摘要 本文通過對太陽能熱水系統(tǒng)中不同設(shè)計(jì)模式的循環(huán)泵使用，分析了其流量、揚(yáng)程的選型依據(jù)和計(jì)算分析，幫助設(shè)計(jì)人員掌握太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)循環(huán)泵的選型、計(jì)算，保證太陽能熱水系統(tǒng)有一個(gè)好的運(yùn)行效果。 前言 在太陽能集中式熱水系統(tǒng)中會用到比較多的管道循環(huán)泵，來實(shí)現(xiàn)太陽能集熱系統(tǒng)的熱量吸收、轉(zhuǎn)移和交換。所以，循環(huán)泵的流量和揚(yáng)程就成為一個(gè)比較關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)，會直接影響到系統(tǒng)的運(yùn)行效果，在此，對太陽能集熱系統(tǒng)中循環(huán)泵的選型做一詳細(xì)闡述。 1 太陽能集中集熱—集中儲熱式系統(tǒng)中集熱循環(huán)泵選型 1.1循環(huán)泵流量確定 對于太陽能熱水系統(tǒng)，集熱循環(huán)管路為閉合回路，管道計(jì)算流量為全部集熱器循環(huán)流量，按公式（1）計(jì)算： q—循環(huán)流量，L/h； A-太陽能集熱器的總集熱面積，㎡； QS—集熱循環(huán)流量, 由于太陽輻照量的不確定性，太陽能熱水系統(tǒng)的集熱循環(huán)流量一般按照每平方米集熱器的流量為0.01 ～0.02L/s考慮，即36～72L/(h·㎡) ，對于真空管太陽能集熱器可取低值，對于平板太陽能集熱器取高值。 假設(shè)，集熱循環(huán)流量取50L/(h·㎡)，太陽能集熱器的總集熱面積為100㎡，經(jīng)計(jì)算集熱器循環(huán)流量為5000L/h。 水泵的流量選擇時(shí)應(yīng)使水泵的工作流量在計(jì)算的集熱循環(huán)流量附近。 1.2水泵的揚(yáng)程 太陽能熱水系統(tǒng)循環(huán)泵揚(yáng)程計(jì)算方法： H = (1.1～1.2)(Hs+Hx) （2） 式中： Hs—太陽能熱水系統(tǒng)提升液體介質(zhì)（水）的高度，mH2O； Hx—太陽能熱水系統(tǒng)總流動阻力（揚(yáng)程阻力和局部阻力之和），mH2O。 從式（2）可知：太陽能熱水系統(tǒng)循環(huán)水泵的揚(yáng)程取決于兩個(gè)因素， 一個(gè)是水泵提升水的高度，另一個(gè)是系統(tǒng)循環(huán)回路的流動阻力。 水泵提升水的高度等于太陽能熱水系統(tǒng)太陽能集熱器水位與水箱水位的高度。對于閉式循環(huán)回路，Hs=0。對于開式循環(huán)回路，當(dāng)水箱與集熱器同在一個(gè)平面上，且最高水位一樣時(shí)，Hs=0；當(dāng)水箱與集熱器不在一個(gè)平面上，或雖在一個(gè)平面上，但最高水位不一樣時(shí)，Hs等于二者最高水位的高度差。 2 集中集熱—分戶儲熱系統(tǒng)中循環(huán)泵選型 2.1系統(tǒng)原理圖(帶緩沖水箱) 太陽能集熱系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水儲存在樓頂大水箱內(nèi)，再通過循環(huán)泵實(shí)現(xiàn)樓頂大水箱和樓下室內(nèi)小水箱之間的循環(huán)換熱。 2.2換熱循環(huán)泵流量計(jì)算 假設(shè)分戶換熱水箱的容量為100L，每個(gè)水箱內(nèi)置銅盤管式換熱器，換熱面積0.6㎡。換熱水箱設(shè)計(jì)指標(biāo)為每日溫升30℃（20～50℃）每個(gè)水箱的換熱是均勻的。那么100L水箱一天升溫得到的熱量通過計(jì)算可為12540kJ。 2.3換熱能量計(jì)算 式中： Fhx—換熱器面積，0.6㎡； ε—結(jié)垢影響系數(shù)，0.6～0.8； K—換熱器傳熱系數(shù)，814W/（m2·K）； Δt—換熱溫差，取8℃。 據(jù)此可計(jì)算出換熱器的換熱能量： Q=0.6×3.6×814×8×0.75÷1.2=8791.2（kJ） 在換熱溫差為8℃時(shí)，換熱需要的最短時(shí)間為：12540÷8791.2=1.43h。 實(shí)際工作中，因?yàn)樘柲芟到y(tǒng)工作的持續(xù)性，實(shí)際換熱循環(huán)泵的工作時(shí)間一般為4-5小時(shí)，不會在最短時(shí)間1.43h內(nèi)完成，所以，換熱流量可以選小一點(diǎn)，具體范圍為： 12540÷（4.18×4×8×0.7）=134（L） 12540÷（4.18×5×8×0.7）=107（L） 經(jīng)上述分析可看出，流量選擇時(shí)，根據(jù)換熱水箱的容量來選擇循環(huán)泵的流量，比如上述30個(gè)100L的水箱換熱，其循環(huán)泵的流量應(yīng)為3.21～4.02t/h。對于上述案例，其太陽能集熱器面積為50㎡左右，對于平板太陽能集熱器集熱循環(huán)流量大約為3.5t/h，和換熱循環(huán)泵的流量基本接近的。 通過上述分析可看出，對于有中間緩沖水箱的系統(tǒng)來說，太陽能集熱系統(tǒng)的循環(huán)流量是接近于水箱間的換熱循環(huán)流量的，所以，對于無中間換熱水箱的太陽能集熱系統(tǒng)，其循環(huán)泵的流量可按照太陽能集熱系統(tǒng)的流量要求確定，即根據(jù)集熱器面積計(jì)算。 通過上述的分析可幫助設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)太陽能集熱系統(tǒng)時(shí)對循環(huán)泵的選型有一個(gè)充分的認(rèn)識，在設(shè)計(jì)具體項(xiàng)目時(shí)，設(shè)計(jì)師可對不同情況做一個(gè)適當(dāng)?shù)男拚?，保證太陽能集熱系統(tǒng)的使用效果。
