平板型分体承压太阳能热力系统设计

平板型分体承压太阳能热力系统设计

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时间:2017-11-13

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1、平板型分体承压太阳能热水系统的设计摘要:本文详细阐述了平板型分体承压太阳能热水系统在建筑一体化中的优势。在分体水箱、集热器选择2个主要方面详细介绍了平板型分体承压太阳能热水系统设计的方法。从用户的实际情况出发,获得最佳的系统配比方案。关键词:分体承压水箱、平板集热器、换热器·ABSTRACT:ThispaperexpoundsthehotwatersystembasedonsolarenergycompsedeoffissionconfinedwatertankandFlatplatecollectorhastheadvantagethebuildingintegration

2、andthedesignoffissionwatertankandFlatplatecollector.Startingfromtheactualsituationoftheuser,thebestschemeofsystemsolutionsisachieved.KEYWORDS:Fissionconfinedwatertank、Flatplatecollector、Heatexchanger一、前言在中国,随着城市化进程的快速发展和土地资源的限制,高层住宅小区已经成为现在城市住宅的主要发展方向。由于高层住宅住户多,相对的楼顶面积则极为有限,传统的在屋顶安装的太阳能热水系统

3、面临极大的挑战。在这种条件下,可以方便安装于阳台的分体承压式太阳能热水系统,则成为当今高层住宅的首选,成为建筑一体化的典范。由于其系统集热器是安装于阳台外侧墙体上,而真空管易碎、不承压的缺点,使得平板型分体承压太阳能热水系统成为未来的趋势。[1]二、贴墙式竖直安装阳台式太阳能热力系统的设计目前平板型分体承压太阳能热水系统多属于自然循环系统,其主要就是有水箱和集热器组成。现在对太阳能热水系统中水箱及集热器的设计进行介绍。2.1用户的基本情况现在以烟台某用户的需求为实际应用情况:山东烟台市有一客户要求在阳台上安装一套分体式太阳能热水系统,采用自然循环的运行方式。用户平均每天洗澡的

4、有效用水用时半小时(考虑到洗澡时不可能一直开着水)。浴室使用小花洒,出水量在6升/分。一般洗澡的最佳温度比体温略高为39,自来水的温度为25。2.2平板型分体承压太阳能水箱的选择设计2.2.1水箱容积的选择水箱在太阳能热水系统中的作用是储能,目前大多数水箱都是采用水作为储能介质,并直接将其作为洗浴用水。在本文的应用中,用户所需39的用水量为:用水时间*出水量*水的密度=0.5小时*6升/分*1000=180。根据公式(1)(1):水温升高所吸收的热量,单位;:水的比热容,常数;:水的质量,单位是;:水箱内最终温度与起始自来水的温度差值,单位是。则在本文所述应用中,水箱采用承压

5、式水箱,补水采用顶水式,即水箱与自来水为相通的,水箱的起始温度不会低于自来水的温度。为了满足用户在用水量及水温的需求,将180kg的水由25加热到39,所需要的能量。同时从上述公式中也可以得到,对于固定的能量,值越大,所需的越小。即水箱最终的温度越高,水箱的容积就可以越小。在实际使用中,为了减小水箱的体积,水箱中的水温一般都要高于洗澡用水温度39,对于平板太阳能系统,一般能使水箱达到的温度平均为50。则此时用户的用水量。即在自来水温度不低于25,水箱的最终温度可以满足50以上时水箱的容积选取为100。2.2.2换热器面积的设计本应用中采取的是二次循环换热,换热器采用夹套式换热

6、器的原理是换热器内的换热介质通过热对流的方式将集热器得到的换热量传递给换热器的高温壁面,然后通过热传递的方式将热量传递到低温壁面,低温壁面的热量与水箱中冷水再通过热对流方式进行交换。在换热器中流动的换热介质一般为乙二醇与自来水的混合物,其也会慢慢结垢,也会对换热效果产生影响。对于换热器的性能可以用传热系数来衡量,传热系数表示单位传热面积、单位传热温差下的传热速率,这是某一换热器的固有系数。在没有换热器产品技术参数时,可参照表1选用。对于太阳能系统中的换热器,其还受光照时间的影响,没有光照的时候,集热器是无法产生热量的。综合以上因素,换热器的换热量,即水箱需要的热量可通过公式(

7、2)[2]获得:(2)式中:换热器换热面积,单位为平方米();:换热器传热系数,单位为瓦每平方米开()。,此应用中为夹套换热器,选择300;:一般可根据集热器的性能确定,集热器性能好,温差取高值,否则取低值;平板型集热器温差取低值,真空管型集热器温差取高值。此处采用平板型集热器,选择15;:结垢影响系数,=0.6~0.8;:当地平均每日的日照时数,单位为时()。烟台当地平均每日的日照时数为6.96[3]表1换热器传热系数换热器类型夹套式换热器管式换热器板式换热器传热系数()150-300320-4101

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