太阳能热水器的产水量计算

(一)太阳能热水器的能量平衡方程太阳能热水器实际吸收到的太阳辐射能一部分用来加热水，另一部分用于加热集热器、水箱、管路等其他部分，以及支付系统各部分的热损失。

根据能量平衡理论，太阳能热水器的能量平衡方程可表达为Q A=Q U+Q L+Q S式中QA—每天每平方米太阳能热水器吸热表面吸收的太阳辐射，kJ或kcalQU—每天每平方米太阳能热水器中工作流体获得的热量，又称有效得热，kJ 或kcalQL—每天每平方米太阳能热水器通过辐射、对流和传导散失到周围环境的热量，又称热损失，kJ或kcalQS—太阳能热水器贮存的能量，kJ或kcal上式QA =(ta)HTQ U =MCp(te-ti)或M=QU/Cp(te-ti)Q L =UL(Te-Ta)DtQ S = SCcDT其中 HT—单位面积集热器倾斜面太阳辐射日总量 kJ/ m2或kcal/m2 (ta)—透过吸收率乘积 %t e 、ti、ta—热水器终止水温、初始水温和环境温度℃M—单位面积太阳能热水器的产水量kg/ m2Cp—水定压比热kJ/kg℃ 或kcal/kg℃UL—太阳能热水器总热损系数W/m2℃ 或kcal/ m2℃h Dt—集热器吸收辐射的累计时间sCc—单位面积太阳能热水器各部分的热容 kJ/ m2℃Tf—热水器的平均温度℃DT—太阳能热水器各部分的温升℃t—时间 s各月代表日的选择计算各月太阳辐射日总量月平均值，按中央气象局有关专家推荐，按下表选择各月代表日以简化计算。

(三)珠海市的太阳辐射资源和气象条件根据广东省气象局提供的历年统计数据，把珠海地区的气象条件列如表2供分析参考，根据上述计算公式，按照珠海海地区Φ=230、S=330，并按表1和表2提供的有关数据，可计算珠海地区倾斜面上各月太阳总辐射日总量月平均值，因为珠海地区太阳能热水器的使用季节以冬半年为主，故只列出广州地区9、10、11、12、1、2月的的计算结果如下表：(四)太阳能热水器的透过率、吸收率和热损系数的估算太阳能热水器由太阳能集热器、贮热水箱、循环管路、支架等组成，太阳能热水器的透过率和吸收率即为太阳能集热器表面盖层的透过率和集热板的吸收率；而太阳能热水器的热损系数则包括了集热器的热损失、贮热水箱的热损失和管路系统的热损失。

1.已知天然气的热值为3.8×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。

求：（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出多少热量？（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天燃气可将质量为3.8kg，初温为25℃的水加热到多少摄氏度？（当地的大气压强为1标准大气压）2.一种太阳能热水器，装有160L的水。

（1）在太阳辐射下，水温由15℃升高到65℃，水箱中的水吸收的热量为多少？（不计热量损失）（2）如果水吸收的热量由效率为40％的煤气灶提供，则需燃烧多少煤气？{c水=1.0×103kg/m3，煤气的热值约为q=4.0×107J/kg}3.小华家使用的天然气热水器，他尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。

当只有该热水器使用天然气时，把50kg的水从20℃加热到54℃，天然气表的示数由1365.05m3变为1365.17m3，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg·℃），天然气额热值q=7.0×107J/m3.求：（1）水吸收的热值？（2）消耗的天然气完全燃烧放出的热量？（3）该热水器的效率？4.世界能源危机告急，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮，太阳能作为一种绿色、可再生的清洁能源，被充分运用到家庭热水、取暖领域，太阳能热水器无疑成为热水器行业的一个明星。

某太阳能热水器的水箱内装有50kg的水，太阳能热水器吸收1.4×107J太阳能后，使水温从20℃升高到60℃。

（水的比热容为4.2×103J/(kg·℃），焦炭的热值是3.0×107J/kg)试求：（1）水从太阳能热水器中吸收了多少热量？（2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少kg的焦碳？（3）太阳能热水器此时的效率是多少？5.某学校锅炉用天然气作燃料给水加热，已知天然气的热值为4.0×107J/m3（不计热量损失）。

商用空气能热泵热水系统 VS 其他热水器运行费用计算使用场所：企业生产线与宿舍、学校宿舍、酒店、游泳池、养殖场、电镀行业，印染行业、桑拿沐足、屠宰场、美容美发、SPA等等需要大量热水の场所使用の热水器种类电热水器、锅炉、空气能热泵热水器经济分析加热10000升20摄氏度自来水到55摄氏度の热水，电热水器与锅炉对比计算公式 [(总用水量*温升) / (能源热值*热水器能效比)]*能源价格电热水器 [10000*(55-20)] / [860*0.9] * 0.7≈ 316元一年需要316*365= 115340元锅炉 [10000*(55-20)] / [10200*0.7] * 6.28≈ 307元一年需要307*365= 112055元热泵 [10000*(55-20)] / [860*3.8] * 0.7≈ 75 元一年需要 75*365= 27375元综合比较，加热10吨水到同样の温度，热泵非常节能。

家用空气能热泵 VS 其他热水器运行费用计算使用场所：所有家庭用户与小型用水商户，如小发廊使用の热水器种类电热水器、燃气热水器、空气能热泵热水器经济分析加热200升20摄氏度自来水到55摄氏度の热水，电热水器与燃气热水器和热泵热水器对比计算公式 [(总用水量*温升) / (能源热值*热水器能效比)]*能源价格电热水器 [200*(55-20)] / [860*0.9] * 0.7≈ 6.3 元一年需要 6.3*365= 2299.5元燃气热水器 [200*(55-20)] / [24000*0.7] * 6.28≈ 5.8 元一年需要5.8*365= 2117元热泵 [200*(55-20)] / [860*3.8] * 0.7≈ 1.49元一年需要1.49*365= 543.8元综合比较，加热200L水到同样の温度，热泵非常节能。

商用太阳能热水系统 VS 其他热水器运行费用计算使用场所：企业生产线与宿舍、学校宿舍、酒店、游泳池、养殖场、电镀行业，印染行业、桑拿沐足、屠宰场、美容美发、SPA等等需要大量热水の场所使用の热水器种类电热水器、燃气热水器、锅炉经济分析加热10000升20摄氏度自来水到55摄氏度の热水，电热水器与锅炉对比计算公式 [(总用水量*温升) / (能源热值*热水器能效比)]*能源价格电热水器 [10000*(55-20)] / [860*0.9] * 0.7≈ 316 元一年需要316*365= 115340元锅炉 [10000*(55-20)] / [10200*0.7] * 6.28≈ 307元一年需要307*365= 112055元太阳能热水器+电 [10000*(55-20)] / [860*0.9] * 0.7≈ 316 元一年需要316*90= 28440元太阳能热水器+锅炉 [10000*(55-20)] / [10200*0.7] * 6.28≈ 307元一年需要 307*90= 27630元综合比较，加热10吨水到同样の温度，太阳能热水器非常节能。

太阳能热水方案中国航空规划建设发展有限公司2016年5月23日目录第一节地理位置及概况 (1)第二节方案设计依据及标准 (1)第三节运行原理及说明 (4)第四节重要项校核计算及说明 (5)第五节太阳能热水经济分析 ............................................ 错误!未定义书签。

第一节地理位置及概况一、地理位置：本项目位于北京市（北纬39º48´，东经116°28´）。

我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的国土年日照量在2200小时以上，年辐射总量大约每年3340-8360MJ/㎡，相当于110-250kg标准煤/㎡。

根据我国气象部门测量年辐射总量的大小，一般将我国大陆部分划为四个太阳能辐射资源带，即一类地区（≥6700 MJ/㎡），二类地区（5400-6700 MJ/㎡），三类地区（4200-5400 MJ/㎡），四类地区（4200 MJ/㎡），北京属于上述的第二类资源带内，其太阳能资源大有潜力可挖。

二、项目概况：此项目总建筑面积为13.648万平米，地上43层、建筑面积约为9.148万平米，地下五层、建筑面积约4.5万平米，为建筑高度220m的超高层5A甲级写字楼。

商业主要为写字楼配套商业。

用水情况：厨房、员工淋浴热水设置集中热水供应系统，采用太阳能强制循环间接加热系统（单水箱），日供应60℃热水7.5m3，太阳能集热板设在裙房屋面，集热热媒工质采用防冻液。

冬季运行十分可靠，且不需要设电伴热等耗能防冻措施。

太阳能热水机房设在地下一层，紧邻热水用水点。

供水稳定可靠，系统换热效率高。

《建筑给排水设计规范》GB 50015-2003中，表5.1.1-1规定，办公楼最高日热水用水定额为5~10 L/人.班，淋浴最高日热水用水定额为17~26L/人.次，餐饮业-职工食堂最高日用水定额为7~10L/人.次。

选取设计用水定额如下：办公楼最高日热水用水定额为8 L/人.d，淋浴最高日热水用水定额为26L/人.次，餐饮业-职工食堂最高日用水定额为7 L/人.次。

2、3号楼太阳能热水单价计算1、设计参数：1）设计用水48T热水；2）用水方式：花洒、龙头喷淋、3）用水温度：55℃4）海口地区自来水年平均温度为15℃，平均每年的阴雨天数约为100天，因此太阳能的有效利用天数约为265天。

（年光照为1750—2650小时，光照率为50%—60%，）2、所产热量的计算：1）每天所产的热水总量：48T。

2）每天将1吨水从15℃加热到55℃所需热量为Q吸。

根据水升温吸热计算公式：Q吸=C入.M.△t式中：C入——水的比热=1Kcal/Kg.℃M——被加热的水量（Kg）△t——温升（℃）热水热损耗——1.05Q吸=1Kcal/KG.℃×48000Kg×（55-15）℃×1.05=2016000Kcal3、每吨热水成本现以加热1吨水为例，自来水温按15度加热至55度，需要40000大卡的热量。

名称热效比实际热值一吨水耗能单价费用电热水器95% 817 49Kwh 0.56元27.44元JNK空气源热水器150% 3010 13.3Kwh 0.56元7.45元4、每生产一吨热水的成本：加热类型单价每吨水所需费用太阳能电加热0.7元／kwh15元空气源热泵热水器0.7元／kwh7.8元5、热水器的投资效益太阳能热值860 Kcal/Kg 热效率95% 电价：0.9元/Kg热泵热值860 Kcal/Kg 热效率350% 电价：0.9元/Kg6、太阳能每年运行费用：将48吨水从15℃加热到55℃，辅助电加热每天需用的电为：2016000÷860÷0.95=2468度/日辅助电加热每天费用0.9元/度×2468度=2222元/日辅助电加热每年费用2222元/天×100天=222200元/年。

7、空气能热泵每年运行费用：将48吨水从15℃加热到55℃，每天需用的电为：2016000÷860÷3.5=670度/日每天的用电费0.9元/度×670度=603元每年的用电费603元/天×100天=60300元/年8、综合结果。

(一)太阳能热水器的能量平衡方程太阳能热水器实际吸收到的太阳辐射能一部分用来加热水，另一部分用于加热集热器、水箱、管路等其他部分，以及支付系统各部分的热损失。

根据能量平衡理论，太阳能热水器的能量平衡方程可表达为Q A=Q U+Q L+Q S式中QA-每天每平方米太阳能热水器吸热表面吸收的太阳辐射，kJ或kcalQU—每天每平方米太阳能热水器中工作流体获得的热量，又称有效得热，kJ或kcalQL—每天每平方米太阳能热水器通过辐射、对流和传导散失到周围环境的热量，又称热损失，kJ或kcalQS—太阳能热水器贮存的能量，kJ或kcal上式QA =（ta）HTQ U =MCp(te—ti）或M=QU/Cp(te—ti)Q L =UL(Te-Ta）DtQ S = SCcDT其中 HT—单位面积集热器倾斜面太阳辐射日总量 kJ/ m2或kcal/m2 (ta)—透过吸收率乘积 %t e 、ti、ta-热水器终止水温、初始水温和环境温度℃M—单位面积太阳能热水器的产水量kg/ m2Cp—水定压比热kJ/kg℃ 或kcal/kg℃UL-太阳能热水器总热损系数W/m2℃ 或kcal/ m2℃h Dt—集热器吸收辐射的累计时间sCc—单位面积太阳能热水器各部分的热容 kJ/ m2℃Tf—热水器的平均温度℃DT-太阳能热水器各部分的温升℃t—时间 s各月代表日的选择计算各月太阳辐射日总量月平均值,按中央气象局有关专家推荐,按下表选择各月代表日以简化计算。

（三)珠海市的太阳辐射资源和气象条件根据广东省气象局提供的历年统计数据，把珠海地区的气象条件列如表2供分析参考,根据上述计算公式，按照珠海海地区Φ=230、S=330，并按表1和表2提供的有关数据，可计算珠海地区倾斜面上各月太阳总辐射日总量月平均值，因为珠海地区太阳能热水器的使用季节以冬半年为主，故只列出广州地区9、10、11、12、1、2月的的计算结果如下表：（四)太阳能热水器的透过率、吸收率和热损系数的估算太阳能热水器由太阳能集热器、贮热水箱、循环管路、支架等组成，太阳能热水器的透过率和吸收率即为太阳能集热器表面盖层的透过率和集热板的吸收率；而太阳能热水器的热损系数则包括了集热器的热损失、贮热水箱的热损失和管路系统的热损失。

(完整版)关于住宅太阳能储水容积V=100L 的计算过程13。

6.2、设计说明：设计参数：每户按3。

2人计，热水用水标准取q=40L/p.d,热水温度tr=55℃，冷水温度他t1=5℃，用水时间为24h,水源为市政供水,水质满足生活饮用水水质标准。

太阳能保证率选f=50％。

13。

6。

3、依据甲方要求,本工程采用壁挂式太阳能热水器，每户太阳能热水器为一独立系统，电辅助加热。

预留电源，辅助电加热装置热水器贮水箱内自带为N=1.5kw 。

当水箱温度T ＜45°时电加热启动，当水箱温度T ＞55°时电加热停止,集热贮热水箱有效容积100L 。

热媒循环泵采用温度控制，分体式太阳能热水器热媒循环泵由热水器生产厂家在家配套供应. 第一步，设计日热水用水量： d /kg 128d /L 128402.3w ==⨯=⨯=q m Q 第二步，集热器采光面积：r 4(1)128500.9835013142 2.072)1.3253100(10.2)6361T cd L QwCw tr t f Ac m J ρ-⨯⨯⨯⨯====-4.178%η(1-η××6% 计算公式引自GB50015—2003《建筑给排水设计规范》2009年版105页式中 w Q —设计日热水用水量：128L w C —水的定压比热容，4.178kJ/（kg ·℃)；t1tr -—贮水箱内水的温升=55-5=50℃; f —太阳能保证率，50%；r ρ-热水密度，取0。

983kg/L ； T J -合肥地区正南方向、倾角为纬度的平面全年日平均太阳辐照量，取1。

3253×104kJ/(m 2·天）；引自《国家建筑标准设计图集15S128》第81页。

cd η-集热器的年平均集热效率，60%；L η—贮水箱和管路的热损失率,20％。

第三步：集热贮热水箱有效容积：rx C rjd .q 2.074082.8V A L ==⨯=式中 rx V —储热水箱有效容积（L ）rjd q —集热器单位采光面积平均日产水量（40~100L/m ².d),取40L/m ².d综合以上计算，集热贮热水箱有效容积取100L ＞82。

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。