摘 要

本文主要介绍了太阳能导热油取暖装置的基本原理与结构组成，在能源短缺与环保问题更加严峻的今天，太阳能的利用技术十分重要。在东北农村普及太阳能导热油取暖装置十分必要，对能源、环境以及农村现代化都有十分积极的作用。本文各章节分别完成了对导热油的选型计算、取暖装置的各结构设计与选型以及控制系统的设计，整体上基本完成了对本装置的设计计算。

关键词：太阳能，导热油，取暖装置，油温，集热器

Abstract

This paper mainly introduces the basic principle and structure of solar energy heat conduction oil heating device. In the energy shortage and environmental problems, today's solar energy utilization technology is very important. In the northeast rural areas, it is necessary to popularize solar energy heat conducting oil heating equipment, which has a positive effect on energy, environment and rural modernization. In this paper, each chapter has completed the selection of heat transfer oil, the design and selection of the heating device structure and the design of the control system. On the whole, the design and calculation of the device have been completed.

Key words: Solar energy；Heat conduction oil；Heating device；oil temperature；Heat collector

目 录

第一章 绪论 1

1.1 对太阳能的研究意义 1

1.2 太阳能利用的历史 3

1.3 太阳能开发利用的研究现状 5

1.4 太阳能取暖装置的基本原理 6

1.4.1 太阳能热水器的基本原理 3

1.4.2 太阳能导热油取暖装置的优缺点和研究方向 4

第二章 导热油的选型和传热计算 9

2.1 导热油的选型 9

2.2 导热油导热系数的计算 10

2.3 室内热量需求和导热油用量、价格的计算 11

2.4 本章小结 16

第三章 取暖装置结构设计与参数选择 17

3.1 真空管式太阳能集热器选择 17

3.2 真空蓄热器（储油罐）的选择 21

3.3 导热油循环泵的选择 21

3.4 本章小结 35

第四章 导热油温控制 36

4.1 基于室内温度的控制系统设计 36

4.2 基于室内取暖片温度的控制系统设计 40

4.3 水温的控制 .41

4.4 本章小结 45

第五章 结论与展望 69

5.1 主要研究成果和创新点 69

5.2 后续研究展望 70

参考文献 71

致谢 72

第一章 绪论

太阳能是清洁能源中最具代表意义、最有研究价值的，在能源与环境问题日益严峻的今天，对太阳能的开发利用已经到了迫在眉睫的地步。随着太阳能技术的不断进步，太阳能产品在世界上也越来越普及，对普通家庭来说，太阳能热水器是大众中普及程度最高的。

1.1对太阳能的研究意义

当今人类面临的最大问题是能源的短缺以及环境的被破坏。目前来说，人类生活、生产的最主要能量来源仍然是以化石能源为主，随着科技水平的提高，人类对能源的需求量仍在增长，而化石能源已经远远不足以供人类使用，且化石能源的使用总会伴生出对环境的污染物，会对环境造成巨大的影响，在我们认识到能源与环境问题的严峻情况后，就需要我们找到可供给人类生产生活的其他能量来源。清洁、毫无污染、基本永不枯竭的太阳能是最理想的清洁能源。

与常规能源相比，太阳能是人类可以利用的最丰富的能源，在漫长的岁月中，太阳仅消耗它自身极小一部分的能量，今后也足以供给人类几十亿年,相对人类寿命来说，太阳能相当于取之不尽,用之不竭；而且太阳光照遍全世界，最易开发利用不存在运输问题,太阳能属于最方便供人类使用的清洁能源；最为清洁能源，太阳能的利用过程中不会产生任何污染物，不像化石能源那样，使用中会对环境造成极大的损坏,而且太阳能的存储量对于人类来说几乎相当于无穷无尽，对太阳能的开发利用技能缓解能源的短缺，又对环境有极大的亲和力，所以对太阳能的开发利用很有必要。我国早已把太阳能的开发利用放在战略地位上去考虑,在我国能源紧张和可持续发展的形式推动下,对太阳能利用的前景是十分美好的。

化石燃料的使用对我国生态环境产生了巨大的破坏，尤其是在冬季，北方大量燃烧煤炭和木材取暖，加大温室效应的同时也导致了全国雾霾问题的加重，对人们的健康产生了严重的威胁。尽管我国政府一再呼吁并采取措施来限制煤炭的开采和使用，还是不能解决煤炭仍是我国北方地区冬季主要能源来源的问题。

近年来，我国北方的部分城镇在国家补贴和居民集资的前提下已经陆续改进了冬季取暖的方式，即通过燃烧天然气来加热锅炉水循环来实现楼宇的地热或是壁挂式暖气片供暖；在这同时，政府加大对太阳能发电站的建设投入，以减少火力发电时煤炭的使用。这些措施虽在城镇有十分积极的意义，但是，低成本的燃煤和木材仍是大多数北方农村取暖的首选方式。目前北方地区室内取暖的形式主要有以下三种：一是燃烧木材来加热炕的取暖方式；二是房间里燃烧煤炉取暖；三是燃烧煤炭来加热锅炉水，锅炉水在墙壁取暖片内循环取暖。这三种方式都离不开化石燃料的使用，对于能源短缺和环境问题突出的今天来说，这三种冬季供暖方式都要进行改进，太阳能导热油取暖装置的使用可以有效解决这个问题。

1.2太阳能利用的历史

人类对太阳能的利用基本是依靠光热、光电和光化这三种方式，在人类利用太阳能这三千多年的历史中，最早也是最普遍的利用方式是光热转换，我国早在两千多年前就开始利用太阳能的光热转换来晒干农作物，从十七世纪开始，人们逐渐开始将太阳能当成一种能源来看待，至于将太阳能的开发利用划入战略地位是从近代才开始的。

从上世纪七十年代开始，人类对太阳能的开发利用技术才逐渐走上了正轨，不断发明出了各种太阳能装置。第一个发明出太阳能装置的是法国的一个工程师所罗门，他在1615年发明出了第一台太阳能发动机，在这之后世界上又陆续有了很多太阳能装置的新发明，这些装置基本上全是利用聚光方式来采集太阳能加以利用的，机器的功率不大，实际运用价值较低。而太阳能科技的真正进步期是二十世纪的一百年间，在这段时间内，太阳能运用方式更加多样化，太阳能也真正作为能源走进了我们的生产和生活中。

太阳能的利用技术发展到了现代,已经十分成熟，对普通家庭来说，最常见的要数太阳能热水装置，特别是一些高寒地区，冬季需要进行供暖，而老式取暖方式对环境影响较大。在能源短缺与环保问题如此严重的今天，常规化石燃料所提供的能源，很难能做到对能源的合理利用和环保要求。所以为了能节约能源，减少一次能源的消耗并且尽快做到能量转型，对太阳能取暖装置的研究具有很大的意义。

1.3太阳能开发利用的研究现状

太阳能是一种最洁净的能源,被人们称为“21世纪的能源”。现如今，我国对环保和能源问题的日渐重视,使得我国的太阳能运用技术有了很大的发展。并且我国在太阳能的利用方面有极大的潜力,全国大部分地区的年辐射量在502万kj/m2以上,年平均日照时数在2000h以上，太阳能完全可以作为我国能源的未来发展方向。