熱管真空管太陽熱水系統(tǒng)的設(shè)計

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1　熱管真空管太陽熱水系統(tǒng)工作原理
　?。?）熱管真空管
　　熱管真空管的結(jié)構(gòu)如圖1所示。太陽光透過玻璃管照射在吸熱板上，太陽選擇性吸收膜將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能。吸熱板吸收的熱量迅速將熱管內(nèi)少量工質(zhì)汽化，并迅速上升到冷凝端，放出汽化潛熱后冷凝成液體，在重力作用下流回熱管蒸發(fā)端。利用熱管內(nèi)少量工質(zhì)的汽—液相變循環(huán)過程可連續(xù)地將吸收的太陽能傳遞到冷凝端加熱水。為使熱管內(nèi)冷凝后的液體工質(zhì)流回蒸發(fā)端，熱管真空管工作時與地面的傾角應大于10°。

圖1熱管真空管結(jié)構(gòu)圖

　?。?）熱管真空管集熱器
　　圖2所示為熱管真空管集熱器結(jié)構(gòu)示意圖。由該圖可見，每支熱管真空管的冷凝端通過導熱塊將熱量傳遞給集管，不斷加熱其中的水。真空管的冷凝端與導熱塊剛性連接，被加熱水不流經(jīng)真空管，因此安裝十分簡單，即使真空管發(fā)生損壞，太陽集熱器的工作并不會因此而中斷。

圖2熱管式真空管集熱器簡圖

　　（3）熱管真空管太陽熱水系統(tǒng)
　　圖3所示為熱管真空管熱水系統(tǒng)工作原理圖。熱管真空管集熱器吸收太陽輻射將水加熱，循環(huán)泵將儲水箱中的低溫水輸入集熱器進行循環(huán)加熱。循環(huán)泵的工作由光控儀控制，當太陽輻照度達不到設(shè)定值時，循環(huán)泵不工作；如當全天達不到設(shè)定輻照度時，也可由輔助加熱裝置進行加熱。

圖3熱管真空管熱水系統(tǒng)工作原理圖

2　系統(tǒng)主體設(shè)計的依據(jù)
　　在進行太陽熱水系統(tǒng)設(shè)計時必須掌握一些基本資料，作為設(shè)計的依據(jù)。
　?。?）用戶要求
　　主要包括：用水量、水溫、用水時間的要求；要不要輔助加熱，采用何種輔助能源。
　　（2）建筑物的情況
　　主要包括：熱水系統(tǒng)安裝平面（屋面）的具體尺寸，屋面荷載和承重梁分布情況，屋面正南方向有無建筑物的遮擋，水源和電源情況；讓用戶提供屋頂平面和結(jié)構(gòu)圖紙。

3　太陽熱水系統(tǒng)工程參數(shù)的確定
　?。?）系統(tǒng)的朝向
　　在北半球，集熱器陣列朝向正南。
　　（2）集熱器面積
　?。╝）北京地區(qū)采用熱管真空管集熱器（在日照17000KJ／m2^.d條件下），每平方米集熱面（4支熱管真空管）從上午9時至下午3時，水溫設(shè)定在40—60℃時，春秋季產(chǎn)熱水量60—70L／m2^.d，夏季產(chǎn)熱水量70—80L／m2^.d，冬季產(chǎn)熱水量50—60L／m2^.d。
　　我們根據(jù)用戶的實際需要來選定平均日產(chǎn)水量。若系統(tǒng)全年使用，特別是要保證冬季的用水量，推薦以50—60L／m2^.d（水溫40℃以上）產(chǎn)水量為標準來確定集熱器面積。
　?。╞）太陽熱水系統(tǒng)提供淋浴用熱水時，用水量可參照國家頒布的《室內(nèi)給排水熱水供應設(shè)計規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，水溫在40℃以上時，平均每人每次的用水量為35—40L。當然，用水量還要根據(jù)用戶的要求最后確定。
　　（3）集熱器傾角
　　若系統(tǒng)全年使用，集熱器傾角推薦為：
　　α=當?shù)鼐暥龋?°—10°）
　　（4）集熱器前后排間距
　　為了使集熱器相互不遮擋，前后排集熱器的間距可按表1確定。
　　（5）建筑物屋面荷載
　　安裝太陽熱水系統(tǒng)的建筑屋面，活荷載要求在150kg／m²以上。