真空管是一種高效的太陽能集熱元件，它具有工作溫度高、承壓能力大、耐冷熱沖擊、 抗冰雹等*的優(yōu)點。熱管真空管組成的太陽熱水系統(tǒng)，運(yùn)行可靠，安裝方便，適應(yīng)性強(qiáng)， 深受用戶歡迎。本文簡要介紹熱管真空管太陽熱水系統(tǒng)的有關(guān)設(shè)計問題，供大家參考。
1 熱管真空管太陽熱水系統(tǒng)工作原理
（1）熱管真空管
熱管真空管的結(jié)構(gòu)如圖所示。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?zé)峁苷舭l(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(yīng)大于10°。
（2）熱管真空管集熱器
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(dǎo)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(dǎo)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。
（3）熱管真空管太陽熱水系統(tǒng)
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(jìn)行循環(huán)加熱。循環(huán)泵的工作由光控儀控制，當(dāng)太陽輻照度達(dá) 不到設(shè)定值時，循環(huán)泵不工作；如當(dāng)全天達(dá)不到設(shè)定輻照度時，也可由輔助加熱裝置進(jìn)行 加熱。
2 系統(tǒng)主體設(shè)計的依據(jù)
在進(jìn)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)。
（1）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
（1）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
（a）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(biāo)準(zhǔn)來確定集熱器面積。
（b）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(yīng) 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(dāng)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(dāng)?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。
4 集熱器的排列方式、水箱布置及管路設(shè)計
（1）集熱器的排列方式
集熱器的排列方式有串聯(lián)、串并聯(lián)和混聯(lián)，如圖所示?？砂凑招枰x用。
（2）水箱的布置
首先，水箱應(yīng)安裝在建筑的承重墩上，若沒有預(yù)留基礎(chǔ)承重墩，則應(yīng)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)圖了解 承重情況，將承重墩放置在承重梁（墻）上。同時還應(yīng)考慮供水和取水管路應(yīng)盡量短，與 水箱較近，避免過長的管路外露而發(fā)生凍裂。
（3）循環(huán)管路的設(shè)計
熱水系統(tǒng)中的循環(huán)管路主要是指從循環(huán)泵的吸水口經(jīng)過集熱器集管，回到儲水箱的管路。 在循環(huán)管路的點要設(shè)置放氣管，放氣管應(yīng)高出點600—800mm，整條管路要有一 定的斜度（>0．5％），目的是在循環(huán)泵停止運(yùn)行時，使管路中的水能夠自動流回水箱。
5 系統(tǒng)設(shè)計
（1）系統(tǒng)平面布置
太陽熱水系統(tǒng)平面布置如圖所示。其中前后排集熱器間距L可由表1確定。
集熱器傾角α30°40°45°前后排集熱器間距L(mm)1800--30003000－3200
n1、n2、n3為單排集熱器（單元）數(shù)，L為集熱器單排之間的間距
（2）系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計
系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計如圖所示。該圖主要標(biāo)明集熱器和水箱基礎(chǔ)的尺寸及相對位置。若有屋面 結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)標(biāo)明這些尺寸與屋面結(jié)構(gòu)圖中的相關(guān)基準(zhǔn)的位置。
單排基礎(chǔ)墩的橫向距離為2000mm，若單排橫向距離總長度不是2000mm的整數(shù)倍時，對基礎(chǔ)墩之間的橫向距離應(yīng)在2000mm之內(nèi)，其具體的尺寸由圖6中L1、L2、L3的尺 寸確定。基礎(chǔ)的預(yù)埋板應(yīng)進(jìn)行超平，使其等高。
（3）集熱器支架設(shè)計
集熱器支架是根據(jù)系統(tǒng)布置圖中的集熱器排列方式和數(shù)量以及集熱器的傾角進(jìn)行設(shè)計的。 主要確定集熱器傾角的標(biāo)準(zhǔn)單元支架（三角架），它通過橫拉筋現(xiàn)場焊接而成。其單排的 總長度由單排集熱器數(shù)確定，橫向支架整體斜度通過三角架之下支撐角鋼來進(jìn)行調(diào)節(jié)，要 保證斜度>0.5％。
（4）水箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計
水箱容積的確定：以浮球閥控制的液面以下的水量作為水箱的容積大小。水箱內(nèi)的管件主 要包括：與循環(huán)管路相連的上水循環(huán)管路（其間連有循環(huán)泵）、循環(huán)回水管、冷水上水管、熱水取水管、水箱排污管、溢流管、安裝探頭的焊接管箍等。
水箱內(nèi)各管件相對位置設(shè)計應(yīng)遵循的原則：
（a）在系統(tǒng)運(yùn)行時，熱水管取到液面時， 循環(huán)泵的吸水口總是處于液面以下，泵能正常工作，不會讓循環(huán)泵空轉(zhuǎn)；若有電加熱時， 電加熱的安裝位置應(yīng)保證不進(jìn)行干燒。
（b）各管件應(yīng)保證垂直方向的相對高度，水平方 向的位置可靈活布置。
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