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【摘 要】 目前酒店、宾馆的生活用水主要依靠电能、燃气、柴油等进行加热，这些形式能源消耗较高，而充分利用太阳能进行加热，对降低企业的综合能耗具有重要意义。文章论述了采用太阳能直接加热方式辅助电加热系统对生活用水进行加热的方法，并对该系统的组成、工作原理、设计、运行及应用效果进行了论述。
【关键词】 太阳能利用 电加热 生活用水系统 能耗
1 引言
太阳能一般是指太阳的辐射能量，它是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有清洁性、安全性、广泛性、免维护、资源充足及经济性等优点。它为人类创造了一种新的生活形态，在长期的能源战略中具有重要地位。
利用太阳能辅助电加热技术加热生活用水以代替部分常规能源，在节约能源、降低消耗以及绿色环保方面具有重要的意义。天津市地处华北平原东北部，年平均日照时数约为2732h，年太阳辐射量约为6000MJ/（m2·a），具有良好的太阳能利用条件。2011年，经过四年的应用尝试与试验论证后，我们对原有的生活用水系统进行了改进，最终采取太阳能与电辅加热水箱组合来加热生活用水，大幅度降低了电能消耗，取得了较好的经济效益。
（1）直接加热。水进入电加热系统中直接进行加热，此种方式热转换效率高，但由于所在地区生活用水碱性较高，系统长时间高效运转电加热管会结垢而降低热传导率。（2）间接加热。采用板式换热器，利用纯净水作为热介质，将电加热系统中的热能传递给蓄热储水箱中的水。此方式有效降低了方式一中的结垢问题，但热转化效率较方式一低。
Ac=
式中Qw--日均用水量，取前一年平均值26*103kg
Cw--水的定压比热容，取
ti--水的初始温度，取年平均值15℃
f--太阳能保证率，根据取45%
JT--当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，取1
ηL--贮水箱和管路的热损失率；根据经验取0.2
则Ac==17
目前迎宾馆有标准客房26套，高峰入住率80%，高峰时段洗浴人数按照总人数的80%计，每个房间用水量按照150L/h计，则高峰时间用水总量为：V=150*26*80%*80%=2496L/h
电辅加热水箱功率的估算：
P=
式中Cw--水的定压比热容，取
t end--电辅加热水箱出水温度，取50℃
ti--冬季管道内水的初始温度，取平均值5℃
t--作用时间，取1h
η—电辅加热水箱的平均热效率，取90%；
则P==14
【关键词】 太阳能利用 电加热 生活用水系统 能耗
1 引言
太阳能一般是指太阳的辐射能量，它是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有清洁性、安全性、广泛性、免维护、资源充足及经济性等优点。它为人类创造了一种新的生活形态，在长期的能源战略中具有重要地位。
利用太阳能辅助电加热技术加热生活用水以代替部分常规能源，在节约能源、降低消耗以及绿色环保方面具有重要的意义。天津市地处华北平原东北部，年平均日照时数约为2732h，年太阳辐射量约为6000MJ/（m2·a），具有良好的太阳能利用条件。2011年，经过四年的应用尝试与试验论证后，我们对原有的生活用水系统进行了改进，最终采取太阳能与电辅加热水箱组合来加热生活用水，大幅度降低了电能消耗，取得了较好的经济效益。
1 太阳能辅助电加热生活用水系统的组成及原理
1.1 太阳能加热方式的选择
利用太阳能加热生活用水可采用直接加热的方式。直接加热的方式是生活用水直接进入太阳能集热器进行加热，此种方式便捷且加热效率高。1.2 电加热方式的选择
辅助电加热生活用水可采用直接加热和间接加热两种方式。（1）直接加热。水进入电加热系统中直接进行加热，此种方式热转换效率高，但由于所在地区生活用水碱性较高，系统长时间高效运转电加热管会结垢而降低热传导率。（2）间接加热。采用板式换热器，利用纯净水作为热介质，将电加热系统中的热能传递给蓄热储水箱中的水。此方式有效降低了方式一中的结垢问题，但热转化效率较方式一低。
1.3 系统的组成及工作原理
根据现场实际情况和应用要求，太阳能辅助电加热生活用水系统主要包括：太阳能集热系统、电加热系统、水路循环系统、蓄热储水系统、控制系统五个部分，其工作原理如图1所示。在正常太阳能辐射条件下，蓄热储水箱主要依靠太阳能进行加热；在太阳能不足的条件下，系统通过温度控制器，自动启动电加热系统内的电加热器，对蓄热储水箱中的水进行补充加热，从而实现整个系统的平稳运行。同时，在管道内水温不足的情况下，控制系统将自动启动循环泵，使管道中的水重新进入水箱内进行二次循环加热，有效降低了水温不足时的放水浪费。2 现场太阳能辅助电加热生活用水系统的设计
2.1 设计时主要考虑的几个问题
（1）系统应保证全天供应热水，并考虑在高峰用水情况下的热水供应。（2）系统处在天津地区，冬季寒冷水易结冰。应考虑使用电伴热等解决太阳能及管路的防冻问题。（3）要综合考虑建筑设计，合理选择太阳能和其他摘自：毕业论文结论范文www.udooo.com
设备的放置位置及布局方式。（4）系统应可靠、耐用、方便管理。（5）在保证工程质量的前提下，尽可能降低工程造价，提高工程的性价比。2.2 系统设计
2.1 太阳能集热器面积及数量
由于三高太阳芯全玻璃真空集热管采用国际先进的干涉膜技术，具有耐高温、耐高寒、高效吸收、抗老化等特点（三高管与普通管的技术参数对比见表1）。通过综合分析比较，最终，我们选取了亿家能公司生产的JPS-30TT21-00°联集管集热器（见图2、图3；技术参数见表2）。
参考近期天津市滨海新区气象资料，该地区水平面上的单位面积太阳能年辐射总量为6128MJ/m2，折算日平均单位面积太阳能辐照量为16.79MJ/㎡。天津市滨海新区水平面各月太阳能辐照量见表3[3]。
直接加热系统集热器总面积为：Ac=
式中Qw--日均用水量，取前一年平均值26*103kg
Cw--水的定压比热容，取
4.186kJ/（kg·℃）
t end--贮水箱内水的设计温度，取50℃ti--水的初始温度，取年平均值15℃
f--太阳能保证率，根据取45%
JT--当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，取1
6.79* 103kJ/m2
ηcd--集热器的年平均集热效率；根据产品介绍取0.72ηL--贮水箱和管路的热损失率；根据经验取0.2
则Ac==17
7.22m2
依据表2，每组集热器的采光面积为5.38m2，则一共需要33组集热管。
2.2 电加热水箱功率
高峰用水量的估算：目前迎宾馆有标准客房26套，高峰入住率80%，高峰时段洗浴人数按照总人数的80%计，每个房间用水量按照150L/h计，则高峰时间用水总量为：V=150*26*80%*80%=2496L/h
电辅加热水箱功率的估算：
P=
式中Cw--水的定压比热容，取
4.186kJ/（kg·℃）
m--高峰用水质量，2496kgt end--电辅加热水箱出水温度，取50℃
ti--冬季管道内水的初始温度，取平均值5℃
t--作用时间，取1h
η—电辅加热水箱的平均热效率，取90%；
则P==14
5.11Kw
2.3 蓄热储水箱
采用8吨不锈钢板水箱，其中内胆为1.5mm304食品级不锈钢板，外皮为1.0mm201不锈钢板，抗腐蚀性强，保温层为50mm聚氨酯整体发泡，保温性优异，极大保存了太阳能产生的热量。摘自：学术论文翻译www.udooo.com