太阳能集热系统设计
本次设计任务为日产1吨热水一套太阳能集热系统色设计，包括以下几个方面：太阳能资源的介绍、太阳能的利用以及太阳能集热器发展现状；太阳能集热面积计算、循环流量计算、水泵管径以及集热器前后间距的计算，相关设备的选型。通过计算后，集热器面积为26.4 m2，主管径为DN50，电磁阀的口径为DN50，两组太阳能集热器前后排之间的距离为1.12 m，集热器选择4组辉煌产工程专用MB50G-φ58/1800，水泵选用德国威乐公司生产的水泵，集热系统选用辉煌太阳能专用PLC 控制器控制系统，辅助能源选择电加热系统。最后从太阳能集热系统年节能量和二氧化碳减排量的计算对太阳能集热系统的经济分析。关键词 太阳能，热水器，集热，系统设计目录
1 绪论 1
1.1 太阳能资源及分布 1
1.2 中国能源状况 1
1.3 太阳能的利用 2
1.4 太阳能集热器发展现状 2
1.5 本课题设计任务 3
2 太阳能集热系统设计 3
2.1 项目概况及要求 3
2.2 太阳能集热系统设计工艺流程图 4
2.3 方案设计依据及参数 4
2.3.1 方案设计标准 4
2.3.2 方案设计参数 5
2.3.3 热水设计参数 5
3 系统运行原理及说明 6
4 系统基本设计 8
5 太阳能热水系统设计计算 9
5.1 热水负荷量计算 9
5.2 系统直接集热面积计算 9
5.3 循环泵流量的计算 11
5.3.1 设计流量 11
5.3.2 主管径计算 11
5.3.3 补水电磁阀的计算 12
5.4 两组集热器前后间距计算 12
6 设备选型 13
6.1 太阳能集热器选型 13
6.2 水箱选型 14
6.3 水泵选型 14
6.4 控制系统 15
6.5 辅助能源选择 15
6.6 管道、配件、保温 16
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5.3.3 补水电磁阀的计算 12
5.4 两组集热器前后间距计算 12
6 设备选型 13
6.1 太阳能集热器选型 13
6.2 水箱选型 14
6.3 水泵选型 14
6.4 控制系统 15
6.5 辅助能源选择 15
6.6 管道、配件、保温 16
6.6.1 管道 16
6.6.2 保温层 16
7 系统安装 16
7.1 集热器安装 16
7.2 储热水箱安装 16
7.3 控制器的安装 17
8 太阳能集热系统的经济性分析 17
8.1 太阳能集热系统的年节能量 17
8.2 使用期内总节省费用 17
8.3 太阳能集热系统减排量 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 绪论
1．1 太阳能资源及分布
太阳能资源就是太阳辐射到地球表面的辐射能，是地球上最主要的能量来源。这是太阳内部内部持续不断进行的核聚变反应而产生的能量，虽然太阳辐射到地球大气层外界的能量仅仅是其总辐射能量的很少很少的一部分，，但其辐射能量确实很多的，已高达1.73×105 tw，即太阳每秒钟投射到地球上的能量相当5.9×106吨煤。根据目前太阳能产生核能的速率估算，其氢的储量足够维持600亿年，因此可以说太阳能是用之不尽，取之不竭的[1]。
中国位于北半球，幅员辽阔，南北跨度大，拥有丰富的太阳能资源，但由于受气候和分度的影响，中国太阳能资源分布相当不均匀，大致可以分为五类地区。
在人类文明发展的过程中，太阳能一直扮演者重要的角色，因为它与常规能源相比有许多独到之处，具有：广泛性、清洁性、分散性、间歇性、地区性、永久性的特点[2]。
1.2 中国能源状况
一直以来，能源作为一个国家国民经济发展的必须物，被每一个人所重视，被世界上各个国家所重视。在石油等化石燃料未被发现之前，人们主要的能量来源就是木材燃烧；等到了19世纪，随着工业革命的开始，内燃机等机器发展与广泛应用，人类的能源变为了煤、石油、天然气等化石能源。但是煤、石油、天然气作为不可再生能源，随着人类的大量开采使用很快就将用完。届时，人类就面临无能源可用的窘境[3]。因此，随着时代的发展，一次能源不断耗尽，发现和开发新能源将是人类现阶段发展所急需解决的一个问题。
随着改革开放的进行，工业发展迅速，国民经济也不断增长，已经跃居为世界第二大经济体。同时，我国对能源的需求也就越来越大，国内的开采的能源已经远远不能满足经济发展的要求，从上世纪末开始，中国已经成为了能源纯进口国，每年的能源进口量排在世界前列。根据相关专家的调研评估显示，随着经济的不断发展，我国的能源缺口量将会越来越大[4]。同时，因为煤、石油这些化石能源的大量使用，环境问题也变得越来越突出，酸雨、大气污染、雾霾等发生的越来越频繁，对人们的生活产生的影响越来越大。因此，寻找新的能源替代品来维持中国经济的持续增长，改善中国能源使用结构，已是非常必要的了，而这类的能源替代品必须具备：开发利用安全可靠，对环境不会产生破坏。
太阳能作为一种获得方便、无污染、可再生的清洁能源，将是我们的不二选择。
1.3 太阳能的利用
太阳能资源作为一种取之不竭，用之不竭的可再生能源，具有清洁 、无污染 等优点，开发和利用太阳能是我们的不二选择。
其实人类利用太阳能资源的历史悠久，可以追溯到人类起源的时候，不管是哪个地方的人类的祖先，都对太阳有极高的崇拜，因为太阳是所有能量的来源，对早期的农业生产影响重大。直到今天，我们更需要重新了解和认识太阳能，利用太阳能来改善我们的生活[5]。
太阳能的利用形式有很多种：
光—热的转换
这是最传统的一种利用方式，现阶段的技术水平相当成熟，并且价格低廉，应用相当广泛，应用最多的就是太阳能热水器。
（2）光—电的转换
这是20世纪的新的利用方法，通过硅晶片将收集的太阳能直接转换为电能加以利用。这个基于物理学的发展而产生，主要原理就是“光伏效应”。这种太阳能的利用方式，在近几十年发展相当迅速，应用也变得越来越广泛，从普通的家庭到企业都能看到对太阳能光伏发电的利用。
光化学利用
光化学利用虽然提出已经有几十年，但各种原因仍然处于研究阶段。它主要利用光化学反应，也就是通过光化学反应将太阳能转换成电能或者制氢的一个过程。
（4）光生物利用
1 绪论 1
1.1 太阳能资源及分布 1
1.2 中国能源状况 1
1.3 太阳能的利用 2
1.4 太阳能集热器发展现状 2
1.5 本课题设计任务 3
2 太阳能集热系统设计 3
2.1 项目概况及要求 3
2.2 太阳能集热系统设计工艺流程图 4
2.3 方案设计依据及参数 4
2.3.1 方案设计标准 4
2.3.2 方案设计参数 5
2.3.3 热水设计参数 5
3 系统运行原理及说明 6
4 系统基本设计 8
5 太阳能热水系统设计计算 9
5.1 热水负荷量计算 9
5.2 系统直接集热面积计算 9
5.3 循环泵流量的计算 11
5.3.1 设计流量 11
5.3.2 主管径计算 11
5.3.3 补水电磁阀的计算 12
5.4 两组集热器前后间距计算 12
6 设备选型 13
6.1 太阳能集热器选型 13
6.2 水箱选型 14
6.3 水泵选型 14
6.4 控制系统 15
6.5 辅助能源选择 15
6.6 管道、配件、保温 16
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
5.3.3 补水电磁阀的计算 12
5.4 两组集热器前后间距计算 12
6 设备选型 13
6.1 太阳能集热器选型 13
6.2 水箱选型 14
6.3 水泵选型 14
6.4 控制系统 15
6.5 辅助能源选择 15
6.6 管道、配件、保温 16
6.6.1 管道 16
6.6.2 保温层 16
7 系统安装 16
7.1 集热器安装 16
7.2 储热水箱安装 16
7.3 控制器的安装 17
8 太阳能集热系统的经济性分析 17
8.1 太阳能集热系统的年节能量 17
8.2 使用期内总节省费用 17
8.3 太阳能集热系统减排量 18
结论 19
致谢 20
参考文献 21
1 绪论
1．1 太阳能资源及分布
太阳能资源就是太阳辐射到地球表面的辐射能，是地球上最主要的能量来源。这是太阳内部内部持续不断进行的核聚变反应而产生的能量，虽然太阳辐射到地球大气层外界的能量仅仅是其总辐射能量的很少很少的一部分，，但其辐射能量确实很多的，已高达1.73×105 tw，即太阳每秒钟投射到地球上的能量相当5.9×106吨煤。根据目前太阳能产生核能的速率估算，其氢的储量足够维持600亿年，因此可以说太阳能是用之不尽，取之不竭的[1]。
中国位于北半球，幅员辽阔，南北跨度大，拥有丰富的太阳能资源，但由于受气候和分度的影响，中国太阳能资源分布相当不均匀，大致可以分为五类地区。
在人类文明发展的过程中，太阳能一直扮演者重要的角色，因为它与常规能源相比有许多独到之处，具有：广泛性、清洁性、分散性、间歇性、地区性、永久性的特点[2]。
1.2 中国能源状况
一直以来，能源作为一个国家国民经济发展的必须物，被每一个人所重视，被世界上各个国家所重视。在石油等化石燃料未被发现之前，人们主要的能量来源就是木材燃烧；等到了19世纪，随着工业革命的开始，内燃机等机器发展与广泛应用，人类的能源变为了煤、石油、天然气等化石能源。但是煤、石油、天然气作为不可再生能源，随着人类的大量开采使用很快就将用完。届时，人类就面临无能源可用的窘境[3]。因此，随着时代的发展，一次能源不断耗尽，发现和开发新能源将是人类现阶段发展所急需解决的一个问题。
随着改革开放的进行，工业发展迅速，国民经济也不断增长，已经跃居为世界第二大经济体。同时，我国对能源的需求也就越来越大，国内的开采的能源已经远远不能满足经济发展的要求，从上世纪末开始，中国已经成为了能源纯进口国，每年的能源进口量排在世界前列。根据相关专家的调研评估显示，随着经济的不断发展，我国的能源缺口量将会越来越大[4]。同时，因为煤、石油这些化石能源的大量使用，环境问题也变得越来越突出，酸雨、大气污染、雾霾等发生的越来越频繁，对人们的生活产生的影响越来越大。因此，寻找新的能源替代品来维持中国经济的持续增长，改善中国能源使用结构，已是非常必要的了，而这类的能源替代品必须具备：开发利用安全可靠，对环境不会产生破坏。
太阳能作为一种获得方便、无污染、可再生的清洁能源，将是我们的不二选择。
1.3 太阳能的利用
太阳能资源作为一种取之不竭，用之不竭的可再生能源，具有清洁 、无污染 等优点，开发和利用太阳能是我们的不二选择。
其实人类利用太阳能资源的历史悠久，可以追溯到人类起源的时候，不管是哪个地方的人类的祖先，都对太阳有极高的崇拜，因为太阳是所有能量的来源，对早期的农业生产影响重大。直到今天，我们更需要重新了解和认识太阳能，利用太阳能来改善我们的生活[5]。
太阳能的利用形式有很多种：
光—热的转换
这是最传统的一种利用方式，现阶段的技术水平相当成熟，并且价格低廉，应用相当广泛，应用最多的就是太阳能热水器。
（2）光—电的转换
这是20世纪的新的利用方法，通过硅晶片将收集的太阳能直接转换为电能加以利用。这个基于物理学的发展而产生，主要原理就是“光伏效应”。这种太阳能的利用方式，在近几十年发展相当迅速，应用也变得越来越广泛，从普通的家庭到企业都能看到对太阳能光伏发电的利用。
光化学利用
光化学利用虽然提出已经有几十年，但各种原因仍然处于研究阶段。它主要利用光化学反应，也就是通过光化学反应将太阳能转换成电能或者制氢的一个过程。
（4）光生物利用
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