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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