太陽能供熱系統(tǒng)

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1、精品范文模板 可修改刪除 撰寫人：___________日 期：___________ 太陽能供熱系統(tǒng) 一． 太陽能集中供熱系統(tǒng) 1.1 概述 太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源。目前，各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。太陽能熱水器符合低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，是可持續(xù)的、節(jié)能減排產(chǎn)品，是太陽能行業(yè)發(fā)展的機(jī)遇。太陽能產(chǎn)業(yè)規(guī)模巨大，市場發(fā)展具有極大的潛力。近幾年政府大力支持太陽能行業(yè)的發(fā)展，2009年出臺了針對太陽能的家電下鄉(xiāng)政策，對太陽能家電下鄉(xiāng)產(chǎn)品進(jìn)行補(bǔ)貼，惠及億萬百姓，符合中央建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，增強(qiáng)可持續(xù)發(fā)展能力

2、的要求。太陽能行業(yè)的前景是光明的，但道路是曲折的。具體到每個企業(yè)，由于每個企業(yè)的技術(shù)、產(chǎn)品和水平等等不一，所以，能否到達(dá)行業(yè)光明的彼岸取決于企業(yè)的綜合實(shí)力。目前，我國太陽能熱水器行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展不規(guī)范，企業(yè)自律性較弱。但是太陽能行業(yè)的發(fā)展必將會回歸理性，企業(yè)需更加注重對產(chǎn)品品質(zhì)的提升。希望行業(yè)內(nèi)各大品牌聯(lián)合起來，發(fā)揮各自企業(yè)優(yōu)勢，共同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，維護(hù)市場秩序，營造和諧有序的行業(yè)發(fā)展環(huán)境。 1.2 太陽能新能源的發(fā)展趨勢 太陽能熱水系統(tǒng)是利用“溫室效應(yīng)”原理，將太陽輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并將熱量傳遞給工作介質(zhì)從而獲得熱水的供熱系統(tǒng)。太陽能熱水系統(tǒng)由太陽集熱器、貯熱水箱、循環(huán)泵、輔助熱源、控制系統(tǒng)

3、和相關(guān)附件組成。? 太陽能熱水系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循節(jié)水節(jié)能、經(jīng)濟(jì)應(yīng)用、安全簡便的原則。從節(jié)水節(jié)能考慮，必須設(shè)置保溫措施；從使用功能考慮，目前最應(yīng)解決的是冷熱是系統(tǒng)壓力平衡的問題，優(yōu)先選用承壓式系統(tǒng)；從建筑美觀考慮，優(yōu)先選用分離式系統(tǒng)；從水質(zhì)衛(wèi)生考慮，優(yōu)先選用間接式系統(tǒng)由于系統(tǒng)集熱器和部分管道置于室外，而赤峰市冬季環(huán)境溫度較低，集熱器、管道有可能結(jié)冰凍脹造成設(shè)備損害，影響整個熱水系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 太陽能系統(tǒng)的防凍通常采用以下幾種方式：①排空法防凍方式。在結(jié)冰季節(jié)到來之前，將集熱器排空，系統(tǒng)不運(yùn)行。或者在集熱器下集管進(jìn)口處設(shè)置自動控制線路的溫度觸點(diǎn)，0℃以前即將集熱器排水閥打開，排空集熱器中的水

4、。缺點(diǎn)是如果溫控線路失靈，集熱器即會凍裂。排空法是消極防凍方法，不僅浪費(fèi)水源，而且降低了集熱器的年集熱效率，不能充分利用太陽能，除了受到工程造價低的限制，否則不宜采用。②保持集熱系統(tǒng)中的水不斷流動。這種方式要求集熱系統(tǒng)不能有循環(huán)死角，否則該處管道等部件仍會凍裂。為維持水的流動，需啟動水泵耗費(fèi)常規(guī)能源，水在流動過程中會損失水箱中部分能量。這種方法浪費(fèi)常規(guī)能源，而且系統(tǒng)熱損失大，所以不宜使用。③排回法防凍方式。即水箱置于集熱器的下方，根據(jù)儲熱水箱底部及集熱器頂部的水溫差控制水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)或是停止。當(dāng)集熱系統(tǒng)當(dāng)集熱系統(tǒng)出口水溫低于儲熱水箱水溫是，循環(huán)泵關(guān)閉，集熱系統(tǒng)停止工作，集熱系統(tǒng)中的水依靠重力作用流

5、回儲熱水箱。當(dāng)使用排回系統(tǒng)時，集熱系統(tǒng)集熱器和管路的安裝坡度有嚴(yán)格要求，以保證集熱系統(tǒng)中的水能完全排回。? 能源是二十一世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定力的五大技術(shù)領(lǐng)域之一。而太陽能是一種清潔、高效和永不衰竭的新能源，“取之不竭、用之不盡”。在各國政府都將太陽能資源利用作為國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。而光伏發(fā)電具有安全可靠、無噪聲、無污染、制約少、故障率低、維護(hù)簡便等優(yōu)點(diǎn)，地形多樣和居住分散的現(xiàn)實(shí)條件下，有著非常獨(dú)特的作用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池組件、蓄電池組、太陽能發(fā)電機(jī)系統(tǒng)組成，發(fā)電功率可以根據(jù)需求搭配。由于太陽能發(fā)電具有節(jié)能、環(huán)保，一次投資，長期受益的特點(diǎn)，只要陽光充足就可以就地

6、安裝等特點(diǎn)可應(yīng)用于別墅群、草原牧區(qū)、偏遠(yuǎn)山村、高山海島等地區(qū)的小規(guī)模發(fā)電。? 我國的太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)，無論在規(guī)模、數(shù)量、市場成熟度方面，還是在核心技術(shù)、民族品牌方面，都領(lǐng)先于世界水平。 我國太陽能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀目前太陽能的利用主要：利用光熱效應(yīng)，即把太陽光的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能，太陽能熱水器和太陽灶就是典型的例子。我國太陽能熱能利用發(fā)展較為成熟，已形成較完整的產(chǎn)業(yè)體系，太陽能光熱產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)遙遙領(lǐng)先于世界水平，其自主知識產(chǎn)權(quán)率達(dá)到了95%以上。 我國?已經(jīng)成為世界上太陽能集熱器最大的生產(chǎn)和使用國，目前最廣泛應(yīng)用的技術(shù)是太陽能熱水器，截至2006年全國太陽能熱水器累積使用已達(dá)9000萬m3，占世界總量

7、的76%。1000多家太陽能熱水器生產(chǎn)企業(yè)，每年創(chuàng)造的總產(chǎn)值近120億元，為提高中小城市居民的生活質(zhì)量發(fā)揮了重要作用。到2008年，我國太陽能熱水器總集熱面積運(yùn)行保有量為1.35億平方米，年生產(chǎn)能力超過2?500萬平方米，比2007年增長10%，使用量和年產(chǎn)量均占世界總量的一半以上。太陽能熱水器的推廣已基本實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，?形成原材料加工、產(chǎn)品開發(fā)制造、工程設(shè)計(jì)和營銷服務(wù)的產(chǎn)業(yè)體系，帶動了玻璃、金屬、保溫材料和真空設(shè)備等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，?成為了一個產(chǎn)業(yè)規(guī)模迅速擴(kuò)大的新興產(chǎn)業(yè)。我國自主創(chuàng)新的真空管熱管技術(shù)，其水平居于世界領(lǐng)先地位，真空管熱水器在我國得到了廣泛應(yīng)用，每年產(chǎn)量超過1600萬平方米，占世

8、界真空管熱水器市場的90%以上。同時真空管熱水器以其優(yōu)良的性能，?出口亞洲、歐洲、非洲等幾十個國家。我國將繼續(xù)在城鎮(zhèn)推廣普及太陽能與建筑結(jié)合、太陽能集中供熱水工程，并建設(shè)太陽能采暖和制冷示范工程。在農(nóng)村和小城鎮(zhèn)推廣戶用太陽能熱水器，目標(biāo)到2010年，全國太陽能熱水器總集熱面積達(dá)到1.5億平方米，加上其他太陽能灶、太陽房等太陽能熱利用，?年替代能源量將超過5000萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤以上。在高速發(fā)展的同時，由于許多地方政府對之寄予超高期望，太陽能熱水器行業(yè)的競爭非常激烈，山東、江蘇、北京是太陽熱水器主要生產(chǎn)基地。 ?1.3 太陽能熱利用的意義 太陽能熱利用就是用太陽能集熱器將太陽輻射能收集起來

9、，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。按利用的溫度不同分為太陽能低溫(<100℃)利用、中溫(100～500℃)利用和高溫(>500℃)利用。 太陽能熱利用的關(guān)鍵部分是太陽能集熱器，目前使用的太陽能集熱器根據(jù)集熱方式不同分為平板型集熱器和聚焦型集熱器，前者接受太陽輻射的面積和吸熱體的面積相等，為了接收到較多的太陽能需要很大的集熱面積，且集熱介質(zhì)的工作溫度也較低；后者通過采用不同的聚焦器，如槽式聚焦器和塔式聚焦器等，將太陽輻射聚集到較小的集熱面上，可獲得較高的集熱溫度。 1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 1.4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 太陽能集中供熱自動控制系統(tǒng)包括三個控制變量分別是壓力、液

10、位、和溫度三個控制量。系統(tǒng)中要有儲水箱、和混合水箱以及熱水水箱。太陽能中產(chǎn)生的熱水存貯在熱水箱中，儲水箱和熱水箱中的水注入混合水箱中進(jìn)行混合并與加熱器協(xié)同配合工作達(dá)到供水溫度供給用戶。 1.4.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 水箱缺水自動補(bǔ)充自來水：當(dāng)用水使水箱內(nèi)水量低于最低水位時，自動啟動補(bǔ)水電控閥為水箱補(bǔ)水，當(dāng)補(bǔ)水使水箱水量上升到二水位后，補(bǔ)水停止并自動轉(zhuǎn)入溫控補(bǔ)水功能。水箱缺水時，為防止空轉(zhuǎn)，供水泵與循環(huán)水泵均不能啟動。 循環(huán)：當(dāng)樓頂太陽能集熱器內(nèi)溫度高于水箱內(nèi)水溫15（可調(diào)）度時，自動啟動循環(huán)泵；循環(huán)泵循環(huán)使集熱器內(nèi)的溫度逐漸下降，當(dāng)降至與水箱溫度相同（或稍高，可調(diào)）時，循環(huán)泵自動停止。

11、如此反復(fù)運(yùn)行；陰天或太陽強(qiáng)度不足時，集熱器溫度低于水箱溫度循環(huán)泵不啟動。? 輔助熱源自動啟動：當(dāng)水箱內(nèi)水溫不足時，輔助熱源自動啟動運(yùn)行為水加溫，水溫達(dá)到設(shè)定溫度后自動關(guān)閉。 在本設(shè)計(jì)中供水水箱主要作用是為天陽能集熱器的熱水箱和混合水箱進(jìn)行供水，當(dāng)太陽能集熱器中的水位低于設(shè)定水位時打開大水泵及控制閥門對集熱器進(jìn)行供水知道水位達(dá)到太陽能熱水器水位的上限值。當(dāng)混合水箱的水溫溫度高于設(shè)定值時需要儲水箱對保溫水箱進(jìn)行供水直到溫度達(dá)到要求為止。為了防止熱水水箱水位過高或者過低需要對熱水水箱水位進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求熱水水箱水位要保持在上限值與下限值之間。 混合水箱是為了用戶提供合適的使用水溫需

12、要對其液位進(jìn)行控制其控制。 溫度控制系統(tǒng)在本設(shè)計(jì)中是非常重要的一部分，影響溫度變化的因素也特別的多。在本設(shè)計(jì)中采用串級控制來控制溫度是溫度恒定在50攝氏度。 太陽能熱水系統(tǒng)作為環(huán)保節(jié)能的優(yōu)秀產(chǎn)品雖然具有不可替代的優(yōu)勢,但是由于自然條件的制(如在冬季或連續(xù)陰雨天產(chǎn)熱水量較低時),為保證正常的供應(yīng)熱水,還要選擇適當(dāng)輔助熱源設(shè)備。在太陽光照不足時由于熱水器中產(chǎn)生的熱水溫度與冷水混合后的溫度不能達(dá)到供給用戶的溫度這是為了保證供水溫度需要啟動加熱器對混合水箱中的水進(jìn)行加熱來進(jìn)行加熱達(dá)到供水溫度。 為了使冷熱水得到充分的混合進(jìn)而能夠迅速的達(dá)到用戶使用溫度，在混合水箱中安裝一個電動攪拌器，這樣能夠使冷

13、水與熱水充分混合。 壓力控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)是一個簡單的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個完整的過程控制系統(tǒng)圖一般有調(diào)節(jié)器（控制器）、執(zhí)行器、被控過程和測量變送器四個環(huán)節(jié)。其中調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器和測量變送器都屬于檢測控制儀表，所以，也可以認(rèn)為?，過程控制系統(tǒng)?=?檢測和控制儀表?+?被控過程。 1.4.3 硬件電路設(shè)計(jì)與器件選型 詳見系統(tǒng)方案 1.4.4 總結(jié) 本設(shè)計(jì)方案在太陽能供熱行業(yè)的控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國中小城市太陽能供熱的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套以溫度自動控制技術(shù)和變頻恒壓供水為基礎(chǔ)的太陽能集中供熱自動控制系統(tǒng)。 ? 在本設(shè)計(jì)中，主體分為3部分，溫度控制部分、壓力控制

14、部分，液位控制部分以及三個控制對象的銜接。在三個控制對象中對于溫度的控制相對比較難因?yàn)橛绊憸囟鹊淖兓臄_動很多，在本系統(tǒng)中采用數(shù)字PID調(diào)節(jié)的方式對溫度進(jìn)行精確控制并同時附加電加熱器進(jìn)而是溫度能夠更容易的達(dá)到設(shè)定溫度。電加熱器可能不是最經(jīng)濟(jì)的加熱方式但采用電加熱的方式是最簡單也是最容易控制的一種加熱方式是最適合本設(shè)計(jì)的加熱方式。壓力控制采用變頻恒壓供水方式在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率f來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速n，從而改變水泵性能曲線得以實(shí)現(xiàn)的。分析水泵工況點(diǎn)節(jié)流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)能耗比較圖，可以看出利用變頻調(diào)速實(shí)現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與恒速泵供水方式中用閘閥增加阻力的節(jié)流方式相比，在一定程度上可以減少能量損耗，能夠明顯節(jié)能。水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。 第 9 頁 共 9 頁 免責(zé)聲明：圖文來源于網(wǎng)絡(luò)搜集，版權(quán)歸原作者所以 若侵犯了您的合法權(quán)益，請作者與本上傳人聯(lián)系，我們將及時更正刪除。