱的容积。
按照贮水箱的容积,系统可分为:
①家用太阳能热水系统——贮水箱容积小于0.6m3的太阳能热水系统,通常亦称为家用太阳能热水器;
②公用太阳能热水系统——贮水箱容积大于等于0.6m3的太阳能热水系统,通常简称为太阳能热水系统。
闷晒式
第三节太阳能热水系统主要运行方式
一、自然循环系统
自然循环系统是指利用太阳能是系统内传热工质在集热器与贮水箱之间或集热器与换热器意见自然循环加热的系统。
系统循环的动力为传热工质温度差引起的密度差导致的热虹吸作用。
由于间接是系统的阻力较大,热虹吸作用往往不能提供足够的压头,自然循环系统一般为直接式系统。
这种形式的太阳能热水系统,其贮水箱置于集热器上方(见图2-1)。
自然循环式热水系统是依靠集热器和贮水箱中的温差,形成系统的热虹吸压头,使水在系统中循环。
与此同时,将集热器的有用能量收益通过加热水,不断蓄入贮水箱内。
运行过程是水在集热器中受太阳辐射能加热,温度升高,加热后的水从集热器的上循环管进入贮水箱的上部,同时,贮水箱底部的冷水由下循环管流入集热器,经过一段时间后,水箱中的水形成明显的温度分层,上层水达到可使用得温度。
用热水时,由补给水箱向贮水箱底部补充冷水,将贮水箱上层热水顶出使用,其水位由补给水箱内的浮球阀控制。
自然循环系统是国内最早采用的一种太阳热水系统。
其优点是系统结构简单,运行安全可靠,不需要辅助能源,管理方便。
其缺点是为了维持必要的热虹吸压头,并防止系统在夜间产生倒流现象,贮水箱必须置于集热器的上方。
由于自然循环系统的贮水箱必须高于集热器以提供热虹吸动力,这种系统在与建筑结合设计中贮水箱的位置不好布置,在建筑布置和荷重设计上都会带来很多问题,使用较少。
图2-1自然循环系统
二、直流式系统
直流式太阳热水系统是传热工质一次流过集热器加热后便进入储水箱或用水点的非循环热水系统,储水箱的作用仅为储存集热器所排出的热水,直流式系统有热虹吸型和定温放水型两种方式。
。
热虹吸型:
热虹吸型直流式太阳热水系统由集热器、贮水箱、补给水箱和连接管道组成,如图2-2所示。
补给水箱的水位由箱中的浮球阀控制,使之与集热器出口(上升管)的最高位置一致。
根据连通管的原理,在集热器无阳光照射时,集热器、上升管和下降管均充满水,但
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