论文总字数：16908字

摘 要

随着城市化进程的加快，高层住宅增多，壁挂式太阳能热水器因其便于在高层住宅安装而逐渐普及。当前中国城市化进程加快，高层住宅越来越多。由于建筑本身的限制，屋顶式太阳能热水器已经无法满足高层住宅的需求，壁挂式太阳能热水器便应运而生。相对于传统太阳能热水器安装在建筑楼顶，壁挂式太阳热水器则安装在建筑的南墙或阳台外侧。该设计可以让高层住户也能使用太阳能，同时由于输送热水的管路变短，管路热损失也大大减小。本文对壁挂式太阳能集热器的定义、意义、研究重点、研究状况进行了系统地介绍；再根据所给的已知数据，对某地区的壁挂式太阳能热水系统进行初步设计和选型；最后对壁挂式阳能热水器的发展未来进行了展望。

关键词：壁挂式 太阳能 热水器 热水系统

Design of Wall - mounted Solar Collector and its Hot Water System

Abstract

With the accelerated process of urbanization, high-rise residential increased, wall-mounted solar water heaters because of its ease of installation in high-rise residential and gradually popular. The current urbanization process in China to speed up, more and more high-rise residential. Due to the limitations of the building itself, roof solar water heaters have been unable to meet the needs of high-rise residential, wall-mounted solar water heaters came into being. Compared to traditional solar water heaters installed in the roof of the building, wall-mounted solar water heaters are installed in the south wall of the building or balcony outside. The design allows high-level residents can also use solar energy, while the pipeline due to the transmission of hot water, pipe heat loss is greatly reduced. In this paper, the definition, significance, research focus and research status of wall-mounted solar collectors are systematically introduced. Based on the known data, the wall-mounted solar hot water system is designed and selected. Finally, the future development of wall-mounted solar water heater is forecasted.

Keywords: wall-mounted;solar; water heater; hot water system

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪 论 1

1.1引言 1

1.2国外实验研究现状 1

1.3国内实验研究现状 2

1.4研究内容及手段 10

1.4.1研究内容 10

1.4.2研究手段 11

1.5研究意义与展望 11

第二章 壁挂式太阳能热水器热力计算 12

2.1设计参数及初步设计 12

2.2集热器面积计算 12

2.3储热水箱容积计算 13

2.4辅助加热量计算 13

2.5水泵的选型计算 14

2.5.1设计流量 14

2.5.2集热循环主管径计算 15

2.5.3水泵扬程的确定 15

2.6膨胀罐的选型计算 17

第三章 主要设备选型 19

3.1太阳能集热器 19

3.2水箱选型 20

3.2.1水箱参数 20

3.2.2水箱支架和底座 21

3.2.3太阳能储水箱开孔位置的设计 21

3.3水泵选型 23

3.4管道及保温 23

3.5膨胀罐型号 24

第四章 设备及附件的安装设计 25

4.1太阳能热水器的安装 25

4.2排气阀的安装 29

4.3试水阀和排污阀的安装 29

4.4温差控制器高温传感器探头的安装 29

4.5太阳能集热器的防冻 30

结 语 31

参考文献 32

致 谢 35

第一章 绪 论

1.1引言

太阳能第一次被人类使用，至今已有三千多年，人类开发太阳能距今也已有三百多年。从第一次工业革命开始以来，人类开始大量使用化石能源，这导致地球的化石能源储量逐渐减少，人类也被迫开始考虑一些新能源的开发和利用，而其中最重要的新能源就是太阳能。

此外，常规能源持续发展，必须得到人们的重视，剩余量继续下降，现在迫切需要开发和利用可再生能源。根据我国能源使用状况的分析，我国依旧是化石能源消耗的大国，如何实现国民经济快速提高成了非常突出的问题，所以开发新能源迫在眉睫。

我国逐渐走入小康社会，经济快速发展，很多高楼大厦拔地而起，在楼房越建越高的同时，老式的集热器与水箱一体的太阳能热水器往往不能满足高层建筑的需要，热水使用不足的问题日益突出。经过人们不断创新，一种新型的水箱与集热器分开的太阳能热水器问世，壁挂式太阳能热水器，如图1-1所示。

图1-1 壁挂式太阳能热水器

1.2国外实验研究现状

在国外，Pierrick Haurant、Christophe Ménézo、Patrick Dupeyrat^[1]对用于家庭热水光伏——热混合系统进行了研究，他们将家用热水系统与PV—T组件相结合，通过实验分析，计算出系统对太阳能的转化效率为44.5%，从而得出PV—T系统可以高效的将太阳能转化为有换为有用的电和热。

Alireza Hobbi、Kamran Siddiqui^[2]针对在寒冷地区的强制循环太阳能热水系统进行了优化设计，作者用TRNSYS软件对某些寒冷地区的热水系统进行模拟仿真，不断调整可优化的参数，如：集热器面积、集热器管内工质的浓度、管内工质的质量流量、水箱容积和高度、水管的长度、集热器盖板的材料和厚度等，最后使得强制循环太阳能热水系统处于最佳的工作状态。

Carlos Javier Porras-Prieto、Fernando R. Mazarro´n、Victoria de los Mozos、Jose ´ Luis Garc^[3]对水箱水温与热管真空管集热器之间的关系做了实验研究，作者通过对实验数据的分析研究，从而得出结论：水箱水温越高，连接管路的热损失越大，热管真空管集热器的效率降低，整个系统对太阳热辐射的吸收能力降低。

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