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
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（°）。
（3）solar hour an gle
袂太阳时⾓
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
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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-lective 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lective 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）。
⼯质出⼝温度（t ）fluid outlet temperature 集热器出⼝处传热⼯质的温度。单位为绝对温度（K）。
⼯质平均温度（t m）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（t a）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
K）
对温度（
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(n) 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
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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
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
检验员资格证
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。一起同过窗1
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。
；直流式系统宜采⽤定温控制；直流式系统的温控器应有⽔
蒅强制循环系统宜采⽤温差控制
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
二年级好句摘抄器应能承受100C，精度为⼠20C ［3］。
羀2.2太阳集热器选型项羽本纪翻译>写景句子摘抄
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
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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、在采⽤⾼位卸压⽔箱的情况下可选
肅
薄、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。
