太陽能空氣集熱器區(qū)別于太陽能集熱器，它不需要二次換熱直接可以得到所需要的熱風(fēng)。目前太陽能空氣集熱器主要應(yīng)用于建筑物取暖、物品干燥等。
1.實驗烤房
1.1烤房基本情況
該建筑為新疆維吾爾自治區(qū)哈密市一家葡萄干加工廠現(xiàn)有烤房。烤房并排共4間，均為1層平頂磚房，層高約3m，樓頂尺寸為2.5m×5m（東西×南北），烤房后緊鄰一塊空曠地，可作為太陽能空氣集熱器安裝場所。
1.2干燥要求
1.2.1干燥負(fù)荷要求：從4間烤房中選取1間進(jìn)行太陽能干燥作業(yè)，按每天12h干燥300kg新鮮葡萄進(jìn)行設(shè)計，干燥前葡萄含水率按75%計，干燥后葡萄含水率按25%計，經(jīng)計算，得出干燥房每天所需熱量為556227kJ。
1.2.2干燥溫度要求：按甲方提供的干燥工藝要求，烤房內(nèi)溫度控制為：初溫45℃~50℃，終溫65℃~70℃。
1.3氣象資料
根據(jù)國家氣象中心提供的全國各地日均及年總輻射數(shù)據(jù)（單位mJ/m2），哈密市（北緯42°49′）屬于太陽能資源較豐富地帶，其水平面上年平均日輻照量 為17.34mJ/m2，日照時數(shù)為全國最長地區(qū)之一，達(dá)3340h左右。哈密市葡萄成熟的季節(jié)是每年7月～9月，當(dāng)?shù)?月份日均輻照量為19.81MJ /m2。
2.系統(tǒng)運行原理
2.1系統(tǒng)原理（見圖1)
2.2.1運行原理：太陽輻射能穿過太陽能空氣集熱器玻璃蓋板后，投射到太陽能空氣集熱器的吸熱板上，被吸熱板吸收并轉(zhuǎn)換為熱能，用以加熱太陽能空氣集熱 器內(nèi)的空氣，使其溫度逐漸上升。被加熱的空氣通過風(fēng)機送入烤房，將熱量傳遞到被干燥物料，使物料中的水分不斷汽化，然后通過空氣對流把水汽及時帶走，從而 達(dá)到干燥物料的目的。在干燥的同時，對達(dá)到溫、濕度要求的回風(fēng)做回收利用。
2.2.2技術(shù)特點：使用太陽能空氣集熱器將空氣加熱到65℃~70℃，提高了物料的干燥溫度，縮短了干燥時間，而且可以根據(jù)物料的干燥特性調(diào)節(jié)熱空氣溫度，保證干燥質(zhì)量；使用風(fēng)機強化熱空氣與物料的對流換熱，加快了干燥速度，可增進(jìn)干燥效果，保證干燥質(zhì)量。
2.2.3系統(tǒng)控制：干燥系統(tǒng)的運行由循環(huán)風(fēng)機提供動力，風(fēng)機運轉(zhuǎn)則干燥系統(tǒng)工作，風(fēng)機停轉(zhuǎn)則干燥系統(tǒng)關(guān)閉。循環(huán)風(fēng)機由太陽能空氣集熱器內(nèi)的溫控開關(guān)和室 內(nèi)的溫度控制儀共同控制：當(dāng)太陽能空氣集熱器內(nèi)溫度升高至40℃時，太陽能空氣集熱器內(nèi)的溫控開關(guān)閉合，此時若室內(nèi)溫度低于室內(nèi)溫度控制儀設(shè)定溫度 -5℃（可調(diào)），則風(fēng)機運轉(zhuǎn)，干燥系統(tǒng)開始工作，直至室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時停止；當(dāng)太陽能空氣集熱器內(nèi)溫度低于35℃或者室內(nèi)溫度高于溫控儀設(shè)定溫度 時，風(fēng)機均停轉(zhuǎn)，干燥系統(tǒng)停止工作。
2.2.4輔助干燥系統(tǒng)：采用原有燃煤烘干干燥系統(tǒng)作為輔助干燥系統(tǒng)。
3.主要設(shè)備選型
3.1太陽能空氣集熱器
根據(jù)甲方要求，擬選用CP-SAC-1系列太陽能空氣集熱器。產(chǎn)品性價比好，經(jīng)濟(jì)實用，產(chǎn)品承壓能力強，基本參數(shù)見表1。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)及總集熱量要求，結(jié)合哈密市的日照情況，經(jīng)計算，在干燥季正常晴好天氣情況下，選用28組CP-SAC-1系列太陽能空氣集熱器，集熱面積56m2，可提供該加工廠整個干燥季所需熱量。
3.2基本特性及優(yōu)點
CP-SAC-1系列太陽能空氣集熱器特點：
太陽能空氣集熱器采用雙層風(fēng)道設(shè)計，使用鍍黑鉻集熱板芯，吸收率高，發(fā)射率低，集熱效果好。
透明蓋板采用進(jìn)口陽光板，抗沖擊能力強，透明度高。
集熱器外殼采用厚度為0.3mm鍍鋅板，防腐能力強。
集熱器的保溫采用一體式聚氨酯發(fā)泡，內(nèi)表面帶反射層，保溫效果好。
集熱器內(nèi)介質(zhì)是空氣，無需考慮冬季防凍問題。
集熱器可配置型鋼支架，強度好，壽命長。
集熱器無懼空曬。
集熱器模塊化設(shè)計，可任意組合成各種大小集熱面積的集熱陣列。
3.3循環(huán)風(fēng)機
根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范，將28塊太陽能空氣集熱器分成2組，每組14塊，整個系統(tǒng)分成2個獨立的子系統(tǒng)。經(jīng)計算，每個獨立的子系統(tǒng)需配備CY-270P離心風(fēng)機1臺，風(fēng)量1700m3/h，風(fēng)壓300MPa，共2臺。
3.4輔助干燥設(shè)備
根據(jù)甲方要求，本著節(jié)約、降低成本的原則，采用原有燃煤烘干干燥系統(tǒng)作為輔助干燥系統(tǒng)，當(dāng)陰雨天太陽輻照較差時手動操作使用。
4.重要計算及說明
4.1負(fù)荷計算4.1.1物料干燥過程中（含水率由75%降至 25%）的排水量：
Wp=300×（75%-25%）÷（100%-25%）=200（kg）
4.1.2物料預(yù)熱升溫（由20℃升溫至45℃）所需熱量Q1：Q1=300×（45-20）×4.2=31500（kJ）4.1.3物料中水分蒸發(fā)所需 熱量Q2：Q2=200×2333.7=466740（kJ）4.1.4干燥裝置所需總熱量Q，熱損失按5%計算:Q=Q1+Q2= （31500+466740）×（100%+5%）=523152（kJ）
4.2集熱面積
4.3太陽能空氣集熱器的安裝方位和傾角
太陽能空氣集熱器的安裝方位：根據(jù)GB50364-2005中第4.4.7條，太陽能空氣集熱器的安裝方位應(yīng)朝向正南，如受建筑物條件的制約，也可選擇偏東南或偏西南方向。本方案中太陽能空氣集熱器安裝方位根據(jù)加工廠烤房的朝向選擇正南方向。
4.4太陽能空氣集熱器的安裝傾角可按下式確定
當(dāng)太陽能空氣集熱器全年得熱量最大時，θ＝Φ式中：
θ——太陽能空氣集熱安裝傾角；
Φ——安裝地的緯度。
要使太陽能空氣集熱器的集熱效率在夏季最高，安裝傾角可由當(dāng)?shù)鼐暥葴p10°來確定。即θ=Φ-10°來確定太陽能空氣集熱器安裝傾角。
要使太陽能空氣集熱器的集熱效率在冬季最高，安裝傾角可由當(dāng)?shù)鼐暥燃?0°來確定。即θ=Φ+10°去確定太陽能空氣集熱器安裝傾角。
本方案中太陽能空氣集熱器主要用來干燥，所以應(yīng)保證集熱器效率在冬季最高。安裝傾角為42°-10°，取整數(shù)30°計。
4.5太陽能空氣集熱器前后排間距
太陽能空氣集熱器的布置應(yīng)避免受遮擋，與遮光物或太陽能空氣集熱器前后排的最小間距應(yīng)按規(guī)GB50364-2005公式4.4.7計算：
D=H×ctgas式中：
D——太陽能空氣集熱器與遮光物或集熱器前后排間的最小距離，m；
H——遮光物最高點與太陽能空氣集熱器最低點的垂直距離，m；
as——太陽高度角；
當(dāng)?shù)卮呵锓终?2時的太陽高度角（季節(jié)性使用）；
當(dāng)?shù)囟寥照?2時的太陽高度角（全年性使用）。
本系統(tǒng)主要在夏季使用，由相關(guān)數(shù)據(jù)可以計算出哈密市春秋分日正午太陽高度角為47°05′，則D最小為0.93h，為0.93×1m，取整按1m計。
1.實驗烤房
1.1烤房基本情況
該建筑為新疆維吾爾自治區(qū)哈密市一家葡萄干加工廠現(xiàn)有烤房。烤房并排共4間，均為1層平頂磚房，層高約3m，樓頂尺寸為2.5m×5m（東西×南北），烤房后緊鄰一塊空曠地，可作為太陽能空氣集熱器安裝場所。
1.2干燥要求
1.2.1干燥負(fù)荷要求：從4間烤房中選取1間進(jìn)行太陽能干燥作業(yè)，按每天12h干燥300kg新鮮葡萄進(jìn)行設(shè)計，干燥前葡萄含水率按75%計，干燥后葡萄含水率按25%計，經(jīng)計算，得出干燥房每天所需熱量為556227kJ。
1.2.2干燥溫度要求：按甲方提供的干燥工藝要求，烤房內(nèi)溫度控制為：初溫45℃~50℃，終溫65℃~70℃。
1.3氣象資料
根據(jù)國家氣象中心提供的全國各地日均及年總輻射數(shù)據(jù)（單位mJ/m2），哈密市（北緯42°49′）屬于太陽能資源較豐富地帶，其水平面上年平均日輻照量 為17.34mJ/m2，日照時數(shù)為全國最長地區(qū)之一，達(dá)3340h左右。哈密市葡萄成熟的季節(jié)是每年7月～9月，當(dāng)?shù)?月份日均輻照量為19.81MJ /m2。
2.系統(tǒng)運行原理
2.1系統(tǒng)原理（見圖1)
圖1系統(tǒng)原理
2.2系統(tǒng)運行原理說明2.2.1運行原理：太陽輻射能穿過太陽能空氣集熱器玻璃蓋板后，投射到太陽能空氣集熱器的吸熱板上，被吸熱板吸收并轉(zhuǎn)換為熱能，用以加熱太陽能空氣集熱 器內(nèi)的空氣，使其溫度逐漸上升。被加熱的空氣通過風(fēng)機送入烤房，將熱量傳遞到被干燥物料，使物料中的水分不斷汽化，然后通過空氣對流把水汽及時帶走，從而 達(dá)到干燥物料的目的。在干燥的同時，對達(dá)到溫、濕度要求的回風(fēng)做回收利用。
2.2.2技術(shù)特點：使用太陽能空氣集熱器將空氣加熱到65℃~70℃，提高了物料的干燥溫度，縮短了干燥時間，而且可以根據(jù)物料的干燥特性調(diào)節(jié)熱空氣溫度，保證干燥質(zhì)量；使用風(fēng)機強化熱空氣與物料的對流換熱，加快了干燥速度，可增進(jìn)干燥效果，保證干燥質(zhì)量。
2.2.3系統(tǒng)控制：干燥系統(tǒng)的運行由循環(huán)風(fēng)機提供動力，風(fēng)機運轉(zhuǎn)則干燥系統(tǒng)工作，風(fēng)機停轉(zhuǎn)則干燥系統(tǒng)關(guān)閉。循環(huán)風(fēng)機由太陽能空氣集熱器內(nèi)的溫控開關(guān)和室 內(nèi)的溫度控制儀共同控制：當(dāng)太陽能空氣集熱器內(nèi)溫度升高至40℃時，太陽能空氣集熱器內(nèi)的溫控開關(guān)閉合，此時若室內(nèi)溫度低于室內(nèi)溫度控制儀設(shè)定溫度 -5℃（可調(diào)），則風(fēng)機運轉(zhuǎn)，干燥系統(tǒng)開始工作，直至室內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)定溫度時停止；當(dāng)太陽能空氣集熱器內(nèi)溫度低于35℃或者室內(nèi)溫度高于溫控儀設(shè)定溫度 時，風(fēng)機均停轉(zhuǎn)，干燥系統(tǒng)停止工作。
2.2.4輔助干燥系統(tǒng)：采用原有燃煤烘干干燥系統(tǒng)作為輔助干燥系統(tǒng)。
3.主要設(shè)備選型
3.1太陽能空氣集熱器
根據(jù)甲方要求，擬選用CP-SAC-1系列太陽能空氣集熱器。產(chǎn)品性價比好，經(jīng)濟(jì)實用，產(chǎn)品承壓能力強，基本參數(shù)見表1。
3.2基本特性及優(yōu)點
CP-SAC-1系列太陽能空氣集熱器特點：
太陽能空氣集熱器采用雙層風(fēng)道設(shè)計，使用鍍黑鉻集熱板芯，吸收率高，發(fā)射率低，集熱效果好。
透明蓋板采用進(jìn)口陽光板，抗沖擊能力強，透明度高。
集熱器外殼采用厚度為0.3mm鍍鋅板，防腐能力強。
集熱器的保溫采用一體式聚氨酯發(fā)泡，內(nèi)表面帶反射層，保溫效果好。
集熱器內(nèi)介質(zhì)是空氣，無需考慮冬季防凍問題。
集熱器可配置型鋼支架，強度好，壽命長。
集熱器無懼空曬。
集熱器模塊化設(shè)計，可任意組合成各種大小集熱面積的集熱陣列。
3.3循環(huán)風(fēng)機
根據(jù)相關(guān)設(shè)計規(guī)范，將28塊太陽能空氣集熱器分成2組，每組14塊，整個系統(tǒng)分成2個獨立的子系統(tǒng)。經(jīng)計算，每個獨立的子系統(tǒng)需配備CY-270P離心風(fēng)機1臺，風(fēng)量1700m3/h，風(fēng)壓300MPa，共2臺。
3.4輔助干燥設(shè)備
根據(jù)甲方要求，本著節(jié)約、降低成本的原則，采用原有燃煤烘干干燥系統(tǒng)作為輔助干燥系統(tǒng)，當(dāng)陰雨天太陽輻照較差時手動操作使用。
4.重要計算及說明
4.1負(fù)荷計算4.1.1物料干燥過程中（含水率由75%降至 25%）的排水量：
Wp=300×（75%-25%）÷（100%-25%）=200（kg）
4.1.2物料預(yù)熱升溫（由20℃升溫至45℃）所需熱量Q1：Q1=300×（45-20）×4.2=31500（kJ）4.1.3物料中水分蒸發(fā)所需 熱量Q2：Q2=200×2333.7=466740（kJ）4.1.4干燥裝置所需總熱量Q，熱損失按5%計算:Q=Q1+Q2= （31500+466740）×（100%+5%）=523152（kJ）
4.2集熱面積
4.3太陽能空氣集熱器的安裝方位和傾角
太陽能空氣集熱器的安裝方位：根據(jù)GB50364-2005中第4.4.7條，太陽能空氣集熱器的安裝方位應(yīng)朝向正南，如受建筑物條件的制約，也可選擇偏東南或偏西南方向。本方案中太陽能空氣集熱器安裝方位根據(jù)加工廠烤房的朝向選擇正南方向。
4.4太陽能空氣集熱器的安裝傾角可按下式確定
當(dāng)太陽能空氣集熱器全年得熱量最大時，θ＝Φ式中：
θ——太陽能空氣集熱安裝傾角；
Φ——安裝地的緯度。
要使太陽能空氣集熱器的集熱效率在夏季最高，安裝傾角可由當(dāng)?shù)鼐暥葴p10°來確定。即θ=Φ-10°來確定太陽能空氣集熱器安裝傾角。
要使太陽能空氣集熱器的集熱效率在冬季最高，安裝傾角可由當(dāng)?shù)鼐暥燃?0°來確定。即θ=Φ+10°去確定太陽能空氣集熱器安裝傾角。
本方案中太陽能空氣集熱器主要用來干燥，所以應(yīng)保證集熱器效率在冬季最高。安裝傾角為42°-10°，取整數(shù)30°計。
4.5太陽能空氣集熱器前后排間距
太陽能空氣集熱器的布置應(yīng)避免受遮擋，與遮光物或太陽能空氣集熱器前后排的最小間距應(yīng)按規(guī)GB50364-2005公式4.4.7計算：
D=H×ctgas式中：
D——太陽能空氣集熱器與遮光物或集熱器前后排間的最小距離，m；
H——遮光物最高點與太陽能空氣集熱器最低點的垂直距離，m；
as——太陽高度角；
當(dāng)?shù)卮呵锓终?2時的太陽高度角（季節(jié)性使用）；
當(dāng)?shù)囟寥照?2時的太陽高度角（全年性使用）。
本系統(tǒng)主要在夏季使用，由相關(guān)數(shù)據(jù)可以計算出哈密市春秋分日正午太陽高度角為47°05′，則D最小為0.93h，為0.93×1m，取整按1m計。
