太阳能热水系统设计范例
螂 1 、术语和定义莈太阳 sun太阳系的中心天体可视其为 K 的全辐射体它是地球上光和热的源泉太阳能 solar energy 从太阳发射、传播或接收的辐射能高度角 altitude从地平圈沿某天体所在地平经圈量至该天体的角距离 以地平圈为零， 向上为正， 向下为负 单位为度 （°）太阳高度角 solar altitude膆日面中心的高度角，即从观测点地平线沿太阳所在地平线圈量至日面中心的角距离 方位角 azimuth 从天球子午圈沿地平圈量至某天体所在地平线圈的角距离 以南点为零点， 向西为正， 向东 为负单位为度（°）太阳方位角 （2） solar azimuth 日面中心的方位角，即从观测点天球子午圈沿地平圈量至太阳所在地平经圈 的角距离莃赤纬 declination莃赤道坐标系中， 天赤道与某天体沿所在时圈量度的角距离以天赤道为零， 向北为正， 向南 为负单位为度 （°）太阳赤纬 （S） solar decli natio n日面中心的赤纬，即从天赤道沿太阳所在时圈量至日面中心的角距离春（秋）分时为°，一年之内在土 90°' 之间变化时角 hour angle从天球子午圈沿天赤道量至某天体所在时圈的角距离。
以天球子午圈为零， 向西为正向东为 负单位既可为 时（h）,也可为度（°）袂太阳时角 （3） solar hour an gle日面中心的时角，即从观测点天球子午圈沿天赤道量至太阳所在时圈的角距离 真太阳日 apparent solar day 日面中心连续两次上中天所经历的时间真太阳时 apparent solar time 由日面中心的时角量度的计时系统平太阳连续两次下中天所经历的时间 辐射 radiation能量以电磁波或粒子形式的发射或传播 辐〔射〕能 （ Q） radiant energy 以辐射形式发射、传播或接收的能量单位为焦〔耳〕 （J）蝿光谱辐照度（E入） spectral irradia nee在无穷小波长范围内的辐照度除以该波长范围单位为瓦〔特〕每立方米（ W/m）辐照量 （ H） irradiation 辐照度对时间的积分单位为焦〔耳〕每平方米（ J/m）太阳辐射 solar radiation 太阳能以电磁波或粒子形式的发射或传播 其能量主要集中在短波辐射范围内 地外日射 extraterrestrial solar radiation地球大气层外的太阳辐射。
太阳常数 （ Esc） solar constant 地球位于日地平均距离处，在大气层外垂直于太阳辐射束平面上形成的太 阳辐照度薄总日射 global solar radiation 水平面从上方接收到的半球向日射 总〔日射〕辐照度 （ Eg） global solar irradiance 总日射在水平面上形成的辐照度膂地球辐射 terrestrial radiation 地球（包括大气）发射的电磁辐射其能量主要集中在长波辐射范围内 大气 冃辐射atmospheric radiation大气分子及微粒发射的电磁辐射其能量主要集中在长波辐射范围内大气〔辐 射〕辐照度 atmospheric irradiance给定平面上由n Sr立体角内的大气辐射形成的辐照度全辐射 total radiation 全部波长的辐射，即太阳辐射与地球辐射 日照 sunshine 可使地物投射出清晰阴影的直接日射日照时数 sunshine duration羁地表给定地区每天实际接收日照的时间以日照记录仪记录的结果累计计算单位为小时 （h）可照时数 duration of possible sunshine（1） 地表给定地区每天可能接收日照的时间。
以日出至日没的全部时间计算它完全由该地区的纬度和日期决定单位为小时（ h）2） 地表给定地区每天实际可能接收日照的时间以日出后至日没前直射辐照度达到或超 过日照百分率percentage of sunshine日照时数占可照时数的百分比袆太阳热水系统 solar water heating system ； solar hot water system 将太阳能转换为热能并在必要时与辅 助热源配合使用以加热水所需的子系统与部件的组合芆液体〔型〕集热器 liquid type collector 以水或其他液体作为传热工质的太阳集热器 空气〔型〕集热器 air type collector 以空气作为传热工质的太阳集热器平板〔型太阳〕集热器 flat plate （ solar ）collector 吸热体基本为平板形状的非聚光型集热器 真空管集热器 evacuated tube collector管壁与吸热体之间抽成一定真空度的透明管 （常为玻璃管） 制成的非聚光型集热器 其吸热 体具有选择性表 面聚光〔型〕集热器 concentrating collector羁利用反射器、透镜或其他光学器件使入射在采光口上的太阳辐射改向并集中射在吸热体上 的太阳集热器。
其 吸热体面积小于采光面积温差控制器 differential temperature controller 能监测微小温差并以此温差控制泵及其他电动装置的部件 换热器 heat exchanger 太阳加热系统中，使传热工质与其他不同温度的流体进行热量交换的部件储热器 thermal storage device 太阳加热系统中，装有储热介质的容器及其附件所组成的部件该储热介质蓄 存了太阳能储水箱 storage tank 太阳热水系统中，蓄存热水的容器及其附件所组成的部件辅助热源 auxiliary thermal source 太阳加热系统中， 为了补充太阳能系统的热输出所用的非太阳能加热部件 其中常以电能或 燃料化学能作为 能源羁非选择性表面 non-selective surface 在一定波长范围内， 反射比、 吸收比、 透射比和发射率等光学性能 与入射辐射波长无关的材 料表面芇选择性表面 selective surface在一定波长范围内， 反射比、 吸收比、 透射比和发射率等光学性能随入射辐射波长不同有显 著变化的材料表 面螄采光面积 （ A） aperture area 集热器采光平面上接收太阳辐射的最大投影面积。
单位为平方米（ m） 集热器总面积 （ Ag） gross collector area 集热器采光平面上包括外壳边框在内接收太阳辐射的最大投影面 积单位为平方米（ m）羄倾〔斜〕角 tilt angle 斜放物面与地平面之间所夹的锐角单位为度（°）肁工质进口温度 （t i） fluid inlet temperature 集热器进口处传热工质的温度单位为绝对温度（ K） 工质出□温度（t） fluid outlet temperature集热器出□处传热工质的温度单位为绝对温度（K） 工质平均温度（tm） mean fluid temperature传热工质在集热器中的平均温度单位为绝对温度（K） 环境空气ambient air部件或器件周围的室内或室外空气环境〔空气〕温度（ta） ambient （air）temperature在部件或器件周围测得的环境空气的温度单位为绝 对温度（ K）蚈传热工质 heat tran sfer fluid蒆（1 ）流经集热器并将吸收的热量从集热器输出的液体或气体； （2）在太阳能系统的子系统或部件之间传递热量的任何流体螃集热器效率 collector efficie ncy 传热工质从太阳集热器中获得的能量与入射在集热器采光面积上的太阳辐射能量之比。
〔集热器〕賺瞬时效率㈤ instantaneous （collector） efficiency稳态或准稳态下，规定时段(常为 min)内，传热工质从太阳集热器获得的能量与同时入射在集热器采光面积上的太阳辐射能量之比腿额定工作压力 (Pm) nominal work ing pressure设计制造时所推荐的吸热体允许承受的传热工质工作压力单位为帕( Pa)太阳〔能〕加热系统 solar heati ng system 将太阳能转换为热能并在必要时与辅助热源配合使用以提供加热所需的子系统与部件的组 合其中主要包括集热器子系统与输配子系统自然循环系统 n atural cycle system 仅利用传热工质内部温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的循环系统强制循环系统 forced circulatio n system 利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热器与储热器 (或换热器)进行循环的循环系统羃卫生器具 plumbing fixture , fixture 薂供水并接受排出污废水或污物的容器或装置芁卫生器具当量fixture un it薀以某一卫生器具流量给水流量或排水流量值为基数其它/an蚅太阳能保证率solar fraction薄太阳能供热采暖系统中由太阳能部分供给的热量占系统总热负荷的百分率 莁2、太阳能热水系统分类与选型蚆2. 1分类莇运行方式莃特性蒁适用场合肇自然循环袅不用任何常规能源和附件，设备简单，运行可 靠，成本低。
水箱安装位置咼于集热器热效率 的，循环管直径随系统米光面积增加而变动较大肂水电供应不足的地区薁水相位置高于集热器时蒈米光面积较小（般小于3om）薇无人管理袁直流式薀水在集热器中受太阳辐射热效率比自然循环高ZOH20%衿随时可用热水，水相安装位置不受限制需要较好 的控制系统保证运行质量的可靠羅当天的热水尽可能用完，否则影响第二天的运行袄水电供应稳定地区蚀适用随时提供热水集热器数量较多，管道 较长，总压头损失较大羆水箱位置低于集热器蚇春夏秋季使用蚃强迫循环螀热效率（在冬季）较咼，水箱位置管道布 置、集热器排列比较方便、不受地位限制莇采用过冬热水系统时，集热位置咼于水箱，日照 值较低时不适合工作膅供电稳定集热器数量较多，管道长，总压 头损失较大蒂集热器位置高，水压较低无法保证供水水 箱低于集热器袀适用于过冬热水系统全年螈太阳能热水器按有无换热器可分为：直接系统和间接系统直接系统在集热器中直接加热 供水，间接系统时 利用换热器间接加热供水袇太阳能热水系统控制方式可分为：定温控制、温差控制、光电控制、定时蒅强制循环系统宜采用温差控制 ；直流式系统宜采用定温控制 ；直流式系统的温控器应有水满自锁功能；集热器用传感器应能承受集热器的最高空晒温度，精度为士 2C;贮水箱用传感器应能承受100C,精度为士 20C [3]。
羀2.2 太阳集热器选型腿2. 2.1 、集热器类型莄目前国内使用的太阳集热器类型主要有平板型太阳集热器、真空管太阳集热器、热管真空管太阳集热器、U形管真空管太阳集热器[4] 芃种类肀适用情形蕿平板型肆保温性能不如真空管太阳集热器，适合在春、夏、秋二季使用羂真空管膀在-25 C的低温条件下，仍可产生热水，可一年四季使用，冬季利用太阳能的效率 最高，但存在炸管泄漏问题螆热管蒄可在-50 C条件下使用，但热管冷凝端（加热端）表面积仅是真空管的百分之一， 易结水垢，换热效果不如真空管，且使用效果直接受到热管本身质量和寿命的影响， 部分热管出现质量下降和衰减问题，不容易被发现，且成本高螁U形管膀不存在炸管泄漏问题，但由于u形管怕冻，因此必须米用防冻液介质循环，成本相 对也高腿222集热器运行条件[5]芆运行条件袄集热器类型薈平板蚄全玻璃真空薃热官式空荿U型管罿运行期最低温度 温度莆0 C莂2葿2一 2莀袄2蕿0 C蒇"（除a）薅2膄2 （除b）虿2袈运行方式芇自然循环羂2羂蝿2芈2螅2蝿直流虿2蒇22 螄衿2袅强制循环募2募2 羈芇2 （除c ）蚇2节a采用防冻措施或直流排空系统可选 莂b、若不采用防冻措施，应注意最低环境温度计阴天持续时间 蚈c、在米用高位卸压水箱的情况下可选肅2.3 太阳能热水器系统蓄热方式选取Ftfl 芅系统形式莂蓄热方式螇贮热水箱肄地下水池蒂土壤埋管蒀卵石rm堆芄液体工质集热器短期蓄热系统袃2袃寸2薂薆X羆X羆薁液体工质集热器季节畜热系统"X蚂V羇蒄V蒄蚄X螂空气集热器短期畜热系统x莈膆X莃X袂V蝿V表示可选，X表示不可选。
薄3、实际工况概述与要求膂该宾馆位于沈阳，共有 250间客房，屋面为混凝土防水平屋面原利用天然气热水锅炉提 供热水，为了降低 冃运行费用及环保，现设计用太阳能系统提供热水，辅助热源为现有锅炉 鉴于该太阳能热水系统用于宾馆客房 洗浴的特点，方案设计应充分考虑以下问题：羁3.1系统应保证全天24小时供应热水，以方便使用和管理；并考虑在热水用量突然显著增 多的特殊用水情况 下，确保热水的供应；祎3.2 系统应配置辅助加热设施，以解决阴雨天或太阳能不足时的热水供应问题；同时应优 先利用太阳能加热，以达到节能降耗的目的；芆3.3应结合系统所处地域特点，考虑冬季防冻等相关问题；羁3.4 在保证质量及使用要求前提下应尽可能降低造价，提高系统性价比羁 4 、系统基本设计芇4.1 根据沈阳地区全年气温普遍较高的特点， 选用热效率高、经济实惠的玻璃-金属真空管式太阳集热器螄4.2 采用太阳能与锅炉辅助加热联合供热水的系统方案，并优先利用太阳能当阴雨天或羄太阳能不足时，用锅炉辅助加热补充热水，并充分利用太阳能，最大限度地减少用气量， 降低运行费用肁4.3太阳能系统设计为直流式定温放水太阳热水系统，达到充分利用太阳能。
直流式系统 分虹吸式和定温放 水型 定温放水型特别适合大型太阳能热水装置， 布置也较为灵活，缺点 是要求性能可靠的电磁阀和控制器， 从而使系统较为复杂，在当前的技术条件下， 值得推广蚈直流式热水系统按控制方式有 3 种：一是流量控制式，适用于大面积系统当水压不足时 为克服管道阻力可在系统中加入小型水泵 二是温控阀控制式（或膨胀阀控制式）适用于小面积蒆直流热水系统该系统因不用常规能源又获得较多的系统效率而得到用户的欢迎三是电 磁阀控制式，大小 面积都适用，但还未有专用电磁阀螃4.4冬季管路防冻采用低温时水泵自动循环和自限温伴热带自动启动的双重防冻设计，防 止管路结冰冻坏賺4.5采用工业级CPU可编程电脑控制器，实现太阳能系统的全自动化、智能化，确保控制系统的可靠性，实现自动化运行，并可以根据用户的实际需要修改控制程序， 使太阳能系统实现真正意义上的全自动控制和智能化管理腿4.6 热水供应采用变频增压循环供水方式，为了减少热水循环的热损失，在热水回水末端加装一个可根据管道水温自动控制的电磁阀当管道温度低于 40 C时，电磁阀自动打开；当热水循环使管道水温达到水箱水温时，电磁阀自动关闭羃综上所述，不同类型的产品各有其优缺点。
我们认为：选择全玻璃真空管太阳集热器比较 合适，热效率高，经济实用，是目前国内市场普遍使用 ， 生产成熟的产品薂 5 、系统运行原理-++■芁溫卄蚅系统运行原理如上图所示薄S5.1正常情况下，太阳能定温加热在光照条件下， 当太阳集热器内水温达到设定水温时 （可在0 100 C之间任意设定，一般设定在45 55C之间），电脑控制器使供冷水电磁阀自动打开，自来水进 入太阳集热器底部， 同时将太阳集热器顶部达到设定温度的热水顶入储热水箱； 当太阳集热器顶部水温低于设 定温度时 （一般定在40 45 C之间），电脑控制器使供冷水电磁阀自动关闭如此运行，不断将达到设定温度的热水顶入储热水箱储存莁5.2 储热水箱满水位时，太阳能温差循环加热当储热水箱水满时，为了防止水满溢流，电 脑控制器使太阳能系统自动转入温差循环 当太阳集热器水温高于储热水箱水温时， 循环水泵自动启动，将储热水箱内较低温度的水泵入太阳集热器继续加热， 同时将太阳集热器内较高温度的热水顶入储热水箱通过使储热水箱水温升高的方法储存太阳集热器吸收的太阳 能当用户使用热水， 使储热水箱水位下降后， 电脑控制器使太阳能系统自动转入定温加热。
蚆5.3 太阳能不足时，自动启动辅助加热电脑控制器将随时监测储热水箱水温，当水箱水温 达不到使用要求时，自动启动锅炉加热，以保证热水供应莇 5.4 储热水箱水位控制莃PLC控制器将随时监测储热水箱水位在天气正常的情况下，储热水箱的水位在一天中不同的时间将达到不 同的水位 如果在某一时间内， 储热水箱的水位没有达到正常的水位， 说 明太阳能产热水不足或用户用热水 过度， 此时， PLC 控制器使辅助能源自动启动， 当达到正 常水位时， PLC 使辅助能源自动停止蒁5.5 储热水箱水温控制肇当由于循环散热等原因， 使储热水箱的水温低于设定值时 （一般应设定在45 55C 之间），PLC 控制器会自动根据情况选择加热方式 当太阳能正常时， 自动启动太阳能循环水泵， 通 过太阳能加热 储热水箱内的水； 当太阳能不足时， 自动启动辅助加热， 加热到设定温度，辅 助加热自动停止袅5.6 用热水肂采用变频恒压循环供热水方式，一方面减少电能的消耗，一方面保证打开淋浴喷头很快就 出热水的效果薁 5.7 系统远程监控蒈控制器配备的中文显示器可放在2 000m内的地方，显示太阳能系统的水温、水箱水温及水量、各控制终端 设备（如循环泵、电磁阀、辅助加热等）的运行、故障信息等，并可使用 显示器的功能键控制终端设备的运行 和设定各种变量值。
系统配备的控制器还预留有网络接 口，可以实现远程计算机监控、数据存储及程序升级薇5.8 该宾馆太阳能热水系统设计特点袁5.8.1 与建筑一体化由于该屋面不完全是坡屋面，而是凹面扇形结构为与屋面协调一 致，太阳集热器成扇 形结构平铺在坡屋面上，较好地实现了与建筑的结合薀 5.8.2 系统安全可靠充分考虑了防风、防雷、防冻、抗冰雹、防漏电、防高温，保证系 统安全ZOH衿5.8.3 优先和充分利用太阳能电脑控制器会根据天气情况准确计算辅助加热启动时间， 以最大化利用太阳 能， 节约常规能源； 辅助加热补水通过太阳集热器， 即使在阴天太阳能只 起一点作用时，也能将其充分利用 起来羅5.8.4CPU智能控制，全自动运行采用西门子工业级 C PU,运行稳定可靠；具有计算功能，准确计算辅助加热启动时间，充分利用太阳能；可实现远程监控及程序升级; 温、水量（精确到 可显示水1L）、太阳能运行状态、故障信息袄585 设计了暖气换热系统，节约燃油经计算，换热热量不影响采暖；优质板换换热， 只要有 5C 温差即可 换出热量；体积小，安装非常方便蚀586 设计了应急操作系统保证维修期间的热水供应，如果太阳能系统出现问题，可以 启动应急操作系统， 保证维修期间热水供应。
羆5.8.7 热水供应采用变频技术保证热水恒压供应，同时节约电能消耗蚇6、太阳能热水系统设计计算蚃 6.1 基本参数螀6.1.1 用水人数莇按房间为标准间算，每间 2 个人，共 250 间客房，即 500人膅6.1.2 用水定额蒂根据建筑给排水设计规范，宾馆每床位每日最高日用水定额为 120~160L,选取最低限量120L/ 人.d袀 6.1.3 用水时间螈24h供应热水，水温为60C袇6.2 设计计算[2]蒅6.2.1 设计小时耗热量计算C K 叫唯1）「h 24 3600腿式中：Qh设计小时耗热量（W）用水计算单位数（人数或床位数）， m=500；芃cr ----热水用水定额，q「=120/ （人 d）肀C—— 水的比热，C=4187 （J/（Kg ・C）；蕿J 热水温度,tr=60C；ti 冷水温度， ti=4C；r 热水密度， 0.983kg/L;Kh—— 小时变化系数， Kh =4.84 ;羅式中：q rh薇1.163(tr ti)rqrh—— 设计小时热水量， L/h ；Qh 设计小时耗热量，Wtr 设计热水温度， tr =55 C；薀/ant|—— 设计冷水温度， t|=4 °C；热水密度 ， r =0.986kg/L;芄计算得：qrh=16558.1L/h莀6.2.3 全天供应热水系统的热水循环流量x 1・163 t螆计算得：1 Qh =968361.2 （W蒄6.2.2设计小时热水量肅式中：qx----全日供应热水的循环流量（L/h ）;Qs-----配水管道的热损失（W），取设计耗热量的5%t 配水管道的热水温度差，取5C;肇计算得：qx=8326.4L/h。
膅6.2.4 热水供水管的设计流量 q（L/s）肆 生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出水概率（ ％薀 qg =0.2 、.孔qg 最高热水用水定额；2.5 ，宾馆；设计的卫生器具给水当量数；洗涤盆（混合水嘴）当量数为1.00 ,浴盆（混合水嘴）当量数为 1.2，淋浴器（混合阀）的为 0.75，洗手盆（混合水嘴）和洗脸盆（混合水嘴)的当量数分别为 0.75,和 0.75则 Ng =250* (1.00+1.2+0.75+0.75+0.75 ) =1112.5芁0.2 一个卫生器具给水当量的额定流量（ L/s ）;袀计算得： qg=16.68L/s莅6.2.5 管路直径、流速、及水力损失 [5]蚃根据水管的设计流量，取管路直径 dj=0.02m，流速取v=1m/s,则管路单位长度损失肃 Re=25062<100000;蚈采用勃拉休斯（Blasius ）公式0.3164Re0.250.025;肄单位长度的沿程阻力损失:22D v 628.67Pa/m ；袈6.2.6 太阳能集热面积确定 羆太阳集热器选型 祎目前国内使用的太阳集热器类型主要有真空管型太阳集热器、平板太 阳集热器、热管真空管太阳集热器等。
真空管式太阳能集热器防冻性差，中低温条件下效率高， 造价低真空管太阳集热器防冻性好，集热效率高， 造价较低，但存在炸管泄漏的可能热管真空管集热器可在-50 C条件下使用，但热管换热效果差，且使用效果直接受到热管本身质量和寿命的影响，部分热管出现质量下降和衰减问题，不容易被发现，且成本高综合考虑：根据沈阳地 区气温特点，选择中低温热效率高，造价低的真空管 式集热器蚄查［6］，可得沈阳全年的平均日照辐射量，气温等参数如下图所示羁月份肆1肃2膂34 蚀叶5 膆J蒄6袄7葿8蕿9袅10节11节蒂12虿水平面芆7.09rm綽10.80-++-芁14.86虿17.94蚇20.49蒂19.58肀17.18蝿16.38螄15.64膃11.54衿7.74衿6.19膅纬度斜 面蚁12.17袁15.92童18.33薅18.21莃18.59蚀16.63聿14.89羆15.57螁18.04荿16.68腿13.93膃11.44薃日日照/冋◎膈.62芈6.20薄.65(11)羁.158.83芈.23111)羅.137.54羀.88莈7.325.56冒.06T温蝿1 a温蒈-12螇-8.4袂0-19 3 螂m薈16.9袃21.5薄24.6芆23.5莄17.2羀9.4螈0肅-8.5蒄计算得莁全年平均气温t a=7.8 C蒀年平均辐照量为 Jt=13.784MJ/(M 2 d); t螄热水水管进口温度 ti=tl/3+2*t r/3=41.3 C年平均日太阳福照度为G= JTSr 3600归一化温度T*需;选用 HUJ16/2.1 能效方程为 n =0.849-2.18仃 *-0.00356T *2月份123456789101112斜面效率0.660.700.710.740.760.770.790.780.770.740.720.68知全年各月的热效率如下:所以 n =0.733QwCw (tQw w集热面积 Acendti)fjT cd(i L式中：Ac接系统太阳集热器的采光面积， m 2 ；Q —日均用水量；C—水的定压比热容，取 4.186KJ/ ( kg「C);tend水箱内水的终止温度，取 60C；ti—水的初始温度，取 4C;f --太阳能保证率。
取 0.45,[6];n太阳辐集热器效表据表1取2应78«M2 d)n L --管路及贮水箱热损失考虑到贮水箱在室内，取0.2=0— 」］\ V"、质赫景f*南 /I1 >工■、1Z \\ JT J—?X_1 t1BB其中FB为采光面积补偿率，取 0・98,[6]A=694.6 m 2 太阳能集热系统循环流量q=BLAC=0.05 694.6=34.75L/s 6.2.7集热器前后排之间的日照距离D的计算因系统 全年使用，赤纬角按照春秋分考虑，即3纬度=42时角按照9:00考虑，即=(-3 ) *15=-45集热器的方位角 丫 =0°集热器的管子长度 L=2.29m集热器倾角3 =确走集热皋廝启朴镇孙*送尤引距氏贝 U 太阳高度角：sin s sin sin cos cos cos =0.525则 s=31.67则太阳方位角 sincos sin /cos0.83则太阳方位角 s=-56.1 °夹角对计算时刻太阳光线在水平上的投影与集热器表面法线在水平面上的投影线之间的-56.1集热器高度可定为管子长度在法线上的投影H=L*sin （3） =2.29*s in 42 ° =1.53m 考虑到安装误差及垫底厚度H' =1.1H=1.68m 集热器前后排之间的日照距离D H 'cot s cos 0 1.52m ，取为 1.5m 。
7.1热水器型号：HUJ16/2.1，详细参数如下L/mmDw/mmH/mmDNL1/总面积米光面 积真空管根数真空管规格长度（mm mm）2290151611015603.471.761658 2100由总集热面积和单台热水器的集热面积知，共需 395 台楼顶实际摆放的计算：由上计算知：单台热水器占用长度 L1= L cos（ 3）+DL1表示热水器真空管长度，2.29mD 表示两台热水器南北方向的间距， 1.5m宽度 B=b1+b2b1 表示热水器的宽度， 1.5mb2表示两台热水器东西方向的间距， 0・3mL1=3.2m , Bi=1.8mA段的尺寸是61.0m 15m, E段的尺寸是43.2m 14.4m计算知A段可以摆放33 4台，E段可以摆放24 4台，即总共可以摆放228台7.2辅助锅炉的选择 选用生产的天然气采暖锅炉（ GNXCYGL1.4MW锅炉功率为1.4MW完全能保证系统在阴雨天气不靠太阳能系统独立供给热水7.3 控制系统采用皇明试销中的HKG-II型标准改进控制柜，功能有保温水箱水温水位显示、集 热器水温显示、自动上 水、辅助电加热控制、温差循环、室内管路循环、防冻循环。
7.4 储热水箱 对于太阳能热水系统，由于太阳能资源的不确定及不稳 定性，不可能全天 24h 满足设计小时用 水量的要求为满足使 用要求，根据实际情况，考虑储热水箱水量、太阳集热功率和用 户用水量之间的关 系，设计水箱容量为 4个最大小时用水量， 必能满足用水量的要求水箱的有效容积 Vk=4 q rh =66.2m3按[8]每平方米太阳能集热器储热水箱体积为 40~100L/m3，取平均值70 L/m 3,则水箱体积Vk=70*AB=48.6m33综上可取水箱总容积vk% 70 m3当▼供＞40%V集，太阳能热水系统宜设置两个贮热水箱 （罐），太阳能热水先进入贮热水箱（罐） ，辅助加热设备设置在供热水箱 （罐） 中，利用太阳能将冷水预热， 再送入供热水箱 （罐） , 由辅助热源加至设定温度 当采用贮热水箱 （罐） 和供热水箱 （罐） 的双水箱 （罐） 系统时， 供热 水箱 （罐）容积应保证GB50015规定的最小贮热量实际上水箱可分为A,E两部分，根据两端热水器的台数， 分别取 40m3,30m37.5 太阳能热水系统水泵选择：太阳能热水系统采用的泵， 分集热系统循环泵、 热水供应循环泵和给水泵， 均应符合现行产 品标准的要 求。
[7]在满足系统流量和扬程的条件下，应选择节能型泵 宜选择低噪音泵，并采取必要的防震降噪措施 泵的工 作温度应符合系统最高工作温度的要求泵与传热工质应有很好的相容性该泵的流量即为系统设计热水量 q「h = 16558.1L/h,即16.6m3/h扬程只考虑位置高度、沿程损失、局部损失以及配水最不利点所需的流出水头3热水系统循环泵该泵的流量即为热水系统的循环量 qx =8326.4L/h,即8.3m /h水泵扬程，仅考虑循环水量通过配水管、回水管的水头损失水泵的选择：选择EBARA品牌水泵，型号为3M-3S-3P系列不锈钢离心泵3M-3S-3P 参数及特性应用行业 : 生活供水 热水暖通 普通工业 农业流量:6 132m3/hr扬程:6 72m介质温度：-10 C 90C （标准型）-20 C 110C （ H型）环境温度：最大+40 C最大工作压力： 1.0MPa电源：3 相/380V/50HZ电机转速： 2900r/min,1450r/min7.6 管道、配件 、保温楼顶循环管道采用国标热镀锌管 热镀锌管满足集热系统的耐温、 防腐要求，且施工效果规 整美观；配件为热镀锌件，以消除配件夹层气孔及沙眼现象，杜绝本体渗漏情况发生。
聚乙烯保温管 用于室外管道的保温聚乙烯保温管是一种化学交联独立气泡聚乙烯高发泡体， 它采用先进的发泡技术，把聚乙烯经过化学架桥和高倍率发泡 （二次发泡）得到的， 具有相当微细的独立气泡结构，它用于热水器上下水管的外层保温聚乙烯保温管具有以下特性：PEF具有耐低温性，在-170 C条件下，物性不发生变化，空气对流小，故热传导系数小；难燃性：PEF经过特殊处理，具有难燃性施工方便：PEF泡孔微细，本体柔软，可以任意切割、贴合，施工过程对人体和环境无害8、经济性分析 投资等基础参数热水器（万兀/平方米）0.34热水器（万兀）217水箱（万兀）2.5控制器价格（万元）2泵（万元）2阀门（万兀）2换热器（万兀）0间接工质价格（万兀）0锅炉（万兀）18总投资（万兀）244运行参数分析冃匕里当里热值MJ/m37.62锅炉效率0.853燃料价格（元/m）3.9年平均日照时间（h）255515年设备费（万元）015年人工费（万元）5.415年燃料费（有太阳能系统，万兀）36515年燃料费（不含太阳能系统，万元）940总耗费（含太阳能系统，万元）397总耗费（不含太阳能系统，万兀）945.4注：以上参数均为估计值，与市场值有一定偏差 回收期计算：不考虑银行利率。
n=217/（940/15-397/15）=6.0 年，可以知道用户在第 6年即可收回投资成本， 此时的运行成本与不安装太阳能热水系统成本本 一致，在第 9年 7 月即可开始使用免费的太阳能实际的经济节省值为 342.5 万元9、安装注意事项 [7]9.1 集热器安装 集热器摆放位置应符合设计要求，安装倾角误差为±3°，并与钢结构支架连接牢固，且要留 出检修保养通道集热器与集热器之间的连接应做到密封可靠、无泄漏、无扭曲变形 集热器之间的连接件， 应便于拆卸和更换 所有集热器安装完毕后应进行检漏试验， 检漏试 验应符合设计与 GB 50364的相关规 定真空管集热器的联接管（联箱）安装完毕后才能安装真空管 为达到防冻目的所采用的排空系统，应保证集热 器中的传热工质顺利排空 集热器之间连接管的保温应在检漏合格后进行，保温应符合 GB 50185的相关规 定 连接方式：采用串并联的混联方式，即将串联成单体的集热器在并联成单体阵列9.2 储水箱安装 储水箱安装位置应符合设计要求，与其基座牢固连接 储水箱四周应留有检修通道， 顶部应 留出检修口， 周围应有排水措施， 水箱排水时不应积水 排水通道或排水管应设计合理， 热水排出时， 应 防止热水烫坏建筑物或破坏周围环境， 注意 该排水管不要和其他不耐高温的管道连接。
储水箱和支架间应有隔热垫， 不宜直接刚性连接而增加热损， 安放好的储水箱应固定在支架 上9.3 防冻保温按照GB/T18713-2002执行对该直流系统，在集热器不满足抗冻要求的情况下，尤其是晚上，可将系统 中的水或系统室 外部分的水排放，可采用手动阀，也可采用具有防冻功能的温控系统 在冬季开始运行时， 可先引入锅炉中的热水，对太阳能热水器预热9.4 防雷：9.4.1 储水箱的接地可以利用下列自然接地体：埋设在地下的没有可燃及爆炸物的金属管 道、金属井 管、与大地又可靠连接的建筑物的金属结构；9.4.2 接地装置宜采用钢材，接地装置的导体截面积应符合热稳定和机械强度的要求9.4.3 接地体的连接应采用焊接， 焊接必须牢固无虚焊， 连接到水箱上的接地体应采用镀锌 螺栓或铜螺栓 连接储水箱应进行防腐及保温处理9.5 辅助热源 供热锅炉及辅助设备的安装应符合 GB 50242的相关要求9.6 管件9.6.1 热水系统的管道材料应采用适应热水要求的复合管、金属管、塑料管等；9.6.2 管道的工作压力应按相应温度下的允许工作压力选择；9.6.3 管件宜采用和管道相同的材质；9.6.4 定时供热水的系统不宜采用对温度变化较敏感的塑料管；9.6.5 设备机房内的管道不应采用塑料热水管；9.6.6 管道坡度应符合设计规定，排空系统不得有反坡存在；9.6.7 温度控制器及阀门应安装在便于观察和维护的地方；9.6.8 管道的最低处应安装泄水装置，最高点应设排气阀或排气管；9.6.9 热水供应管道应尽量利用自然弯管补偿冷热伸缩， 直线段过长则应放置补偿器， 补偿器10、参考资料[1] 、GB/T12936《太阳能热利用术语》[2] 、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》⑶、GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》[4] 、《大中型太阳能热水器研究与利用》 谢列先 《广西节能》 2001（3）⑸、GB18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》[6] 、 06SS128 《太阳能集中热水系统选用与安装》[7] 、《广东省太阳能热水系统通用技术规范》[8] 、《太阳能热水系统手册》 袁家普主编 北京 化学工业出版社 2008.12[9] 《太阳能热水系统与建筑一体化的实践与设计体会》 袁新毓 《太阳能建筑》。
