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第1章　概论 1

1.1　太阳能基础知识 1

1.1.1　地球的自转与公转 1

1.1.2　天球及天球坐标系 2

1.1.3　太阳角的计算 4

1.1.4　倾斜面上的太阳射线 4

1.1.5　太阳的周日视运动 5

1.1.6　太阳时与时差 6

1.1.7　地球大气层外的太阳辐射 8

1.1.8　地球表面的太阳辐射 9

1.1.9 中国的太阳能资源 12

1.2　太阳能集热器 13

1.2.1 太阳能集热器的分类 13

1.2.2　平板太阳能集热器 14

1.2.3　真空管太阳能集热器 18

1.2.4　空气太阳能集热器 24

1.3　太阳能利用概况 28

1.3.1 太阳能制冷空调系统 28

1.3.2　太阳能干燥系统 34

1.3.3　被动式太阳房 40

1.3.4　太阳能海水淡化系统 45

1.3.5　太阳能工业加热系统 50

1.3.6　太阳能热发电系统 52

第2章　太阳能热水系统 58

2.1 概述 58

2.2　太阳能热水系统的分类 58

2.2.1　按系统的特征进行分类 59

2.2.2　其他分类方法 60

2.3　系统的结构特点与系统分析 60

2.3.1 自然循环太阳能热水系统 60

2.3.2　强制循环太阳能热水系统 65

2.3.3　直流式太阳能热水系统 69

2.3.4　整体式太阳能热水系统 70

2.4　系统的热储存 72

2.4.1　利用水作为蓄热介质的优缺点 72

2.4.2　储热水箱 72

2.4.3　其他液体蓄热介质 75

2.5　常用太阳能热水系统简介 75

2.6　太阳能热水系统在民用建筑中的应用 84

2.6.1　建筑中太阳能热水系统的分类 84

2.6.2　太阳能热水系统与建筑结合的基本含义 86

2.6.3　建筑中太阳能热水系统的一般规定 86

2.6.4　建筑中太阳能热水系统的技术要求 87

2.6.5　太阳能集热器在建筑中的设置 87

2.6.6　太阳能热水系统的防冻 88

第3章　太阳能采暖系统 90

3.1　概述 90

3.2　太阳能采暖系统的特点 91

3.3　液体太阳能采暖系统 91

3.3.1　工作原理及基本结构 91

3.3.2　集热器的设置 92

3.3.3　储热器和辅助热源 94

3.3.4　散热系统 94

3.3.5　控制系统 95

3.4　空气太阳能采暖系统 96

3.4.1　工作原理及基本结构 96

3.4.2　空气集热器的性能和设计步骤 97

3.4.3　各参数对空气集热器性能的影响 101

3.4.4　岩石堆积床的性能分析 105

3.4.5　应用实例 106

3.5　太阳能热泵采暖系统 107

3.5.1　热泵的基本原理 107

3.5.2　直接膨胀式太阳能热泵采暖系统 111

3.5.3　非直接膨胀式太阳能热泵采暖系统 112

3.6　太阳能地板辐射采暖系统 113

3.6.1　主要优点 113

3.6.2　基本结构 114

3.6.3　地板辐射采暖的性能分析 115

3.6.4　具有相变蓄热材料的地板辐射采暖 118

第4章　太阳能热水和采暖组合系统 122

4.1　概述 122

4.2　太阳能组合系统的特征 122

4.2.1　采暖负荷和生活热水负荷的比较 122

4.2.2　贮水箱的温度分层 123

4.3　太阳能组合系统的分类 124

4.3.1　按太阳能集热器提供采暖热量的储存方式分类 124

4.3.2　按辅助加热器提供热量的管理方式分类 124

4.3.3　其他可供选择的特征 125

4.4　典型太阳能组合系统简述 125

4.4.1　基本的直接太阳能地板（1号系统） 126

4.4.2　集热回路与采暖回路之间用换热器沟通（2号系统） 126

4.4.3　改进的直接太阳能地板（3a号系统） 128

4.4.4　生活热水贮水箱用作采暖蓄热装置（4号系统） 129

4.4.5　生活热水贮水箱用作具有回流能力的采暖蓄热装置（5号系统） 130

4.4.6　生活热水贮水箱和集热器回流箱的蓄热（6号系统） 130

4.4.7　采暖贮水箱和生活热水单负载换热器（7号系统） 131

4.4.8　采暖贮水箱和生活热水双负载换热器（8号系统） 132

4.4.9　小生活热水贮水箱在采暖贮水箱内（9a号系统） 133

4.4.10　小生活热水贮水箱在采暖贮水箱内（9b号系统） 134

4.4.11 改进的小生活热水贮水箱在采暖贮水箱内（10号系统） 135

4.4.12　采暖贮水箱以及生活热水有负载换热器和外部辅助锅炉（11号系统） 136

4.4.13　采暖贮水箱以及生活热水有负载换热器和外部辅助锅炉——改型（12号系统） 137

4.4.14　采暖和生活热水用两个贮水箱——串联（13号系统） 138

4.4.15　采暖和生活热水用两个贮水箱——并联（14a号系统） 139

4.4.16　采暖和生活热水用两个贮水箱——并联（14b号系统） 140

4.4.17 采暖贮水箱有两个温度分层器及生活热水有外部负载换热器（15号系统） 141

4.4.18 采暖贮水箱有锥形温度分层器及生活热水有负载换热器（16号系统） 142

4.4.19　有三个内置换热器的开放式贮水箱（17号系统） 144

4.4.20　温度分层器内有生活热水的翼-管式负载换热器（18号系统） 145

4.4.21　集中集热、分散供热、温度分层的贮水箱（19号系统） 146

4.4.22　生活热水贮水箱在季节性蓄热的大采暖贮水箱内（20号系统） 147

4.4.23 季节性蓄热及空气加热系统的大型温度分层贮水箱（21号系统） 148

4.5　太阳能组合系统的热性能 149

4.5.1　参考条件 149

4.5.2 目标函数和补偿函数 153

4.5.3　组合系统的特征化 157

4.6　太阳能组合系统的过热保护 161

4.6.1 太阳能组合系统的闷晒特性 161

4.6.2　带有膨胀罐的承压集热回路的闷晒特性 162

4.6.3 回流技术 166

4.7　太阳能组合系统实例 167

4.7.1　独户住宅（奥地利，维尔顿） 167

4.7.2　带有办公室的多户住宅（德国，法兰克福） 169

4.7.3　Klosterenga生态住宅（挪威，奥斯陆） 171

第5章　太阳能供热系统设计 174

5.1 概述 174

5.1.1 概论 174

5.1.2　一般要求 174

5.1.3　系统设计流程 175

5.2　供热负荷计算 175

5.2.1　热水负荷计算 175

5.2.2　采暖负荷计算 176

5.3　太阳能集热系统 176

5.3.1 系统选型 177

5.3.2　太阳能集热面积的确定 178

5.3.3　集热器的定位 180

5.3.4　集热器的连接 184

5.3.5 系统流量的确定和水泵的选型 185

5.4　贮水箱 187

5.4.1　水箱容积的确定 187

5.4.2　生活热水系统 188

5.4.3　间接式系统 189

5.4.4　供热采暖系统 190

5.5　辅助热源 191

5.5.1　辅助加热量的计算 191

5.5.2　辅助热源介绍 192

5.5.3　辅助热源比较 193

5.6　管路 194

5.6.1　一般要求 194

5.6.2　管路直径的确定 194

5.6.3　管道阻力的计算 196

5.6.4　膨胀罐容积的确定 197

5.6.5　管路保温 198

5.7　供热末端 199

5.7.1　热水供应系统 199

5.7.2　供暖系统 202

5.8　系统控制 204

5.8.1　运行控制 204

5.8.2　防冻控制 208

5.8.3　防过热控制 211

5.8.4　控制设备技术要求 214

5.9　太阳能系统设计的计算机软件介绍 216

5.9.1　F-chart法 216

5.9.2 RETScreen软件 217

5.9.3 Polysun软件 219

5.9.4 太阳能供热系统软件比较 220

第6章　太阳能供热系统施工 221

6.1　概述 221

6.1.1 一般要求 221

6.1.2 系统安装施工工艺流程图 221

6.1.3　系统安装应具备的条件 221

6.2　太阳能集热器安装 222

6.2.1　不同建筑部位集热器设置 222

6.2.2　土建构造和预埋件施工 229

6.2.3　系统管道施工 235

6.3　贮水箱安装 236

6.3.1　一般要求 236

6.3.2　水箱的制作、安装 237

6.3.3　水箱的保温 238

6.4　管道及其他设备安装 241

6.4.1　基本要求 241

6.4.2　水泵安装 241

6.4.3　管路和其他附件安装 243

6.4.4　控制设备安装 244

6.4.5　管路保温与防腐 250

6.5　太阳能系统的工程调试和验收 253

6.5.1　一般规定 253

6.5.2　系统调试 254

6.5.3 系统验收 255

第7章　北京地区典型太阳能供热采暖工程示例 268

7.1　挂甲峪村太阳能供热采暖系统 268

7.1.1　项目概况 268

7.1.2　工程概况 269

7.1.3　系统节能效益分析 274

7.1.4　系统运行和测试 275

7.2　太平庄村太阳能供热采暖系统 276

7.2.1　项目概况 276

7.2.2　工程概况 277

7.2.3　系统运行和监测 280

7.3　樱桃沟村民居太阳能热水采暖项目 280

7.3.1　项目概况 280

7.3.2　工程概况 281

7.4　将军关村太阳能供热采暖系统 284

7.4.1　项目概况 284

7.4.2　工程概况 284

7.5　玻璃台村太阳能供热采暖系统 286

7.5.1　项目概况 286

7.5.2　工程概况 286

附录1　我国主要城市年平均和12月份设计用气象参数 289

附录2　北京地区不同朝向和安装倾角平面上平均太阳辐照量 291

附录3　热水用水定额 296

附录4　卫生器具一次和小时热水用水定额及水温 297

附录5　不同条件下热水温度及计算用冷水温度 298

附录6　卫生器具给水额定流量、公称管径和最低工作压力 299

附录7 采暖季太阳能保证率与建筑能耗和系统规模的关系 300

参考文献 301