太阳能电池选型（共3篇）
太阳能电池选型 篇1
1 概述
地铁车辆电气系统设计中, 蓄电池组参数的确定及电池箱的设计是电气系统中一个比较重要的子系统。在地铁车辆特殊的运营模式下, 作为紧急负载供电电源, 蓄电池主要功能如下:
1.1 车辆在运行过程中在列车启动前激活各控制系统, 同时为辅助逆变器提供控制电源。在线路电网无网压或带充电机的辅助逆变器全故障不工作情况下, 蓄电池为车上应急照明、与安全有关的网络控制系统、车辆的全部通信设备 (包括PIDS、广播、无线电等) 以及紧急通风设备、门控设备等提供紧急供电电源, 维持规定的紧急供电时间, 满足乘客安全逃生与供电需求。
1.2 在降弓状态下为地铁车辆DC110V (以B型地铁为例) 控制电路、照明、网络控制系统、PIDS系统等低压设备提供DC110V电源, 保证地铁车辆升弓并投入工作。
1.3 地铁车辆正常运行中, 蓄电池和辅助逆变器的充电机共同为DC110V控制母线供电, 起到滤波作用, 降低控制母线电源的纹波系数, 提高母线电源的质量。
因此, 正确选用蓄电池型号、组个数、确定其参数, 对地铁车辆辅助供电系统的设计有重要的意义。
2 蓄电池选型原则
地铁车辆蓄电池的选型一般遵循以下步骤:
2.1 按照车辆采购要求计算紧急工况下直流负载的总功率。
2.2 选取符合要求的蓄电池类型, 并依照业主当地的气候条件和合同要求确定所选蓄电池的温度补偿系数、老化效率和充电效率。
2.3 计算所选蓄电池的实际所需容量, 确保在其使用寿命终止时能够满足合同要求。
紧急负载是地铁车辆在运营过程中最大的110V直流负载。紧急状态下完全由蓄电池供电, 一般要求供电维持时间为45min。在选型时, 首先应计算地铁车辆紧急负载功率, 然后根据该功率的大小、地铁车辆的运用条件、电池的性能参数等条件计算蓄电池的容量。按照具体型式的电池性能参数计算出电池组的容量数据.结合电池组对地铁车辆运用条件 (如温度、湿度、抗震、耐过充过放、与110V直流电源的匹配、可维护性、环境保护、人身安全、体积、质量等) 的适应性进行比较.确定最适合的电池容量值。
3 蓄电池容量计算
蓄电池计算容量主要取决于车辆在紧急工况下, 应急用电设备的总功率和应急供电的总时间, 再结合蓄电池自身低温修正系数及放电深度等因素, 最后对计算结果进行修正。
3.1 车辆紧急工况下用电设备总功率统计 (参考某B型车项目)
在45min内持续为以下应急负载供电:全部紧急照明、全部头灯和尾灯、所有与安全有关的控制系统、全部通信设备 (包括列车广播、车载无线电等) 、客室紧急通风、所有客室侧门的一次开关。供电45min后蓄电池的电量足以使列车再次启动。紧急负载功率参数如表1。
考虑DC110V/DC24V变换器的变换效率η约为0.85, 若折合为DC110V的功率为:0.46k W/0.85=0.54 k W
3.2 车载蓄电池总容量计算
式中:P-蓄电池所带负载总功率, W;U-直流系统额定电压, V;T-应急时间, h。
蓄电池单节浮充电压为:1.45V~1.55V取1.55V
DC110V电压范围为:77V~121V取121V
蓄电池单体额定电压:1.2V
蓄电池单体放电终止电压:不大于1.05V
蓄电池单体放电平均电压: (1.2+1.05) /2=1.125V
因为每组所需蓄电池数量的确定还需考虑其他因素, 所以不能简单地确定为110÷1.2=91节。
根据电气设计经验, 并咨询国内资深蓄电池设计师, 认为按照下述公式进行浮充蓄电池数量的选择是比较合理的:
Ni=Uc/Uj=121/1.55=78.06, 所以蓄电池取78只。
式中:Ni-蓄电池数量, 节;Uc-车辆低压系统允许最大电压, V;Uj-单节蓄电池浮充电压, 碱性蓄电池取Uj=1.55V/节;
整个蓄电池组额定电压为:1.125V×78=87.75V。
但是如果按此数量设计, 则蓄电池组总体电压偏低, 一旦充电机停止工作, 仅靠蓄电池供电, 用电时间不长, 可能使车上欠压保护动作, 造成车上检测系统工作的错误, 带来不必要的损失。作为修正, 增加2节蓄电池, 同时适当提高充电机的充电电压U。这样, U= (1.45~1.55) ×80=116~124, 取较高的124V作为充电电压。因此, 每组蓄电池数量为80节, 则蓄电池组电压为:
蓄电池组额定电压:1.125×80=90V
浮充电电压:1.45×80=116V
放电终止电压:1.05×80=84V
蓄电池组的浮充电电压略小于辅助逆变器的充电机输出电压, 这与充电系统的输出电压是匹配的。
蓄电池放电电流为:I=P/U= (22.776+0.54) /90=259.1A
根据地铁车辆应急供电要求, T=45分钟, 即0.75h, 这样计算, C0=194.325Ah
在应急工况下, 列车侧门开/关一次, 负载瞬时为17.6KW, 开/关门一次时间最多T=10s,
蓄电池电压取放电终止电压84V, 则开/关门一次实际需要消耗蓄电池的容量为:
在紧急工况下, 列车受电弓升/降弓一次, 升/降弓瞬间负载为P4=0.8k W, 升弓一次使用时间最多为8s, 降弓一次使用时间最多为7s, T=15s;蓄电池电压取放电终止电压84V, 则在应急工况下, 受电弓升/降一次实际需要消耗的蓄电池的容量为:
对于蓄电池实际所需容量Cj (单位:Ah) , 应考虑各种因素进行修正, 其计算公式为:
式中:λ1-温度修正系数, 取λ1=0.9;λ2-充电效率, 取λ2=0.9;λ3-蓄电池老化系数, 取λ3=0.8;λ4-蓄电池大容量放电系数, 取λ4=0.9;
因此, 列车蓄电池总容量确定为333.205Ah。考虑到蓄电池容量要有10%冗余, 列车一般选用两组容量为180Ah的中倍率、免维护蓄电池, 每蓄电池组含80节, 作为应急直流电源。
4 确定蓄电池类型
4.1 酸性蓄电池和碱性蓄电池的性能比较
目前在铁路机车、客车上普遍使用的蓄电池有2种:一种是阀控式密封铅酸蓄电池, 一种是少维护镉镍碱性蓄电池。与铁路上传统的富液式酸性蓄电池及铁壳普通镉镍碱性蓄电池相比, 它们都具有使用寿命长、少维护、不漏液、终身无需换液等优点, 但其整体性能有所不同, 见表2
4.2 镉镍碱性蓄电池的优势
由上表可以看出, 要获得同等电压等级, 铅酸蓄电池所需总数量较少, 因而占用较小的空间, 但镉镍碱性蓄电池在快充能力、放电深度、使用寿命、低温性能和可靠性方面具有更明显的优势。在地铁车辆实际运营中, 蓄电池组的可靠性尤为重要。
4.2.1 耐过充、过放电能力
辅助逆变器 (带充电机) 对蓄电池的充电方式为恒压限流式, 铅酸蓄电池允许的充电、放电电流较小 (最高0.3C10A) , 长期以大电流反复充电会造成蓄电池的慢性损伤;镉镍碱性蓄电池则较能耐大电流充电 (最高1C5A) , 同时比铅酸蓄电池能耐大电流放电。车辆在检修时极有可能造成蓄电池亏电, 这将对铅酸蓄电池造成极大的损害, 而镉镍碱性蓄电池即使亏电至电压为零也能恢复正常使用。
4.2.2 适应环境能力
镉镍碱性蓄电池的一个突出优点是低温特性好, 在-40℃的环境温度下, 电池容量仅减少40%~50%;而酸性蓄电池在-40℃的环境温度下, 蓄电池容量会减少到25%。某些铁路局的轨检车技术条件中明确要求整车使用环境为-40℃~50℃, 因此从耐低温性能考虑, 宜选用碱性蓄电池。在耐高温方面, 2种蓄电池的差异有:由于2种蓄电池的化学原理不同, 阀控式密封酸性蓄电池不能通过失水的方式散发热量, 在过充电时, 充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用, 可能导致蓄电池热失控, 电池的外壳会起包、漏气;镉镍碱性蓄电池不存在热失控的现象。
4.2.3 带故障运行能力
如果某节铅酸蓄电池因热失控而损坏, 相当于这节蓄电池开路, 这时整个蓄电池组相当于开路, 会失去作用。如果某节蓄电池由于误接或其他原因造成短路, 由于电池组少了一节蓄电池, 造成蓄电池组的其他蓄电池上的浮充电压接近于最高限压值 (2.4V) , 而这些蓄电池的浮充电压并不是完全相等, 一旦某节蓄电池上的浮充电压超过最高限压值, 这节蓄电池就会很快发生热失控现象, 如此将产生连锁
反应, 损坏所有蓄电池。
由于镉镍碱性蓄电池不存在热失控现象, 因此一般不可能出现单节蓄电池开路的情况。如果某节蓄电池由于误接或其他原因造成短路, 相当于整个蓄电池组少了一节电池, 由于碱性蓄电池的浮充电压范围较宽, 因此对蓄电池没有影响, 而蓄电池组的电压也只是下降1V~1.2V, 仍然可以维持故障运行。
4.2.4 蓄电池寿命
循环试验数据显示, 镉镍碱性蓄电池的循环寿命是阀控式密封铅酸蓄电池的1.5倍~2倍。从以上几方面综合考虑, 镉镍碱性蓄电池更为优越。同时, 通过初步统计目前在运营的各地铁项目, 车辆配置碱性蓄电池的项目明显比配置酸性蓄电池的项目多。
5 蓄电池的排布方式
从车辆厂实际生产的角度来说, 车载蓄电池的排布方式也很重要, 这直接影响着蓄电池箱的结构和安装方式。考虑到蓄电池箱为车下吊挂安装方式, 蓄电池箱的可操作性, 我们一般采用如下排布方式。
6 蓄电池特性曲线
蓄电池的充电方式对蓄电池寿命影响最大, 通常, 我们按照IU特性进行充电。
首先蓄电池充电器以最大的充电电流 (1.5I5-2I5) 对蓄电池进行恒流充电 (恒流方式) , 直到电压达到U1。随后蓄电池充电机以恒压U1对蓄电池充电 (电流值减小) .当蓄电池充电机检测到蓄电池温度T>TA时, 充电电压限制值为U4, 即充电终止电压。
如果充电电流下降到0.2I5-0.8I5, 充电机将从恒定的充电电压U1转换为恒定值U2持续充电, 同时充电电流持续下降 (限压方式) 。
如果蓄电池电压过低, 低于U3, 蓄电池充电器将又回到第一步均衡充电。如果有蓄电池内的温度传感器导线松断, 充电机将继续充电, 以校准电压为温度为TA时的电压值 (浮充电方式) 。
蓄电池在环境温度25℃时的充放电曲线如下图:
可以看出, 以0.2C5即40A的电流放电, 放电至终止电压1.05V, 放电深度可达90%。
结语
碱性蓄电池比酸性蓄电池具有更多的优势, 目前很多地铁项目采用免维护镉镍碱性蓄电池, 采用串并联混合的连接方式, 可以满足地铁车辆特殊应急要求。
摘要：蓄电池在地铁车辆辅助供电系统中是一个重要设备, 它作为列车控制设备和各种应急照明的备用电源, 保障列车主要控制系统的安全、稳定。本文对蓄电池容量、类型以及蓄电池组电压、组个数等参数进行了详细论述, 为地铁车辆蓄电池组的选型提供参考。
关键词：蓄电池,地铁车辆,蓄电池容量,选型
参考文献
[1]朱品才.阀控式密封铅酸蓄电池的运行与维护[M].人民邮电出版社, 2006.
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[4]IEC60623-2001, 开口镉镍方形可充电单体电池[S].
太阳能电池选型 篇2
关键词：海洋平台,蓄电池,容量计算
海洋平台一般离陆地较远，有自身独立的电站及配电系统，当平台自身电力系统发生故障或平台黑启动时，蓄电池是支持平台重要设备运行的唯一后备电源。
同时，海洋平台上生产流程、油气处理系统和消防系统等的所有数据和信息都是由中央控制系统和火气控制系统来控制、处理、分析和储存，如果这些设备在运行的过程中突然停电的话，中央控制系统和火气控制系统存储的数据和信息就会丢失，更严重的是，正在生产的海上油气田将会处于严重的失控状态或发生重大事故。
由此可见，蓄电池是海上平台电力系统中的重要组成部分，正确合理的进行蓄电池选型设计对海洋平台安全运行具有重要意义。
1 蓄电池的选型
海洋平台常用的蓄电池包括铅酸蓄电池和镍镉蓄电池两类，其中常用的铅酸蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)，常用的镍镉蓄电池有袋式极板和烧结极板镍镉电池，纤维极板镍镉电池(FNC)偶有应用。
1)阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)：蓄电池正常使用时保持气密和液密状态，当内部气压超过预订值时，安全阀自动开启，释放气体，当内部气压降低后安全阀自动闭合，同时防止外部空气进入蓄电池内部，使其密封。蓄电池在使用寿命期限内无需补加电解液。
2)袋式极板镍镉蓄电池是目前最成熟的镍镉电池。其结构坚固，能承受过充、反极及短路等滥用和基本不需维护的优点。袋式极板电池的极板分成三种厚度，高倍率设计采用薄极板，适用于高放电率;低倍率设计采用厚极板，适用于长时间放电;中等倍率采用中等厚度的极板，适用于在中放电率下较长时间放电。
3)烧结极板镍镉蓄电池：烧结式极板由很薄的有微孔的金属板构成，将镍薄片烧结在上面，在镍薄片与镍薄片之间的空间注入且填满活性物质。这种设计确保了活性物质和传导结构的良好接触，并且因为这些电极是非常薄的，它们可以在容量一定的情况下产生一种很高的电极表面，形成很好地大电流放电特性。烧结式电池适用于高功率型应用，如发动机启动。
4)纤维极板镍镉电池(FNC)：它的核心是三维镀镍纤维矩阵结构极板，增加了活性物质载入量和利用率，其极大的允许弹性也使其能达到很长的循环使用寿命。改善了低温性能，降低了充电系数，显著提高了功率性能，在海洋平台低温环境中得到了应用。
铅酸蓄电池在海洋平台作为UPS系统后备电源和柴油机启动电源已经应用多年，可靠性较高，价格低廉，容量可选择较大。但铅酸蓄电池也存在一些明显的缺点：
寿命较短(5年～10年);温度性能差，温度相对基准温度(20℃)降低时，放电能力迅速下降;自放电电流较大，在室温20℃时，电池贮存一个月容量下降30%;浮充电流也较大，当浮充电压为(2.15～2.25) V时，浮充电流为(5～10) mA/AH。自放电电流较大，是引起蓄电池运行复杂化的一个主要原因。
镉镍蓄电池的正极板是镍的氧化物(Nio H)，负极板为镉(Cd)，电解液为氢氧化钾(KOH)，正负极板之间的隔离物用热塑性塑料注射成栅状板。镉镍蓄电池体积小，工作电压平稳，运行维护简便;镉镍蓄电池的使用寿命长，可达15～20年，比铅酸蓄电池寿命长2～3倍;镉镍蓄电池自放电小，室温20℃时，贮存一个月，自放电容量损失11%～18%，浮充电运行时，浮充电压为(1.45～1.55) V时，浮充电流为(0.5～3) mA/AH，比铅酸蓄电池小很多，同时对过充电和过放电有较好的承受能力;另外镍镉电池受温度影响较小，低温和高温承受能力出色。但镍镉电池价格相对铅酸电池较高。
渤海海域建议使用纤维极板镍镉电池，提高低温下容量，降低电池间保温设计难度;气温较暖的东海和南海海域可以使用铅酸电池，但温度应控制在20摄氏度正负5度。镍镉电池可以在各海域广泛使用，但镍镉蓄电池按放电特性分低倍率、中倍率、高倍率三种，对于不同性质的负载，需选择合适放电特性的电池，对于海洋平台，导航系统应选用低倍率镍镉电池，UPS系统应选用中倍率镍镉电池，柴油机启动电池应选用高倍率镍镉电池。
2 蓄电池容量计算依据的标准
国外电池容量计算标准主要有“IEEEStd 485-1997 Recommended Practice for Sizing Lead-Acid Batteries for Stationary Applications”(适用于铅酸蓄电池)和“IEEE Std 1115-2000 IEEE Recommended Practice for Sizing Nickel-Cadmium Batteries for StationaryApplications”(适用于镍镉蓄电池)。
国内电池容量计算标准主要是“DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程”，其规范性引用文件为现行国家和行业有关标准，没有提到是否依据或等同于国际、国外标准。
3 IEEE电池容量计算标准
3.1 电池数量选择和电池终止放电电压确定
IEEE485和IEEE1115标准对电池数量选择从防止充电电压超过电池最大允许充电电压角度出发，然后根据系统最小电压计算出电池终止放电电压，计算公式如下：
3.2 蓄电池容量计算方法
IEEE标准对于铅酸蓄电池和镍镉蓄电池计算方法总体上是一致的，典型负荷-时间阶梯曲线如下图所示：
对于镍镉蓄电池容量计算公式如下：
所计算的最大容量即为应选蓄电池容量：
其中
F为电池容量;
AP为阶梯P的放电电流;
t为所计算阶梯持续时间;
Kt为蓄电池放电容量系数;
Tt为温度系数。
另外，如果有随机负荷，应单独计算出随机负荷需要的电池容量再与上面公式计算的结果叠加。
IEEE标准中提供了标准电池容量计算表格，计算时可根据负荷-时间曲线逐项填入，可方便计算出需要的电池容量。
4 DL/T5044-2004电池容量计算标准
4.1 电池数量选择和电池终止放电电压确定
根据DL/T5044-2004第7.1.1条规定，应根据单体电池正常浮充电压值和直流母线电压为1.05倍直流系统标称电压值来确定。计算公式如下：
单体蓄电池放电终止电压应根据直流系统中直流负荷允许的最低电压值和蓄电池个数来确定，但不得低于产品规定的最低允许电压值。计算公式如下：
其中：
Un直流系统标称电压;
Uf为单体蓄电池浮充电电压;
Um为蓄电池终止放电电压;
n为蓄电池个数。
4.2 蓄电池容量计算方法
DL/T5044-2004标准蓄电池容量计算方法有电压控制法和阶梯计算法两种。
4.2.1 电压控制法
计算公式如下：
其中：
Cc为蓄电池计算容量;
Csx为事故状态下需要的放电容量;
Kk为可靠系数;
Kcc为蓄电电池放电容量系数。
4.2.2 阶梯计算法
阶梯计算法首先按负荷阶梯分段予以计算，取其中计算容量最大者;当有随机负荷时，随机负荷单独计算所需容量，并叠加在第一阶段以外的计算容量最大的放电阶段，然后与第一阶段选择计算容量比较后取其大者。与IEEE标准中计算方法类似，此处不再赘述。
5 不同计算标准之间的差异与联系
由以上可以看出，IEEE标准对于铅酸蓄电池和镍镉蓄电池计算方法总体上是一致的，标准计算表格也基本相同，DL/T5044-2004标准中的阶梯计算法与IEEE标准也是一致的，但电压控制法为DL/T5044-2004标准独有。海洋平台导航系统要求运行时间较长，负荷-时间阶梯曲线复杂，使用阶梯计算法过于繁琐，可以采用电压控制法进行容量计算。
5.1 蓄电池数量选择比较
IEEE1115标准对镉镍蓄电池数量选择方法与DL/T5044-2004标准总体是相同的，两者的区别主要在于对浮充电时允许的蓄电池组最高电压不同。DL/T5044-2004标准按105%Un考虑，主要是因为DL/T5044-2004主要针对变电所直流操作电源，更多的是出于满足直流供电设备额定电压的要求;IEEE1115按直流系统允许的最大电压考虑，这个最大电压主要决定于直流供电设备允许的最大电压。
5.2 i EEE标准中对于铅酸电池和镍镉电池寿命系数的选取
对于铅酸电池，IEEE485标准中规定电池寿命系数至少取1.25。因为一般认为当铅酸电池容量下降到标称容量的80%时，即到了铅酸电池的寿命“拐点”，随后铅酸电池的放电能力将急速下降，IEEE450标准中也建议当铅酸电池容量下降到标称容量的80%时应更换电池。
由于镍镉电池寿命较长，并没有类似铅酸电池的寿命“拐点”，故IEEE1115标准中并没有类似规定，镍镉电池寿命系数的选取应根据电池的设计使用寿命、使用温度、放电频率和深度等因素综合考虑来选取。
5.3 i EEE标准中对于铅酸电池和镍镉电池温度系数的选取
从IEEE485标准计算表格中可以看出，对于铅酸蓄电池，温度系数Ct作为整体被考虑，其选择仅与环境温度有关。而在IEEE1115标准中，温度系数Tt除与温度有关外，还与放电时间有关，所以在标准计算表格中，在不同的放电阶段，均需考虑不同的温度系数。
6 LW3-1项目电池容量计算步骤
6.1 负荷统计
本平台UPS负荷统计如下：
6.2 参数选择
参数选取如下所示：
寿命系数：1.1
设计裕量：1.08
电池类型：Ni-Cd
UPS直流侧电压范围：335V-495V
电池充电电压：1.55V
逆变器效率：94%
6.3 电池数量计算
电池数量=最大系统电压单个电池充电电压=495v1.55=319.4
选取319块。
电池放电终止电压=
6.4 容量计算
连续性负荷电流为：
利用IEEE标准计算表格计算如下：
计算结果如下：
电池数量：319块
电池终止放电电压：1.05V
电池容量：248AH
7 结语
作为海洋平台电力系统的重要组成部分，蓄电池的正确选型及使用对保证平台设施、人员安全有着至关重要的作用。我国海域富裕辽阔，各个海域环境条件相差很大，结合海洋平台的特殊环境，蓄电池的选型和容量计算要严格按照相关标准规范的规定。蓄电池组的使用环境决定我们不能忽视温度调整系数;蓄电池组的使用寿命决定我们不能忽视安全系数。同时要密切关注蓄电池的发展方向及最新技术，使之更好的为保证平台设备、人员安全的目标服务。
参考文献
[1]IEEE Std 485-1997 Recommended Practice for Sizing Lead-Acid Batteriesfor Stationary Applications[S].
[2]IEEE Std 1115-2000 IEEE Recommended Practice for SizingNickel-Cadmium Batteriesfor Stationary Applications[S].
[3]DL/T5044-2004电力工程直流系统设计技术规程[S].
[4]编写组.海洋石油工程设计指南[M].北京:石油工业出版社, 2007.
[5]龙军.浅谈印度某发电工程镉镍蓄电池选择计算[J].四川电力技术, 2012.
太阳能电池选型 篇3
太阳能集热器是利用太阳的辐射热量, 将水从低温加热到高温并利用的装置, 是一种热能产品。目前, 我国大力倡导环境保护和节约能源, 使得太阳能技术日趋完善, 随着人们环保意识及节能减排意识的不断加强, 其应用也越来越多。但在冬季寒冷天气 (尤其北方) 及夏季阴雨连绵的天气下, 热水温度一般达不到用户需求, 因此必然要考虑其辅助热源。从设计角度出发, 按经济利益分析, 推荐采用燃煤锅炉、燃油 (气) 锅炉作为辅助热源;从环境保护角度考虑, 推荐采用电能作为辅助热源。本项目根据业主的实际情况选用的辅助热源是:燃气锅炉。
二、概况
1、工程概况
吉林某地益信小区D栋宾馆共六层, 建筑面积5700平方米, 屋顶为坡屋面, 宾馆24小时用热水, 用于客房、餐厅、公共浴区等。冷水由小区泵房供水, 辅助热源来自燃气锅炉房。
2、设计参数
冷水平均温度10°C, 热水供应温度约50°C, 结合实际使用情况, 设计按热水消耗量20吨/日考虑。
三、太阳能集热器的选择
目前在太阳能热水工程中, 通常采用的太阳能集热器, 主要有平板型太阳能集热器、全玻璃真空管集热器、U型管式真空管集热器、热管式真空管集热器和直流式真空管集热器五种。
本项目根据当地的实际气候情况, 采用的太阳能集热器为全玻璃真空管集热器, 并在冬季寒冷天气及夏季阴雨连绵的天气下, 选择辅助热源——燃气锅炉房来满足用户对热水温度的需求。当室外温度满足热水供应温度需求时, 使用太阳能集热器;当室外温度不满足热水供应温度需求时, 使用辅助热源燃气锅炉, 通过汽水换热器将集热器的水加热至热水供应温度, 送至用户。这样, 既节省了燃气锅炉的燃料, 又达到了用户的热水供应温度。
四、太阳能集热器的系统流程图
五、太阳能集热器面积的确定
太阳能热水供应系统中, 太阳能集热器的面积应以热水系统的设计热负荷或根据实际情况确定的太阳能供热量作为基本依据, 并分析计算项目所在地单位面积的太阳能集热器平均每日有效得热量, 从而确定太阳能集热器的安装面积。
真空管集热器在日照17000KJ/m2·d条件下, 每平方米集热面, 当采用皇明专利三高管技术, 则春秋季产热水量70—90L/m 2·d;夏季产热水量100—120L/m2·d;冬季产热水量60—70L/m2·d。 (水温为40-60℃) 为保证系统全年使用, 特别是保证冬季的用水量, 本设计, 按60L/m2·d (水温40℃以上) , 则整个工程的集热器计算面积为333m2。
六、太阳能集热器的安装及联结
热水工程中, 太阳能集热器一般是固定角度安装, 本项目根据建筑结构形式, 太阳能集热器安装在坡屋面上, 朝向为正南方向;通化地区纬度42, 纬度较高, 冬季阳光与地平面夹角较小, 应使用倾角较大的太阳能热水器, 本设计选用50倾角的太阳能集热器, 保温储热水箱安装在顶层阁楼内。
集热器的联结方式有:串联、串并联、混联。一般小系统采用串联或串并联系统方式。对于串联或混联的情况, 必须在各并联回路装可调流量阀门, 保证各回路同程均匀得热。本工程采用皇明全玻璃真空联集管系统。
七、系统运行效果及节能效益分析
本系统自投运两年来, 用户反映良好, 无故障, 可以满足用户对热水供应的需求。
根据我国北方大部分地区的太阳辐照资料, 太阳能直接加热可满足热水系统全年60—80%的热量需求, 其余20—40%热量由太阳能辅助加热系统供应。在整个系统运行中, 集热器吸收的太阳能的利用率接近100%, 辅助加热的电力消耗只占系统总能耗的7—14%, 较常规能源的热水系统可至少节能85%以上。
八、结束语
随着太阳能技术的日趋完善, 其环保节能的热水系统形式, 越来越受到广大用户的欢迎。因此, 热水供应工程设计中如何正确选择太阳能集热器及系统形式, 显得尤为重要, 太阳能集热器选择得当, 在北方地区才能有更广泛的应用前景。
摘要：以工程为例介绍了太阳能集热器的种类、选型及应用, 并分析其节能效益。