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第1章 太阳能供暖概述1

1.1太阳能是未来世界的主要能源1

1.2太阳能发展的3个阶段2

1.3我国冬季采暖现状3

1.3.1我国建筑采暖能耗3

1.3.2建筑采暖用能现状3

1.4太阳能——城乡低层建筑供暖的必然选择4

1.5太阳能供暖的技术和经济分析6

1.5.1太阳能供热采暖的技术可行性6

1.5.2太阳能供热采暖的经济可行性9

1.6太阳能供暖的现状和基本流程11

1.6.1太阳能供暖的现状11

1.6.2太阳能主动式采暖的基本流程12

1.7太阳能供暖与普通热水工程的区别13

1.7.1应用的目的和客户不同13

1.7.2使用时间不同13

1.7.3集热温度不同14

1.7.4对储存能量的要求不同14

1.7.5系统设计不同15

1.7.6管理维护方式不同15

1.7.7对集热效果、系统效益的要求不同16

第2章 太阳辐射能和集热器面积计算18

2.1太阳辐射能18

2.1.1太阳辐射能简介18

2.1.2太阳常数19

2.1.3太阳能资源的特点19

2.2太阳光谱分布和太阳能的吸收20

2.2.1太阳辐射光谱20

2.2.2太阳光谱的吸收、反射和透过22

2.3大气透明度22

2.3.1到达地球表面上的太阳辐射能22

2.3.2直接辐射和散射辐射23

2.3.3大气层对太阳辐射的衰减作用23

2.3.4大气质量24

2.4我国太阳能资源的分布25

2.5太阳能集热器面积的一般计算方法27

2.5.1供暖保证率27

2.5.2采热负荷计算28

2.5.3太阳能集热器面积29

2.6太阳能直接供暖系统集热器面积的确定30

2.7有辅助热源的采暖系统太阳能集热面积的计算31

2.7.1电辅助热源31

2.7.2热泵31

2.7.3燃气锅炉32

2.7.4柴草锅炉32

2.7.5煤锅炉32

2.8有能量储存系统的太阳能集热面积的确定33

第3章 太阳视运动规律和太阳能集热器安装角度35

3.1球面三角基本知识35

3.1.1球面几何的一些概念35

3.1.2球面三角形边角关系37

3.2地球的公转和赤纬角37

3.3太阳的周日视运动40

3.3.1天球坐标系40

3.3.2太阳视运动的轨道41

3.4太阳视运动的解析表达式43

3.4.1地平坐标系43

3.4.2赤道坐标系44

3.4.3太阳视运动的解析表达式45

3.5我国太阳周日视运动规律46

3.6太阳时与时钟的换算50

3.6.1真太阳时和平太阳时50

3.6.2真太阳时和时钟51

3.7太阳能集热器安装倾角的确定52

3.7.1集热器的安装角度52

3.7.2太阳能集热器方位角的确定55

3.7.3太阳能集热器安装的前后间距56

第4章 太阳能的吸收、传输和储存57

4.1传热学基础知识57

4.1.1温度和热量57

4.1.2比热容和热量计算58

4.1.3热力学基本定律58

4.1.4热量传递的基本方式59

4.2热传递在太阳能采暖上的应用举例66

4.2.1提高器件热传递能力，增强换热功能66

4.2.2抑制传热功能，提高设施的隔热保温性能66

4.3传热介质68

4.3.1水69

4.3.2空气69

4.3.3液态有机物70

4.3.4盐类的水合物、水溶液71

4.3.5金属71

4.3.6土壤71

4.3.7相变换热72

4.4能量储存概述72

4.4.1蓄电池72

4.4.2抽水储能72

4.4.3飞轮储能73

4.4.4超导线圈储存电能73

4.4.5化学储能73

4.4.6相变储热73

4.4.7显热储存74

4.5潜热储存74

4.5.1相变储能的优点74

4.5.2相变储能技术在建筑采暖上的应用74

4.5.3相变储热材料的特性要求75

4.5.4常用的无机盐水化物作相变储热材料76

4.5.5分层问题（晶液分离）及解决途径77

4.5.6“过冷”问题及解决办法77

4.6房屋本身的显热储存78

4.6.1房屋本身的储热功能80

4.6.2房屋的储热、散热能力估算81

4.7利用水箱作热储存82

4.7.1利用水箱作夜间用热的半日储存82

4.7.2利用水箱作隔日用热的整日储存82

4.8地下热储存83

4.8.1地下储存的基本原则83

4.8.2几种基本地下储存方案分析85

4.8.3储热总量的估算86

4.8.4土壤储热性能分析87

4.8.5集热器面积的确定88

4.8.6普通家庭100m2左右的建筑面积采暖的短期地下热储存90

4.8.7普通家庭100m2建筑面积采暖单水窖长期热储存97

4.8.8 300m2建筑面积的二层小楼或小别墅采暖的长期热储存（7窖阵列地下储存）100

4.8.9阵列式多孔窖大规模长期热储存系统104

4.8.10小水窖阵列式地下储存的改进设计106

4.8.11 6个300m2二层别墅小楼储热系统108

4.8.12长期大规模地下储热系统的一般设计计算方法111

4.8.13地下储热系统的建造技术115

4.9冷量储存和土壤能的直接利用116

4.9.1冷量储存116

4.9.2土壤能的直接利用117

4.10土壤储能和土壤能利用的技术评价及其经济、社会意义118

4.10.1技术评价118

4.10.2太阳能地下热储存的技术评价和经济、社会意义120

第5章 被动式太阳房122

5.1主动式和被动式太阳能采暖122

5.1.1主动式太阳能采暖122

5.1.2被动式太阳房123

5.1.3被动式太阳房的分类125

5.2被动式太阳房的设计127

5.2.1太阳房的建设地点、朝向和房间距的确定127

5.2.2太阳房的墙体设计130

5.2.3空气集热器132

5.2.4窗、门的设计134

5.2.5屋顶保温设计137

5.2.6地面保温设计137

5.2.7其他137

5.3被动式和主动式采暖相结合138

5.3.1被动式采暖和主动式采暖的共同处138

5.3.2被动式采暖和主动式采暖的差异139

第6章 采暖用太阳能集热器141

6.1平板型太阳能集热器142

6.1.1产品分类142

6.1.2平板型太阳能集热器技术要求145

6.1.3太阳能空气集热器146

6.1.4铜铝复合循环式集热器147

6.2真空管型太阳能集热器148

6.2.1产品分类148

6.2.2真空管型太阳能集热器技术要求150

6.2.3全玻璃真空管集热器150

6.2.4玻璃—金属真空集热管152

6.2.5热管真空管集热器153

6.2.6聚光型真空管集热器155

6.3采暖用集热器的选择156

第7章 太阳能聚光器157

7.1光的反射定律157

7.2抛物线158

7.2.1什么是抛物线159

7.2.2抛物线为什么能聚光159

7.2.3聚光比160

7.3其他几种几何形状的聚光分析162

7.3.1圆聚光分析163

7.3.2菲涅尔反射镜聚光（平板聚光器）163

7.3.3钻进去就出不来——渐开线聚光器164

7.4 CPC复合抛物面聚光集热器166

7.4.1结构原理166

7.4.2收集角和聚光比168

7.4.3收集角和日收集时间168

7.4.4聚光器安装倾角的确定和调节170

7.5一种高使用价值的聚光器——单抛物柱面聚光集热器（SPC）171

7.5.1单抛物面SPC和复合抛物面CPC171

7.5.2聚光原理 聚光比172

7.5.3收集时间172

7.5.4固定式采暖用槽式聚光器173

7.5.5半固定式槽型聚光器（可调倾角）177

7.5.6太阳能开水器179

7.5.7太阳能热水、开水、炊事联合装置180

7.6太阳能光电、光热联合系统182

7.6.1普通太阳能光热、光电联合装置182

7.6.2真空管光电、光热组合元件182

7.7聚光发电简介183

7.7.1太阳能槽式热发电系统184

7.7.2太阳能塔式热发电系统184

7.7.3太阳能碟式热发电系统184

第8章 房屋围护结构和室内换热系统的热工计算187

8.1室内外空气计算参数187

8.1.1室外空气计算参数187

8.1.2室内空气计算参数188

8.2建筑热负荷的组成及分析189

8.2.1围护结构的基本耗热量189

8.2.2围护结构的附加耗热量190

8.3门窗缝隙渗入冷空气的耗热量191

8.4建筑围护结构的改进192

8.4.1减少空气渗透192

8.4.2建筑围护结构的绝缘192

8.5地板辐射换热系统193

8.5.1工程示例194

8.5.2设计参数194

8.5.3采暖热负荷计算194

8.5.4确定管道间距196

8.5.5系统设计198

8.5.6施工及验收199

8.6散热器设计计算200

8.6.1散热器性能评价指标200

8.6.2散热器的种类201

8.6.3散热器的选择、布置201

8.6.4散热器的计算202

8.7空气换热器换热系统202

8.7.1暖风机203

8.7.2风机盘管203

第9章 辅助热源205

9.1辅助电加热系统205

9.1.1辅助电加热系统的组成205

9.1.2控制装置206

9.1.3辅助电加热的安装207

9.2热泵207

9.2.1热泵热水器的工作原理208

9.2.2热泵的选择和安装209

9.3生物质能210

9.3.1生物质能的优势210

9.3.2生物质的能源特性211

9.3.3生物质致密化加工213

9.3.4生物质压块燃烧炉216

9.3.5生物质压块的技术优势和待解决的问题217

9.3.6秸秆气化炉218

9.3.7直燃式生物质半气化炉220

9.3.8太阳能与生物质能的互补及采暖流程222

9.4其他辅助热源223

9.4.1燃煤锅炉223

9.4.2燃油和燃气锅炉224

第10章 集热器阵列和系统控制225

10.1流体力学基础知识225

10.1.1液体内部的压强225

10.1.2管内液体的流动227

10.1.3管道阻力的计算229

10.2自然循环230

10.2.1自然循环的动力——压头230

10.2.2自然循环产生的必要条件——排气231

10.2.3水箱高度233

10.2.4强制循环234

10.2.5正压运行和负压运行235

10.3太阳能集热器的串联和并联236

10.3.1 3种基本连接方式236

10.3.2串联管路分析237

10.3.3并联管路分析239

10.3.4混联系统分析240

10.3.5竖排真空管模块的串并联244

10.3.6排列方式的选择245

10.4控制系统245

10.4.1循环泵的温差自动控制246

10.4.2定温自动控制246

10.4.3循环泵的定时自动控制247

10.4.4定温放水系统247

10.4.5变流量控制系统248

10.4.6水箱水位的控制251

第11章 供暖系统的设计与安装253

11.1系统设计程序253

11.1.1集热器面积的确定253

11.1.2集热器类型的确定254

11.1.3安装角度255

11.1.4集热器阵列的设计256

11.1.5房屋的设计或改造257

11.1.6室内散热系统的确定258

11.1.7辅助热源的选择设计258

11.1.8储能系统设计259

11.2夏季热量过剩问题的解决方法260

11.2.1夏季热量过剩问题制约着太阳能供暖的发展260

11.2.2覆盖法261

11.2.3最佳倾角法261

11.2.4采用聚光器法261

11.2.5生产开水法262

11.2.6夏季地下储存太阳能263

11.2.7太阳能制冷263

11.3系统运行可靠性解决途径264

11.3.1稳定可靠的“傻瓜式”运行系统的必要性264

11.3.2采用完善的具有“代偿性”的循环系统265

11.3.3其他几种防护措施266

11.4太阳能供暖的基本循环系统268

11.4.1集热器—散热器系统268

11.4.2集热器—储热水箱—散热器系统269

11.4.3集热器—辅助热源—散热器系统269

11.4.4集热器—水箱—辅助热源—散热器系统270

11.4.5集热器—地下储热—散热器系统270

11.4.6集热器—水箱—地下储热—散热器系统271

11.5集热器—水箱—地暖循环系统271

11.5.1集热器—水箱—地暖单泵单循环系统271

11.5.2集热器—水箱—地暖双循环系统274

11.6地下水窖储存系统276

11.6.1地下水窖储存系统基本循环水路分析276

11.6.2（水窖储热系统）循环泵的不同安装法279

11.7太阳能集热器—储水箱—储水窖—地暖联合循环系统282

11.7.1三泵循环系统282

11.7.2双泵循环系统285

11.8夏季产开水和简易制冷系统288

11.8.1夏季产开水系统288

11.8.2简易制冷系统289

11.9辅助热源系统290

11.9.1电辅助加热系统290

11.9.2锅炉辅助加热系统290

11.9.3热泵辅助加热系统291

11.10几种循环系统设计例举292

11.10.1 40㎡集热器、120㎡建筑面积热泵加热系统的设计292

11.10.2 20㎡聚光集热器、100㎡建筑面积多用炉辅助加热系统的设计294

11.10.3 300㎡建筑面积二层小楼地下储热系统设计297

附录301