太阳能热水系统设计计算

太阳能热水系统计算
一、热水用量
1.当热水供水温度为60℃时1#
热水用水定额q r[L/(人·d)]:60
用水人数m(人）：144日热水用水量q rd(L/d):8640最大时热水用水量q rh(L/h):1728
二、集热模块
日用60℃热水量q rd(L/d):8640热水密度ρr(kg/L):0.98324水的比热c[KJ/(kg·℃)]: 4.187被加热水的初温t c(℃):10
被加热水的终温t z(℃):60
太阳能保证率f:0.5当地集热器的年平均日太阳辐照量
J T[KJ/(m2·d)]:15815集热器年平均集热效率ηcd:0.4系统热损失系数ηL:0.25直接式集热器总面积A C(m2):187.42每块集热模块面积A(m2): 6.5所需集热模块数量(块):29
三、集热水箱
集热器面积A s(m2):187.42单位集热面积所需有效贮水容积b2(L/m2):50
集热水箱的贮水容积V s(m3):9.37
四、电辅热
电辅热功率(KW):34.56
五、集热循环泵
流量系数(L/(S·m2):0.015集热循环泵流量q x(L/s): 2.81集热循环泵电负荷(W):510.5
六、热水循环泵
热水小时变化系数K h: 4.8设计小时耗热量Q h(kJ/h):355694系统及热水箱热损失Q x(kJ/h):14227.8循环水温度差Δt x(℃):5
热水密度ρr(kg/L):0.98324循环泵流量q x(L/s):0.19热水循环泵电负荷(KW):0.01
六、其他
结构荷载(KN/m2):0.6。

太阳能工程计算常用公式1.太阳辐射计算公式太阳辐射是太阳能工程中最关键的参数之一，可以通过以下公式进行计算：H = H0 * (1 - a * cos(theta))其中，H为太阳直射辐照度，H0为地球半径上太阳辐射的强度，a为大气散射系数，theta为太阳高度角。

2.太阳能电池板功率计算公式太阳能电池板的功率可以通过以下公式进行计算：P = A * G * eta其中，P为太阳能电池板的功率，A为太阳能电池板的面积，G为太阳辐射强度，eta为太阳能电池板的转换效率。

3.太阳能热水器设计公式太阳能热水器的设计需要考虑到太阳辐射强度、太阳能热水器转换效率等因素，可以用以下公式进行计算：Q = A * G * eta * FR其中，Q为太阳能热水器的热输出，A为太阳能集热器的面积，G为太阳辐射强度，eta为太阳能集热器的转换效率，FR为太阳能热水器的散热损失系数。

4.太阳能发电系统收益计算公式太阳能发电系统的收益可以通过以下公式进行计算：E=P*H*AF*PR其中，E为太阳能发电系统的年发电量，P为太阳能电池板的功率，H为太阳辐射强度，AF为发电系统的年可利用系数，PR为太阳能电池板的损耗系数。

5.太阳能系统投资回收期计算公式太阳能系统的投资回收期可以通过以下公式计算：T=I/(S*C-(E*P*AF))其中，T为太阳能系统的投资回收期，I为太阳能系统的投资成本，S为太阳能系统的每年节约的能源成本，C为太阳能系统的每年运行成本，E为太阳能发电系统的年发电量，P为太阳能电池板的功率，AF为发电系统的年可利用系数。

这些是太阳能工程计算中常用的一些公式，可以帮助太阳能工程师进行相关计算和设计。

当然，具体的计算还需要考虑到实际情况和具体参数，这些公式只是提供了一些基本的计算方法和思路。

太阳能热水系统设计专篇一、设计说明:1、设计依据:《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364-2005《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242-2002建筑设计图纸及业主提供的资料和设计要求。

2、工程概况：本工程为爱平小区5#商住楼。

3、本工程采用整体式太阳能热水器,每个太阳能热水器为一独立。

系统，电辅助加热，每户的立管、控制线路、辅助加热线路集中设于管道井内，户内热水管道系统由住户自理；共设置了整体式太阳能热水器，计24只。

二、设计计算:1、设计参数:每户按3.5人计，热水用水标准取q=70L/p .d，热水温度tr=60°C, 冷水温度tl=4°C，用水时间为24，水源为市政直接供水，水质满足生活饮用水水质标准。

太阳能保证率选f=50%。

2、太阳能集热系统设计：最大日用水量Qrd=70x3.5=245L/d，太阳能集热器总面积As=245x4.187x(60-4)x50%%%/13812/0.5/(1-0.2) =5.20m2，集热循环水箱有效容积V=50x5.20=260L，最大小时耗热量W=5.12x3.5x70x4187x(60-4)x0.983/86400=3346w，参照《太阳能热水系统与建筑一体化设计标准图集》苏J28-2007附录D，表（一）选用玻璃真空管整体式太阳能热水器MGQBCD58/2100/36-340/5.48/0.03/35°/D 。

共计24只；在满足上述设计指标的情况下，业主也可选用其他型号的产品。

3、管材、保温及其他：热水管采用交联铝塑复合管，卷材,公称压力1.0MPa，卡箍式连接；管道敷设时利用管道折角自由臂补偿管道的伸缩；保温采用25mm厚的泡沫橡塑为绝热层，外缠玻璃丝布两道,并采用玻璃钢铝箔防水;4、未尽事宜执行《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242-2002及《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB 50364-2005的相关条文.。

太阳能系统设计常用公式1、时角ω：从太阳正午起算，顺时针方向为正，逆时针方向为负︒⨯=15)12(的小时数时距离正午ω；2、赤纬角δ：太阳中心和地心的连线与赤道平面的夹角⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯=365284360sin 45.23n δ，其中n 为一年中的日期序号，元旦n=1； 3、太阳高度角s α：太阳光线与其在地平面上投影线之间的夹角ωδϕδϕθαcos cos cos sin sin cos sin +==z s4、天顶角z θ：太阳光线与地平面法线之间的夹角s z αθ-︒=905、方位角s γ：太阳光线在地平面上投影和地平面上正南方向线之间的夹角，正南方向为0°，向西为正，向东为负s s αωδγcos sin cos sin =；ϕαδϕαγcos cos sin sin sin cos s s s -=6、日出、日落的时角s ωδϕωtan tan cos -=ssr ω为日出时角：s sr ωω-=；ss ω为日落时角：s ss ωω=7、日照时间N ：当地由日出到日落之间的时间间隔)tan tan arccos(15215δϕωω-=+=srss N 8、阴影长度d()[]ϕϕsin 399.0cos 648.0arcsin tan 707.0-=Hd9、两排方阵之间最短距离Dd H c D +⨯=θtan10、地表倾斜面上的月平均太阳辐照量天空各向同性模型：式中 ：倾斜面上的月平均太阳总辐照量 ：水平面上的月平均太阳直射辐照量 ：水平面上的月平均太阳散射辐照量 ：水平面上的月平均太阳总辐照量 ：倾斜面与水平面之间夹角 ：地面反射率 ，取0.2 ：倾斜面与水平面上的日太阳直射辐照量之比的月平均值对于北半球面朝赤道（ γ =0°）式中， 对于南半球面朝赤道（ γ =0°）式中天空各向异性模型：式中 ：倾斜面上太阳月平均总辐照量与水平面上月平均总辐照量的比值 ：水平面上月平均太阳总辐照量 ：水平面上月平均太阳散射辐照量：方阵倾角 ：地面反射率其中 T b H d H bR H βρ()δϕωtan tan cos 1-=-s ()()()[]δβϕδϕωtan tan cos ,tan tan cos min 11---='--s ()()()[]δβϕδϕωtan tan cos ,tan tan cos min 11+--='--s ()[]()()[]{}⎩⎨⎧>+-≥=ss sr sr s s ss srss sr ss G G G D ωωωωωωωωωω,,,,0max ,,,0max R H d H βρβγϕβsin cos tan cos +=A式中 ：倾斜面方位角 ：太阳赤纬角 ：水平面上的日落时角：倾斜面上日落时角11、负载日耗电量计算公式：负载日耗电量=负载功率/系统电压x 工作时间12、蓄电池容量计算公式：蓄电池容量=A*QL*NL*To/ccA ：蓄电池安全系数，一般1.1-1.4，设计取1.2； QL ：负载日耗电量； NL ：连续阴雨天数；To ：温度修正系数，0℃以上取1，-10℃以上取1.1，-10℃以下取1.2； CC ：放电深度，铅酸蓄电池取0.75，碱性镍镉蓄电池取0.85；13、独立系统容量设计： 1）组件串联数Ns ：Ns=UR/Uoc=(Uf+UD+Uc)/Uoc式中： UR 为太阳能电池方阵输出最小电压;；γδsωδϕωtan tan cos -=s ωωUoc 为太阳能电池组件的最佳工作电压； Uf 为蓄电池浮充电压；UD 为二极管压降,一般取0.7V ； UC 为其它因数引起的压降；2）组件并联数Np ：Np=(Bcb+Nw×QL)/(Qp×Nw)需补充的蓄电池容量Bcb=A×QL×NL （QL 负载日耗电量， NL 连续阴雨天数） 太阳能电池组件日发电量Qp=Ioc×H×Kop×Cz 式中：Ioc 为太阳能电池组件最佳工作电流；H 为峰值日照；Kop 为斜面修正系数；Cz 为修正系数，主要为组合、衰减、灰尘、充电效率等损失，一般取0.8； 两个最长连续阴雨天之间的最短间隔天数Nw ；3）太阳能电池方阵的功率P ：P=Po×Ns×Np14、组件（电池片）转换效率η：SIV S p p m m in m ⨯⨯=⨯=1000η 式中 m P ：组件（电池片）最大输出功率；in P ：入射功率；m V ：组件（电池片）最大工作电压； m I ：组件（电池片）最大工作电流；S ：组件（电池片）面积；15、风压载荷W ：w w A q C W ⨯⨯=式中 W ：风压载重；w C ：风力系数；q ：设计用的风压（N/m 2）；w A ：受风面积；①、设计用的风压q ：J I a q q o ⨯⨯⨯=式中 q ：设计用的风压（N/m 2）；o q ：基准风压（N/m 2）； a ：高度补偿系数；I ：用途系数；J ：环境系数；1）基准风压o q ：设定基准高度10m ；16002122o o o V V q =⨯⨯=σ2）高度补偿系数a ：no h h a 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=式中 a ：高度补偿系数；h ：阵列的地面以上高度；o h ：基准地面以上高度10米；n ：因高度递增变化的程度，5为标准；3）用途系数I ：通常1.0；4）环境系数J ：通常1.0；②、风力系数w C ：16、积雪载荷S ：ss s A Z P C S ⨯⨯⨯=式中 S ：积雪载重；s C ：坡度系数；P ：雪的平均质量（相当于积雪1cm 的质量，N/m 2），一般地方19.6N以上，多雪区域为29.4N 以上；s Z ：地上垂直最深积雪量（cm ）； s A ：积雪面积；1）坡度系数s C ：2）雪的平均单位质量P ：积雪厚度为1cm 、面积为1m 2的质量； 3）地上垂直最深积雪量s Z ：17、地震载荷K ：一般地方由式①计算，多雪区域由式②计算；GC K ⨯=1 ①)35.0(1S G C K +⨯= ②式中 K ：地震载荷（N ）；1C ：地震层抗剪系数；G ：固定载荷（N ）；S ：积雪载荷（N ）；地震层抗剪系数由下式计算：o i t C A R Z C ⨯⨯⨯=1式中 Z ：地震地域系数；t R ：振动特性系数； i A ：层抗剪分布系数；o C ：标准抗剪系数（0.2）以上；18、欧洲效率erp η：加权效率%100%50%30%20%10%520.048.010.013.006.003.0ηηηηηηη+++++=erp19、系统发电效率：并网光伏系统效率=组件方阵效率（95%）x 直流配电效率（98%）x 并网逆变器欧洲效率（95%）x 并网逆变器MPPT 效率（97%）x 交流配电效率（98%）x 升压变压器效率（95%）x 灰尘及其它损耗（98%）=78%独立光伏系统效率=组件方阵效率（95%）x 直流配电效率（98%）x 控制器效率（95%）x 离网逆变器效率（85%）x 蓄电池效率（80%）x 交流配电效率（98%）=59%20、系统发电量：系统年发电量=方阵功率x 峰值日照x 系统发电效率x365天21、节能减排计算：每节约 1度（千瓦时）电，就相应节约了0.35Kg 标准煤，同时减少二氧化 碳（CO 2）排放0.872Kg 、二氧化硫（SO 2）0.0263Kg 、氮氧化物（NO X ）0.0131Kg 、碳粉尘0.238Kg ；22、光伏组件结构组成：普通光伏组件：3.2mm 超白低铁钢化玻璃—EVA —电池片—EVA —TPT 背材； 双玻光伏组件：3.2mm 超白低铁钢化玻璃—EVA —电池片—EVA —3.2mm 超白低铁钢化玻璃；23、公元太阳能单晶硅电池片面积：大圆角：0.014857m 2； 小圆角：0.015480m 2；24、公元太阳能光伏组件尺寸：①铝框组件尺寸：1580*808（mm ）；铝框组件型材尺寸：1607*915（mm ）；铝框组件玻璃尺寸：1574*802（mm ）；电池片横向间距3mm 、纵向间距4mm ，电池片离玻璃边缘横向间距18.5mm 、纵向间距15mm ； ②塑钢框组件尺寸：1670*890（mm ）；塑钢框组件型材尺寸：1700*1000（mm ）；塑钢框组件玻璃尺寸：1595*815（mm ）；电池片横向间距3mm 、纵向间距4mm ，电池片离玻璃边缘横向间距25mm 、纵向间距25.5mm ；25、电池片生产流程：清洗（酸洗）—制绒—扩散—刻蚀—PE —丝网印刷—分检—包装；26、组件生产流程：单焊—串焊—叠层—分选—层压—装框—切割—测试—清洗—包装；27、电缆桥架的选择：①、电缆桥架的载荷总G ：.......332211+++=q n q n q n G 总式中 .......321n n n 、、为相应电缆的根数；.......321q q q 、、为各电缆每单位长的重量（kg/m ）；②、电力电缆桥架的宽度b的计算：.......)()()(333222111++++++=k d n k d n k d n b式中 .......321n n n 、、为相应直径电缆的根数；.......321d d d 、、为各电缆直径；.......321k k k 、、为电缆间距（k 值最小不应小于4d）；③、控制电缆桥架的宽度b的计算：电缆的总截面积：.......222.233222211+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡=D n D n D n S o πππ需要的托架横截面积：%40.o S S =h S b o⨯=%40式中.......321n n n 、、为相应直径电缆的根数； .......321D D D 、、为各电缆直径； h为电缆桥架净高；28、线缆参数表：①、YJV/YJV22线缆参数表：②、BVR 线缆参数表：29、桥架参数表：①、槽式桥架：附录1 钢材和连接的强度设计值附表1.1 钢材的强度设计值（N/mm2）注：附表中厚度系指计算点的钢材厚度，对轴心受拉和轴心受压构件系指截面中较厚板件的厚的。

太阳能热水器计算公式太阳能收集面积估算公式太阳能收集器的面积是决定系统收集太阳能的关键因素之一。

可以使用以下公式来估算太阳能收集面积：收集面积 = (每日热水消耗量 / (日平均太阳能辐射量 ×系统热效率)) × 24小时其中：- 每日热水消耗量是指你所需要的每天热水的总量，单位可以是升或者加仑；- 日平均太阳能辐射量是指太阳能可利用的平均辐射量，单位可以是千焦耳/平方米/日或者白天小时数等；- 系统热效率是指整个太阳能热水系统的热效率。

储水箱容量估算公式储水箱的容量是决定系统的储热能力的关键因素之一。

可以使用以下公式来估算储水箱的容量：储水箱容量 = (每天热水消耗量 ×最长无太阳能供暖时段) / 系统热效率其中：- 每天热水消耗量是指你所需要的每天热水的总量，单位可以是升或者加仑；- 最长无太阳能供暖时段是指系统无法获得太阳能供暖的最长连续时间，单位可以是小时；- 系统热效率是指整个太阳能热水系统的热效率。

太阳能热水器效率计算公式太阳能热水器的效率是指系统将太阳能转化为热水的能力。

可以使用以下公式来计算太阳能热水器的效率：太阳能热水器效率 = (每天实际热水产量 / (日平均太阳能辐射量 ×太阳能收集器面积)) × 100%其中：- 每天实际热水产量是指系统每天能够产生的实际热水量，单位可以是升或者加仑；- 日平均太阳能辐射量是指太阳能可利用的平均辐射量，单位可以是千焦耳/平方米/日或者白天小时数等；- 太阳能收集器面积是指太阳能热水器的收集面积。

这些计算公式可以帮助我们在设计和选择太阳能热水器系统时进行初步的估算和判断。

但是实际情况可能受到多种因素的影响，包括地理位置、气候条件、系统设计和材料质量等。

因此，在实际应用时，建议根据具体情况进行调整和优化。

1．项目设计原则太阳能集热器设计项目应遵循以下几方面的设计原则，科学设计太阳热水系统，使其达到合理、可靠、先进。

（1）遵守国家相关法律、法规及太阳能、给排水、采暖和土建等专业的相关标准、规范。

（2）综合考虑产品、系统的技术先进性、运行可靠性、经济性、使用便利性和使用寿命等各方面因素，选择实用、经济的方案。

（3）系统设计应安全可靠，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，并根据不同地区采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗风、抗震等技术措施。

（4）安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器，应有防止热水渗漏的安全保障措施；应设置防止太阳能集热器损坏后部件坠落伤人的安全防护设施；集热器不应跨越建筑变形缝设置。

（5）太阳能热水系统的给水应对超过有关标准的原水做水质软化处理。

（6）安装在建筑上的太阳能热水系统不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观；应避免集热器的反射光对附近建筑物引起的光污染。

（7）太阳能热水系统的管线应有组织布置，做到安全、隐蔽、易于检修；为减少热损及循环阻力，循环管路尤其热水循环管路应尽量短而少弯；为了达到流量平衡和减少管路热损，绕行的管路应是冷水管或低温水管；管路的通径面积应与并联的集热器或集热器组管路通径面积的总和相适应。

（8）太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件；轻质填充墙不应作为太阳能热水系统的支承结构。

储水箱和集热器的安装位置应使其在满载情况下分别满足建筑物上其所处部位的承载要求，必要时应请建筑结构专业人员复核建筑载荷。

2．项目设计要求鉴于该项目为连云港地区太阳能工程项目，并采用电辅助能源热水系统用于日常生活使用的特点，我认为，该项目设计要求有以下几点：（1）根据图纸的要求，在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能热水系统，太阳能集热系统布置方式、色彩等应尽可能做到与建筑相协调。

（2）系统采用楼面太阳能集中集热方式，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以电辅助加热为辅。

太阳能热水系统计算书酒店（1号楼、2号楼）海南泓景建筑设计有限公司2019年11月太阳能热水系统计算书一、工程概况：本工程位于海南省陵水县，建筑地上面积为22087.28m2（含补偿面积）,地下室面积16564.00m2，建筑高度为39.8米。

二、设计依据：1、《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）2、《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-20183、《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18719-2018。

4、《太阳能供热采暖工程技术规范》GB50495-20095、《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇——给水排水》（2007）6、其他相关专业资料三、太阳能热水系统：采用集中加热集中供热（设置集中储热水箱），直接加热，强制循环，集中设点辅助加热（热泵）的给水系统。

四、太阳能系统设计参数：1、气象参数：从《太阳能供热采暖工程技术规范》中查询）三亚地区：水平面年平均太阳辐射量：16.627mJ/m2.d；纬度：18.14°，三亚纬度倾角平面年平均日太阳辐射量：16.956mJ/2；年日照时数：2546h；年平均环境温度：25.8°2、热水设计参数：(1) Qr=120L/人.(取下限值)；（2）设计热水温度60°，设计冷水温度20°。

3、3、集热器性能参数：1.00*2.00m（一块），集热器年平均集热效率η=0.45五、太阳能用水量的计算：本楼为11层酒店，分为1号楼和2号楼，1、2号楼客房数合计为248间。

每间两人计，共496人。

根据国家标准，酒店按店每人每天需热水量120L计算,则1号、2号楼的热水用水量为：Q w =mqar=496×120=59.52m3/d。

m --用水计算单位数，人数或床位数qar --热水用水定额，L/(人·d)或L/（b·d）六、集热面积计算：由国标可知，每个屋面所需要集热器的面积可要据用户的每日用水量和用水水温确定，公式如下：Ac=QwCw（tend-ti）f/JTηcd(1-η )则AC=59520*4.187*0.9832*(60-20)*0.50/ 16956*0.45*0.80=802.64m2式中，Ac ——直接系统集热器总面积，m2；Qw ——日均用水量，kg；Cw ——水的定压比热容，kJ /（kg ·℃）；tend ——贮水箱内水的设计温度，℃；ti ——水的初始温度，℃；JT ——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，kJ/m2；f ——太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%～80%；ηcd ——集热器的年平均效率，%；根据经验取值宜为0.45～0.50，具体取值应根据集热器产品的实际测试结果而定；ηL ——贮水箱和管路的热损失率，%；根据经验取值宜为0.15～0.30。

太阳能热水系统设计方案一．条件及用户要求该宾馆要求做出15吨太阳能热水系统设计方案。

二．简要设计2．1设计依据（1） GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》（2）GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》3）2．2设计方案主要考虑的几个问题（1）优先利用太阳能源。

（2）控制系统的全自动化、智能化、先进性.2．3系统基本设计（1）采用直流式定温放水+温差循环太阳热水系统，达到充分利用太阳能，只要有太阳，就有能洗澡的热水的效果，避免了家用热水器和循环式太阳热水系统存在的弊病。

（2）采用自限温伴热带防冻与管路低温自动循环防冻相结合，双重防冻保护。

（3）采用先进的中央快速热水器作为太阳能的补充能源，当遇阴雨天气太阳能不足时系统自动切换至电辅助加热模式，客人的全天候用水需求。

3、理论计算3．1用热水量确定按宾馆要求满足每天供热水15吨（集热面积为20吨集热面积）。

3、2全玻璃真空管产热水量计算单支管的采光面积（Aperture Area）：外管内直径（58-2×2）×有效长度（800-80）= 92880mm²南北竖放时的入射角修正系数：3.3真空太阳集热管数量确定共计布置集热块：20块。

总的集热面积：8.5m²×20块=170m²。

真空管只数：120只×20块=2400只。

4、关键设备与配件选型4．1太阳集热器在北方高寒地区使用。

冬季结冰，但最低气温在零下20℃以上，考虑到全年使用，因此选择真空管集热器。

目前真空管集热器分家用和工程用两大类别，家用产品储热水箱和太阳能集热管为一体结构，结构简单，适合家庭或小面积工程使用；工程用集热器没有储热水箱，可根据现场情况任意串并联，并根据采光面积大小合理配置1个水箱。

系统运行便于控制且用水方便。

4．2控制器选用德国西门子公司生产的PLC可编程控制器，控制程序采用我公司研发的太阳能工程系统专用控制程序，功能强大，可实现任意功能的自动控制，可根据实际任意更改和升级控制程序，并可远程监控。