太阳能供暖系统设计与安装PDF电子书下载

第1章 太阳能供暖概述 1

1.1太阳能是未来世界的主要能源 1

1.2太阳能发展的3个阶段 2

1.3我国冬季采暖现状 3

1.3.1我国建筑采暖能耗 3

1.3.2建筑采暖用能现状 3

1.4太阳能——城乡低层建筑供暖的必然选择 4

1.5太阳能供暖的技术和经济分析 6

1.5.1太阳能供热采暖的技术可行性 6

1.5.2太阳能供热采暖的经济可行性 9

1.6太阳能供暖的现状和基本流程 11

1.6.1太阳能供暖的现状 11

1.6.2太阳能主动式采暖的基本流程 12

1.7太阳能供暖与普通热水工程的区别 13

1.7.1应用的目的和客户不同 13

1.7.2使用时间不同 13

1.7.3集热温度不同 14

1.7.4对储存能量的要求不同 14

1.7.5系统设计不同 15

1.7.6管理维护方式不同 15

1.7.7对集热效果、系统效益的要求不同 16

第2章 太阳辐射能和集热器面积计算 18

2.1太阳辐射能 18

2.1.1太阳辐射能简介 18

2.1.2太阳常数 19

2.1.3太阳能资源的特点 19

2.2太阳光谱分布和太阳能的吸收 20

2.2.1太阳辐射光谱 20

2.2.2太阳光谱的吸收、反射和透过 22

2.3大气透明度 22

2.3.1到达地球表面上的太阳辐射能 22

2.3.2直接辐射和散射辐射 23

2.3.3大气层对太阳辐射的衰减作用 23

2.3.4大气质量 24

2.4我国太阳能资源的分布 25

2.5太阳能集热器面积的一般计算方法 27

2.5.1供暖保证率 27

2.5.2采热负荷计算 28

2.5.3太阳能集热器面积 29

2.6太阳能直接供暖系统集热器面积的确定 30

2.7有辅助热源的采暖系统太阳能集热面积的计算 31

2.7.1电辅助热源 31

2.7.2热泵 31

2.7.3燃气锅炉 32

2.7.4柴草锅炉 32

2.7.5煤锅炉 32

2.8有能量储存系统的太阳能集热面积的确定 33

第3章 太阳视运动规律和太阳能集热器安装角度 35

3.1球面三角基本知识 35

3.1.1球面几何的一些概念 35

3.1.2球面三角形边角关系 37

3.2地球的公转和赤纬角 37

3.3太阳的周日视运动 40

3.3.1天球坐标系 40

3.3.2太阳视运动的轨道 41

3.4太阳视运动的解析表达式 43

3.4.1地平坐标系 43

3.4.2赤道坐标系 44

3.4.3太阳视运动的解析表达式 45

3.5我国太阳周日视运动规律 46

3.6太阳时与时钟的换算 50

3.6.1真太阳时和平太阳时 50

3.6.2真太阳时和时钟 51

3.7太阳能集热器安装倾角的确定 52

3.7.1集热器的安装角度 52

3.7.2太阳能集热器方位角的确定 55

3.7.3太阳能集热器安装的前后间距 56

第4章 太阳能的吸收、传输和储存 57

4.1传热学基础知识 57

4.1.1温度和热量 57

4.1.2比热容和热量计算 58

4.1.3热力学基本定律 58

4.1.4热量传递的基本方式 59

4.2热传递在太阳能采暖上的应用举例 66

4.2.1提高器件热传递能力，增强换热功能 66

4.2.2抑制传热功能，提高设施的隔热保温性能 66

4.3传热介质 68

4.3.1水 69

4.3.2空气 69

4.3.3液态有机物 70

4.3.4盐类的水合物、水溶液 71

4.3.5金属 71

4.3.6土壤 71

4.3.7相变换热 72

4.4能量储存概述 72

4.4.1蓄电池 72

4.4.2抽水储能 72

4.4.3飞轮储能 73

4.4.4超导线圈储存电能 73

4.4.5化学储能 73

4.4.6相变储热 73

4.4.7显热储存 74

4.5潜热储存 74

4.5.1相变储能的优点 74

4.5.2相变储能技术在建筑采暖上的应用 74

4.5.3相变储热材料的特性要求 75

4.5.4常用的无机盐水化物作相变储热材料 76

4.5.5分层问题（晶液分离）及解决途径 77

4.5.6“过冷”问题及解决办法 77

4.6房屋本身的显热储存 78

4.6.1房屋本身的储热功能 80

4.6.2房屋的储热、散热能力估算 81

4.7利用水箱作热储存 82

4.7.1利用水箱作夜间用热的半日储存 82

4.7.2利用水箱作隔日用热的整日储存 82

4.8地下热储存 83

4.8.1地下储存的基本原则 83

4.8.2几种基本地下储存方案分析 85

4.8.3储热总量的估算 86

4.8.4土壤储热性能分析 87

4.8.5集热器面积的确定 88

4.8.6普通家庭100m2左右的建筑面积采暖的短期地下热储存 90

4.8.7普通家庭100m2建筑面积采暖单水窖长期热储存 97

4.8.8 300m2建筑面积的二层小楼或小别墅采暖的长期热储存（7窖阵列地下储存） 100

4.8.9阵列式多孔窖大规模长期热储存系统 104

4.8.10小水窖阵列式地下储存的改进设计 106

4.8.11 6个300m2二层别墅小楼储热系统 108

4.8.12长期大规模地下储热系统的一般设计计算方法 111

4.8.13地下储热系统的建造技术 115

4.9冷量储存和土壤能的直接利用 116

4.9.1冷量储存 116

4.9.2土壤能的直接利用 117

4.10土壤储能和土壤能利用的技术评价及其经济、社会意义 118

4.10.1技术评价 118

4.10.2太阳能地下热储存的技术评价和经济、社会意义 120

第5章 被动式太阳房 122

5.1主动式和被动式太阳能采暖 122

5.1.1主动式太阳能采暖 122

5.1.2被动式太阳房 123

5.1.3被动式太阳房的分类 125

5.2被动式太阳房的设计 127

5.2.1太阳房的建设地点、朝向和房间距的确定 127

5.2.2太阳房的墙体设计 130

5.2.3空气集热器 132

5.2.4窗、门的设计 134

5.2.5屋顶保温设计 137

5.2.6地面保温设计 137

5.2.7其他 137

5.3被动式和主动式采暖相结合 138

5.3.1被动式采暖和主动式采暖的共同处 138

5.3.2被动式采暖和主动式采暖的差异 139

第6章 采暖用太阳能集热器 141

6.1平板型太阳能集热器 142

6.1.1产品分类 142

6.1.2平板型太阳能集热器技术要求 145

6.1.3太阳能空气集热器 146

6.1.4铜铝复合循环式集热器 147

6.2真空管型太阳能集热器 148

6.2.1产品分类 148

6.2.2真空管型太阳能集热器技术要求 150

6.2.3全玻璃真空管集热器 150

6.2.4玻璃—金属真空集热管 152

6.2.5热管真空管集热器 153

6.2.6聚光型真空管集热器 155

6.3采暖用集热器的选择 156

第7章 太阳能聚光器 157

7.1光的反射定律 157

7.2抛物线 158

7.2.1什么是抛物线 159

7.2.2抛物线为什么能聚光 159

7.2.3聚光比 160

7.3其他几种几何形状的聚光分析 162

7.3.1圆聚光分析 163

7.3.2菲涅尔反射镜聚光（平板聚光器） 163

7.3.3钻进去就出不来——渐开线聚光器 164

7.4 CPC复合抛物面聚光集热器 166

7.4.1结构原理 166

7.4.2收集角和聚光比 168

7.4.3收集角和日收集时间 168

7.4.4聚光器安装倾角的确定和调节 170

7.5一种高使用价值的聚光器——单抛物柱面聚光集热器（SPC） 171

7.5.1单抛物面SPC和复合抛物面CPC 171

7.5.2聚光原理 聚光比 172

7.5.3收集时间 172

7.5.4固定式采暖用槽式聚光器 173

7.5.5半固定式槽型聚光器（可调倾角） 177

7.5.6太阳能开水器 179

7.5.7太阳能热水、开水、炊事联合装置 180

7.6太阳能光电、光热联合系统 182

7.6.1普通太阳能光热、光电联合装置 182

7.6.2真空管光电、光热组合元件 182

7.7聚光发电简介 183

7.7.1太阳能槽式热发电系统 184

7.7.2太阳能塔式热发电系统 184

7.7.3太阳能碟式热发电系统 184

第8章 房屋围护结构和室内换热系统的热工计算 187

8.1室内外空气计算参数 187

8.1.1室外空气计算参数 187

8.1.2室内空气计算参数 188

8.2建筑热负荷的组成及分析 189

8.2.1围护结构的基本耗热量 189

8.2.2围护结构的附加耗热量 190

8.3门窗缝隙渗入冷空气的耗热量 191

8.4建筑围护结构的改进 192

8.4.1减少空气渗透 192

8.4.2建筑围护结构的绝缘 192

8.5地板辐射换热系统 193

8.5.1工程示例 194

8.5.2设计参数 194

8.5.3采暖热负荷计算 194

8.5.4确定管道间距 196

8.5.5系统设计 198

8.5.6施工及验收 199

8.6散热器设计计算 200

8.6.1散热器性能评价指标 200

8.6.2散热器的种类 201

8.6.3散热器的选择、布置 201

8.6.4散热器的计算 202

8.7空气换热器换热系统 202

8.7.1暖风机 203

8.7.2风机盘管 203

第9章 辅助热源 205

9.1辅助电加热系统 205

9.1.1辅助电加热系统的组成 205

9.1.2控制装置 206

9.1.3辅助电加热的安装 207

9.2热泵 207

9.2.1热泵热水器的工作原理 208

9.2.2热泵的选择和安装 209

9.3生物质能 210

9.3.1生物质能的优势 210

9.3.2生物质的能源特性 211

9.3.3生物质致密化加工 213

9.3.4生物质压块燃烧炉 216

9.3.5生物质压块的技术优势和待解决的问题 217

9.3.6秸秆气化炉 218

9.3.7直燃式生物质半气化炉 220

9.3.8太阳能与生物质能的互补及采暖流程 222

9.4其他辅助热源 223

9.4.1燃煤锅炉 223

9.4.2燃油和燃气锅炉 224

第10章 集热器阵列和系统控制 225

10.1流体力学基础知识 225

10.1.1液体内部的压强 225

10.1.2管内液体的流动 227

10.1.3管道阻力的计算 229

10.2自然循环 230

10.2.1自然循环的动力——压头 230

10.2.2自然循环产生的必要条件——排气 231

10.2.3水箱高度 233

10.2.4强制循环 234

10.2.5正压运行和负压运行 235

10.3太阳能集热器的串联和并联 236

10.3.1 3种基本连接方式 236

10.3.2串联管路分析 237

10.3.3并联管路分析 239

10.3.4混联系统分析 240

10.3.5竖排真空管模块的串并联 244

10.3.6排列方式的选择 245

10.4控制系统 245

10.4.1循环泵的温差自动控制 246

10.4.2定温自动控制 246

10.4.3循环泵的定时自动控制 247

10.4.4定温放水系统 247

10.4.5变流量控制系统 248

10.4.6水箱水位的控制 251

第11章 供暖系统的设计与安装 253

11.1系统设计程序 253

11.1.1集热器面积的确定 253

11.1.2集热器类型的确定 254

11.1.3安装角度 255

11.1.4集热器阵列的设计 256

11.1.5房屋的设计或改造 257

11.1.6室内散热系统的确定 258

11.1.7辅助热源的选择设计 258

11.1.8储能系统设计 259

11.2夏季热量过剩问题的解决方法 260

11.2.1夏季热量过剩问题制约着太阳能供暖的发展 260

11.2.2覆盖法 261

11.2.3最佳倾角法 261

11.2.4采用聚光器法 261

11.2.5生产开水法 262

11.2.6夏季地下储存太阳能 263

11.2.7太阳能制冷 263

11.3系统运行可靠性解决途径 264

11.3.1稳定可靠的“傻瓜式”运行系统的必要性 264

11.3.2采用完善的具有“代偿性”的循环系统 265

11.3.3其他几种防护措施 266

11.4太阳能供暖的基本循环系统 268

11.4.1集热器—散热器系统 268

11.4.2集热器—储热水箱—散热器系统 269

11.4.3集热器—辅助热源—散热器系统 269

11.4.4集热器—水箱—辅助热源—散热器系统 270

11.4.5集热器—地下储热—散热器系统 270

11.4.6集热器—水箱—地下储热—散热器系统 271

11.5集热器—水箱—地暖循环系统 271

11.5.1集热器—水箱—地暖单泵单循环系统 271

11.5.2集热器—水箱—地暖双循环系统 274

11.6地下水窖储存系统 276

11.6.1地下水窖储存系统基本循环水路分析 276

11.6.2（水窖储热系统）循环泵的不同安装法 279

11.7太阳能集热器—储水箱—储水窖—地暖联合循环系统 282

11.7.1三泵循环系统 282

11.7.2双泵循环系统 285

11.8夏季产开水和简易制冷系统 288

11.8.1夏季产开水系统 288

11.8.2简易制冷系统 289

11.9辅助热源系统 290

11.9.1电辅助加热系统 290

11.9.2锅炉辅助加热系统 290

11.9.3热泵辅助加热系统 291

11.10几种循环系统设计例举 292

11.10.1 40㎡集热器、120㎡建筑面积热泵加热系统的设计 292

11.10.2 20㎡聚光集热器、100㎡建筑面积多用炉辅助加热系统的设计 294

11.10.3 300㎡建筑面积二层小楼地下储热系统设计 297

附录 301