太阳能供热采暖系统计算说明
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太阳能集热器面积计算说明太阳能集热器是一种利用太阳能将阳光转化为热能的设备。
太阳能集热器通常由集热器板和液体媒介组成。
集热器板由吸热性能良好的材料制成,可以有效地吸收太阳光照射。
液体媒介通过管道运输热量,将集热器板吸收的热量传递给需要加热的目标物体。
1.目标物体的所需热量:首先需要确定所需加热的目标物体的热量需求。
例如,如果需要加热一个室外游泳池,需要计算游泳池的体积和所需的池水加热温度。
2.可利用太阳能的百分比:太阳能集热器并不是所有的太阳能都能转化为热能。
该装置的效率通常在50%到70%之间。
因此,需要确定可利用太阳能的百分比。
3.地理位置和日照时间:太阳能集热器的面积计算还要考虑地理位置和当地的日照时间。
不同地区的太阳辐射强度和日照时间不同,这将直接影响到所需的集热器面积。
4.集热器板的热效率:集热器板的热效率是指其吸收太阳光并将其转化为热能的能力。
集热器板的热效率通常在60%到80%之间,因此需要了解所使用的集热器板的热效率。
根据以上几个关键因素,可以使用以下公式计算太阳能集热器的面积:A=Q/(η×I×t)其中A表示所需的集热器面积(单位:平方米)Q表示目标物体所需的热量(单位:焦耳)η表示太阳能的利用效率(单位:百分比)I表示地区的太阳辐射强度(单位:瓦/平方米)t表示所需的加热时间(单位:秒)首先,需要计算所需的热量:然后,代入公式计算集热器的面积:因此,对于这个具体的游泳池加热需求,所需的太阳能集热器面积约为2.898平方米。
需要注意的是,这只是一个简单的示例,实际的面积计算可能涉及到更多的因素,如集热器板的材料和设计、管道输送的热量损失、系统的热效率等。
1太阳能供热采暖系统综述太阳能供热采暖系统将太阳能转化成热能,供应冬季采暖和全年生活热水。
系统主要由集热系统、换热储热系统、辅助能源和控制系统等4大部分组成。
1.1集热系统根据使用区域和用户投资规模不同,使用相应的太阳能集热器组成集热系统。
包括全玻璃真空管集热器、平板集热器、玻璃金属集热器(玻璃金属u 型管集热器、玻璃金属热管集热器)等,集热系统可以采用直接系统间接系统。
长期运行过程中既要考虑太阳能集热系统的越冬保护问题,又要考虑集热器夏天过热问题。
直接式系统既可以采用回流式排空防冻措施也可以采用电伴热或热循环防冻措施;由于间接式系统一般采用低冰点高沸点介质做导热液,因此不存在冬季越冬保护问题,但其夏季过热是主要问题。
1.2换热储热系统目前常用的太阳能采暖系统中多以热水显热的形式来完成供热和储热,随着技术的进步逐渐有以相变潜热供热的太阳能供热采暖系统面世。
集热系统种类不同,换热设备和储热系统都不同,直接式系统把水作为集热的热媒和采暖供热的热媒;间接式系统一般用换能液(低冰点高沸点介质)通过换热器把集热器产生的热量储存到储热系统中;换热器可以是内置式也可以是外置式。
储热水箱的容积和太阳能采暖保证率有关,所以同样集热面积的太阳能采暖系统,储热水箱容积可能不同,太阳能保证率越大,储热水箱的容积越大。
1.3用热系统太阳能采暖系统用热包括两部分:采暖用热、生活热水用热。
生活热水要求水质新鲜、富含氧气、温度合适、带有一定压力、清洁、无病菌、无异味,因此不能和采暖系统共用一套水源,采用双水箱系统、单水箱加换热器系统。
对采暖系统来讲,末端散热器主要用热设备,通过热传导、辐射、对流把热量散发出来,让居室的气温得到提升。
太阳能辅助采暖系统可以在地板底下敷设加热管、普通金属散热器、风机盘管散热器等多种形式末端散热器。
目前市场上销售的采暖散热器从材质上分为铜管铝翅对流散热器、钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散热器、铜铝复合散热器以及老式铸铁散热器等。
.太阳能热水系统设计计算.1基本参数(1) 用水人数404号楼共有住户21户,每户以2.8人计,用水人数共计约59人。
(2) 用水定额(热水定额)404号楼有集中热水供应和淋浴设备,每人每日用热水定额以60℃热水计算,取100L/人·d。
(3) 用水时间24小时全日供应热水2设计计算(1) 设计小时耗热量的计算式中:Qh—设计小时耗热量(W)m—用水人数qr—热水用水定额(L/人·d)Qh—水的比热,c=4187(J/kg·℃)tr—热水温度,tr=60(℃)tL—冷水温度,tL=10(℃)r—热水密度(kg/L),r=0.983kg/Lkh—小时变化系数,kh=5.12Qh=71951(W)(2) 设计小时热水量式中:qrh—设计小时热水量(L/h)h—设计小时耗热量(W)tr—设计热水温度(℃),tr=55(℃)tL—设计冷水温度(℃),tL=10(℃)r—热水密度(kg/L),r=0.986(kg/L)qrh=1394.32(L/h)(3) 全日供应热水系统的热水循环流量式中:qx—全日供应热水的循环流量(L/h)Qs—配水管道的热损失(W),取设计耗热量的5%△t—配水管道的热水温度差(℃),取5℃qx= 615.6(L/h)(4) 热水供水管的设计秒流量q(L/s)计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率式中:Uo—生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率(%)qr—最高热水用水定额m—每户用水人数kh—热水小时变化系数Ng—每户设置的卫生器具给水当量数T—用水时数(h)0.2—一个卫生器具,给水当量的额定流量(L/s)Uo=0.012%查《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)得系统热水供水管的设计秒流量为q=2.51(L/s)。
3 设备选取(1) 蓄水箱对于太阳能热水系统,由于受自然条件(太阳辐射一天之内随时间变化)的限制,太阳能集热系统,不可能全天24小时满足设计小时用水量(qrh)的要求。
赫瑞太阳能系统配置说明
【计算】
江浙地区:日太阳辐射量约为在13036千焦耳/平方米。
年平均日照时间为2200小时。
根据太阳能计算公式:H·F·η· K1 · K2=L · C ·⊿T
式中 H——各地区日太阳辐照量(kJ/m2·d);
F——集热器采光面积(m2);
η——太阳能集热板日平均效率;
K1——容积系数,落水法取1.0,顶水法取0.7;
K2——系统热损失,一般取0.8~0.9;
L——产水量(kg);
C——水的定压比热容,kJ/(kg·℃);
tr——热水温度(℃);
tl——冷水温度(℃)。
根据太阳能计算公式可得产水量为:
L=H·F·η · K1 · K2
C ·⊿T
(L)
HERAY 太阳能集热板平均热转换效率约为95%
每块HERAY太阳能集热板有效集热为1.86m2
按每天平均升温幅度为35度
根据太阳能公式计算产水量为(L)
在江浙地区每块HERAY太阳能的产水量
L=13036×1.86×95%×1×0.9/(4.19×35)= 141L
【配置】
西溪人家的家庭太阳能热水用量:
按额定60度热水每人40L /次定量标准
每户家庭按3.5 人
每家配套一个150L的热水箱,能满足使用要求
太阳能系统集热板按每户一块配置,每块产热量为141L ,可以满足水箱配置的要求。
供热采暖系统负荷计算对采暖热负荷和生活热水负荷分别计算后,应选两者中较大的负荷确定为太阳能供热采暖系统的设计负荷,太阳能供热采暖系统的设计负荷应由太阳能集热系统和其他能源辅助加热/换热设备共同负担。
太阳能集热系统负担的采暖热负荷是在计算采暖期室外平均气温条件下的建筑物耗热量。
建筑物耗热量、围护结构传热耗热量、空气渗透耗热量的计算应符合下列规定:1 建筑物耗热量应按下式计算:Q H = Q HT + Q INF -Q IH式中Q H——建筑物耗热量,W;Q HT——通过围护结构的传热耗热量,W;Q INF——空气渗透耗热量,W;Q IH——建筑物内部得热量(包括照明、电器、炊事和人体散热等),W。
2通过围护结构的传热耗热量应按下式计算:Q HT=(t i-t e)(∑εKF)式中Q HT——通过围护结构的传热耗热量,W;t i——室内空气计算温度,按《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019中的规定范围的低限选取,℃;t e——采暖期室外平均温度,℃;ε——各个围护结构传热系数的修正系数,参照相关的建筑节能设计行业标准选取;K——各个围护结构的传热系数,W/(㎡*℃)F——各个围护结构的面积,㎡。
3空气渗透耗热量应按下式计算Q INF=(t i-t e)(CpρNV)式中Q INF——空气渗透耗热量,W;Cp——空气比热容,取*h/(kg*℃);ρ——空气密度,取t e条件下的值,kg/㎡;N——换气次数,次/h;V ——换气体积,m³/次。
其他能源辅助加热/换热设备负担在采暖室外计算温度条件下建筑物采暖热负荷的计算应符合下列规定;1 采暖热负荷应按现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019中的规定计算。
2 在标准规定可不设置集中采暖的地区或建筑,宜根据当地实际情况,适当降低室内空气计算温度。
太阳能集热器的设置应符合下列规定:1 太阳能集热器宜朝向正南,或南偏东、偏西30°的朝向范围内设置;安装倾角宜选择在当地纬度-10°~+20°的范围内;当受实际条件限制时,应按附录A进行面积补偿,合理增加集热器面积,并应进行经济效益分析。
太阳能供热(采暖)换热站主要参数计算一例1. 引言太阳能供热是一种清洁、可再生能源的利用方式,可以为用户提供热水和供暖。
在太阳能供热系统中,换热站扮演着至关重要的角色,它能够调节能量的传输和分配,确保系统的正常运行。
本文将以某太阳能供热(采暖)换热站为例,介绍主要参数的计算方法。
2. 参数计算方法2.1 系统总热量的计算太阳能供热系统的总热量取决于太阳能收集器的面积、太阳能收集器的效率、收集到的太阳能的辐射量等因素。
该换热站的太阳能收集器面积为100平方米,效率为80%。
假设一天的辐射量为20MJ/m^2,根据下式计算换热站的总热量:总热量 = 太阳能收集器面积 * 太阳能收集器效率 * 辐射量总热量 = 100平方米 * 0.8 * 20MJ/m^2总热量 = 1600MJ2.2 换热站用热器费用的计算换热站的用热器费用是指通过热器将系统热量传递给用户的过程中的能量损失。
假设该换热站的用热器费用为10%。
根据总热量和用热器费用的关系,可以计算用热器的能量损失:用热器费用 = 总热量 * 用热器费用用热器费用 = 1600MJ * 10%用热器费用 = 160MJ2.3 换热站供暖面积的计算换热站的供暖面积是指该站点能够为用户提供供暖的面积。
假设每平方米的供暖面积需要消耗10MJ的热量,换热站供暖面积可以通过以下公式计算:供暖面积 = 总热量 / 单位面积所需热量供暖面积 = 1600MJ / 10MJ供暖面积 = 160平方米2.4 其他参数的计算除了上述主要参数外,还可以根据具体情况计算其他重要的参数,例如:热水温度、供暖效果等。
这些参数的计算可以根据具体的需求和系统的特点进行。
3. 结论本文以某太阳能供热(采暖)换热站为例,介绍了主要参数的计算方法。
通过计算太阳能收集器的面积、效率以及日辐射量等因素,可以得出换热站的总热量。
同时,通过考虑用热器费用以及热量消耗与供暖面积的关系,还可以计算出相应的参数。
太阳能放置位置包括:(1)、30号楼楼顶(面积约400m2),楼高51m;(2)、后期30号楼前有车棚,顶部可放置,车库楼高2米,(3)、机房屋顶,机房楼高约6米。
三块地方总面积可以满足1000m2的要求。
1.4.4 太阳能辅助热源计算(1)太阳能资源分析太阳能资源是用不枯竭的清洁可再生能源,是人类可期待的、最有希望的能源之一。
我国幅员辽阔,有着丰富的太阳能资源,如下是我国太阳能资源分布图:本项目地点位于山东省、临沂市。
地理坐标为:北纬34°22′,东经117°24′。
根据国家气象中心2001年公布的《中国气象辐射资料全册》公布的数据,具体参数如下:(2)辅热与补热工作原理介绍春夏秋补热工作原理春夏秋三季,关闭阀门V2,V3,开启阀门V1。
运行太阳能循环水泵1,使集水箱内水被太阳能集热器加热。
当集水箱内水温达到65℃后,运行板式换热器一次水泵2和源侧水泵5,对土壤进行补热;当集水箱内水温低于25℃后,停止板式换热器一次水泵2和源侧水泵5,停止补热。
(3)补热定量计算春夏秋日平均太阳辐射强度为15.759 MJ/m2。
太阳能集热器的平均集热效率,根据经验取值取0.25~0.50,取0.48。
A 太阳能集热板选型按照民用太阳能设计规范中规定,直接系统集热器总面积按下式计算,在本项目中设太阳能在春夏秋三季内补充地埋部分所需的热量,考虑室外地埋换热器在设计过程中亦考虑了热平衡措施,太阳能补热仅需作为辅助措施,本方案中按总吸热量1084200 kW•h(3903120 MJ)的50%进行配置,则:A c =Q w f/ (nJ tηcd)式中:A c——直接式系统集热器采光面积;Q w——年累计吸热量,MJ;n ——年累计吸热天数,本方案为120天。
J t——当地集热器采光面上年平均日太阳辐照量,15.759MJ/㎡•d;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,一般为30%~80%范围内;ηcd——集热器的年平均集热效率,根据经验取值取0.25~0.50;根据以上公式计算出太阳能集热器采光面积为:1000㎡。
太阳能集热工程一般计算方法一、真空管数量的计真空管集热器(ø47)10根可作为1平方米的集热面积,在一般光照下每天可产生45℃--65℃的热水90千克。
如果每天要用热水X吨,太阳能集热器真空管的根数为Y,那么Y=(1000X÷90)×10。
例如需要8吨热水,那么Y=(1000×8÷90)×10=888(根)二、辅助电加热功率的计算:①当阴雨天无光照时,需要热水,可通过电辅助加热的办法,其功率大小的运算如下:一般情况下按每吨水5千瓦计算。
例如8吨水需8×5=40千瓦。
尽量采用三相电供电.大于10KW的电加热器若采用单相电,极易使供电线路偏相而跳闸断电.②电加热导线的直径的计算方法( 铜线):一般每平方3安培。
例如42千瓦(三相电)需要16平方的导线。
公式:S(平方数)=P(功率)÷3(三相电)÷220(相电压)÷3(每安培平方数)。
铝线及导线过长应适当增加直径。
③防漏电的措施:a、电加热的水箱必须可靠接地,即使潮湿的地面,地线角铁必须打入2米以下。
干燥的地面得4米以下,接触潮湿土壤为准。
有的人想用避雷线代替地线,这是绝对不允许的,其做法是,导致引雷,且不能防漏电。
但可以用大楼的主地线代替(可以从大楼的配电柜中找)。
b、全自动控制柜里面应安装国家3C认证的名牌漏电断路器。
c、另外,采用加长纯塑料热水出水管道(8米以上PPR或PEX等管),也是提高安全系数的办法。
3、循环泵、电磁阀的选购方法:①循环泵应在估算每天循环次数和水箱总量的基础上计算出流量,根据流量计算和扬程去选循环泵。
一般功率200E—3000W之间。
或询问循环泵供应商,大于1KW应采用三相供电。
②电磁阀:一般应采用220V交流电压,20W-60W瓦的功率,这样可防止电压波动带来的危害,直径可取ø20—32mm。
电磁阀一般无漏电之虑。
太阳能热水系统计算说明目录一、项目概况 1二、设计依据 1三、设计参数 13.1 气象参数 13.2 热水设计参数 1四、设计计算 14.1 太阳能热水系统日耗热量 14.2系统平均日用热水量 24.3设计小时耗热量计算 24.4太阳能集热器的定位 24.5直接系统集热面积计算 24.6集热器相关计算 34.7水箱的容积计算 34.7.1 贮热水箱容积 34.7.2供热水箱的容积 34.8年平均日辐照度计算公式 44.9归一化温差 44.10辅助电加热器耗热量 54.11集热系统管网水力计算与水泵选型 64.11.1集热循环管路流量 64.11.2集热循环管网热水流速及管径的确定 64.11.3集热循环最不利管路路管道水力损失计算 7(1)管道沿程水头损失计算 7(2)管道单位长度沿程水头损失 7(3)管道的局部水头损失 7(4)集热系统官网总水力损失 74.11.4 水泵选型7五、设计总结8一、项目概况为满足许昌校区学生对洗浴的需求,现决定在学生餐厅顶层设置公共浴室,热水系统使用太阳能热水系统。
在餐厅楼顶布置集热器,需满足每日1000人次的洗浴需求。
该太阳能系统要求为直接式系统,定时供应热水(每天的6:00-24:00),集热系统强制循环,辅助热源为电加热。
许昌校区经纬度为113°81′E ,34°14′N ,许昌夏热冬冷、四季分明是典型的温带季风气候。
二、设计依据《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》郑瑞澄主编 化学工业出版社2006版; 《太阳热水器及系统》 罗运俊、陶桢编著 化学工业出版社2007版《太阳能热利用技术与施工》 高援朝 沙永玲 王建新编著 人民邮电出版社2010版; 《GB50015-2003建筑给排水设计规范》;《GB/T 17049---2005全玻璃真空太阳集热管》。
三、设计参数3.1 气象参数:(年太阳辐照量与年平均日辐照量均按照郑州地区的参数)年太阳辐照量:5222.523MJ/m 2; (当地纬度倾角平面) 年平均日太阳辐照量:14.301MJ/m 2;年辐照小时时数:2280h ;(中国天气网内查询所得) 年平均环境温度:14.7℃。
太阳能供热系统设计说明一、设计依据1.《建筑给谁排水设计规范》GB50015-20032.《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-20053.《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T 18713-2002 二、设计参数1.气象参数年太阳能辐照量:水平面5179MJ/㎡,40度倾角表面5845MJ/㎡年平均日平均辐照量:水平面14.2MJ/㎡·d,40度倾角表面16MJ/㎡·d 年日照时数:2756h年平均每日日照时数:7.3h年平均环境温度:13℃2.集热器参数全玻璃真空管集热器集热器参数三、热水用量热水用水量标准和用水量详见表1。
日用水量为396.84m3/d,最大时用水量为57.2m3/h。
生活热水用水量表表4四、热媒热媒采用锅炉房提供的蒸汽(压力为0.40-0.50M Pa)加太阳能辅助加热,以达到部分解能的目的。
五、供水方式整个项目的热水供应主要以锅炉房提供的蒸汽为热媒,通过水泵房内的浮动盘管换热器提供整个医院的热水需要。
热水系统采用机械循环,24小时供水。
太阳能系统作为锅炉供热的补充。
太阳能系统产生的热水作为自来水的一次补热热源。
即:太阳能加热出的热水存储在储热水箱中,当达到设定温度时(如30),储热水箱中的热水通过板式换热器对自来水承压水箱中的自来水进行一次补热。
提高浮动盘管换热器补水的初始温度,达到节能目的。
当温度不够时,直接由自来水承压水箱补水,太阳能补水和市政补水根据太阳能集热器水箱中水的温度进行自动控制进行切换。
六、太阳能系统太阳能热水系统运行原理如下所示:注:太阳能系统不包括蓝色部分该热水系统是由太阳能热水系统和补热系统两部分组成,为了更好的利用太阳能热水系统,达到节能降耗的目的,我们采用太阳能与容积式换热器共同补热的方式:在天气情况良好,日照充足的情况下,太阳能系统加热出的热水水温达到使用要求时(如>40℃),容积式换热器补热系统不必启动,热水流经换热器送至用水点。
太阳能集热器面积计算太阳能集热器是一种利用太阳能进行能源加热的装置,通常用于供暖、热水、烘干等领域。
计算太阳能集热器的面积需要考虑多个因素,包括太阳能的辐射强度、集热器的效率、使用的能源需求等。
下面将详细介绍太阳能集热器面积计算的方法。
首先,我们需要了解太阳能的辐射强度。
太阳能的辐射强度受到地理位置、季节和天气条件的影响。
太阳能在地球上的辐射强度通常被表示为单位面积上的太阳能瓦特,单位为W/m2、根据地理位置和季节,我们可以查阅气象数据或太阳能地图来获取当地的太阳能辐射强度。
其次,我们需要知道太阳能集热器的效率。
太阳能集热器的效率指的是能量转换效率,即太阳能辐射到达集热器后转换为热能的比例。
太阳能集热器的效率通常在50%至70%之间,但具体数值会受到集热器的类型、设计和制造质量等因素的影响。
此外,太阳能集热器的效率也会随着时间的推移而下降,需要定期维护和清洁。
最后,我们需要考虑使用该太阳能集热器的能源需求。
不同的应用需要不同的能源供应,例如供暖、热水、烘干等。
根据所需能源的热量值,我们可以计算所需的太阳能辐射量以及相应的太阳能集热器面积。
A=Q/(I*η)其中,A表示太阳能集热器的面积,Q表示能源需求的热量(单位为焦耳),I表示太阳能辐射强度(单位为W/m2),η表示太阳能集热器的效率。
让我们通过一个例子来说明太阳能集热器面积计算的过程。
假设我们需要一个太阳能集热器来供暖一栋住宅,能源需求的热量为10,000焦耳。
假设当地的太阳能辐射强度为500W/m2,太阳能集热器的效率为60%。
根据上述公式,我们可以计算太阳能集热器的面积:A=10,000/(500*0.6)=33.33m2因此,我们需要一个面积为33.33平方米的太阳能集热器来满足这个能源需求。
需要注意的是,太阳能集热器的面积计算只是一个简化的模型,实际情况可能会受到许多其他因素的影响,例如安装角度、太阳能集热器的布局和阵列等。
因此,在实际应用中,最好进行详细的工程设计和计算,以确保太阳能集热器的性能和效率。
太阳能热水系统计算书项目名称:****************建设单位:****************设计单位:******************施工图审查单位:****************** 联系人及联系方式:*****************太阳能热水系统计算书一、单体建筑太阳能热水计算 B 栋:1、本栋21~29层每层有6 户 1 居室,以每户 2 人计算,人数为 12 人;8 户 2 居室,以每户 3 人计算,人数为 24 人;本栋30~32层每层有2 户 1 居室,以每户 2 人计算,人数为 4 人;4 户 2 居室,以每户 3 人计算,人数为 12 人;21~29层每层计 36 人, 30~32层每层计 16 人, 本栋共计 372 人。
2、全年平均每人每天热水用量取50L/(人·天),太阳能热水系统满足 12 层用户热水需求,则太阳能热水系统能提供的热水量w Q = 18600 L 。
3、屋面实际安装太阳能集热器面积如下:)()(L T J C Q A ηη--=1f t t cd i end w w c式中 w Q ——太阳能热水系统供水量w C ——水的定压比热容,4.1868kJ/(kg·℃); i end t t -——贮水箱内水的温升,取45℃;f ——太阳能保证率,50%;T J ——深圳地区正南方向、倾角为纬度的平面全年日平均太阳辐照量,取 1.47×104kJ/(m 2·天);cd η——集热器的年平均集热效率,47%;L η——贮水箱和管路的热损失率,20%。
=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=--=)()()(%201%471047.1%50451868.4138001f t t 4cd i end w w c L T J C Q A ηη 316 m 2(例)4、屋面面积 397 m2,实际可利用面积 330 m2,太阳能集热器覆盖率是 95 %。
昆明项目太阳能热水系统设计计算书一、工程概况32 层普通住宅,建设地点位于昆明市,共192户,每户按3.5 人计(考虑入住率、户型大小、用水习惯等因素),总用水人数:m 192户 3.5人/户672人。
按照国家建筑标准设计图集06SS12《8 太阳能集中热水系统选用与安装》第8.2.1 款规定:(1)太阳能集热器方位角宜朝正南方放置。
(2)在全年使用时,集热器的安装倾角宜与当地纬度相等。
查《给水排水技术措施2009年版本》附录F-2 可知,昆明当地的纬度为2501' 因此本工程的太阳能集热器的安装倾角取25 ,屋顶层正南向安装。
二、设计计算依据(1)《建筑给水排水设计规范GB50015-2003》(2009 年版);(2)《全国民用建筑工程设计技术措施- 给水排水》(2009 年版);(3)国家建筑标准设计图集06SS127《热泵热水系统选用与安装》;(4)国家建筑标准设计图集06SS128《太阳能集中热水系统选用与安装》;(5)专业公司提供的太阳能集中热水系统设计方案书;(6)云南省设计院提供的设计图纸。
三、集热系统设计计算1. 设计日用热水量q rd 计算:系统设计日用热水量按下式计算:Q r mq r式中:Q r系统设计日用热水量L/d ;m 用水计算单位数,m 672人;q r 热水用水定额L/ 人d ,q r 60 L/ 人d 则:Q r mq r672人60L/人d 40320L/d 40.32m3/d2. 太阳能集热器总采光面积的确定2.1 太阳能集热器全日集热效率的确定本例选用真空管型太阳能集热器,每组集热器面积7.5m2。
由于缺少该集热器相关的瞬时效率方程,故按照国家建筑标准设计图集06SS128《太阳能集中热水系统选用与安装》第8.4.4 款第2条规定:太阳能热水工程中集热器效率一般在25% ~ 50%之间,全年均衡使用时取平均值进行估算,因此2.2太37.5%。
阳能保证率f的确定由于云南省太阳能资源属于川类一般区,太阳能保证率在40%~50%之间,本次计算取50%。
家用太阳能热利用系统节能量和减排量计算方法1 范围本文件规定了家用太阳能热利用系统试验要求、试验方法、节能量计算方法和减排量计算方法。
本文件适用于容水量不大于0.6m3的家用太阳能供热水系统和户用太阳能采暖系统。
2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 12936 太阳能热利用术语GB/T 19141 家用太阳能热水系统技术条件GB/T 23889 家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统技术条件NB/T 10151-2019 北方农村户用太阳能采暖系统性能测试及评价方法NB/T 34071 家用太阳热水系统能测试方法NB/T 10782-2021 太阳能热利用系统节能量和减排量标识规则NB/T 10785-2021 室内太阳模拟环境下家用太阳能热水系统性能测试方法3 术语和定义GB/T 12936和NB/T 10782-2021界定的术语和定义适用于本文件。
4 符号和单位下列符号和单位适用于本文件。
A c集热器轮廓采光面积,单位为平方米(m2);D 家用太阳能热利用系统年有效利用天数,单位为天每年(d/a);EF CO2二氧化碳排放系数,取值及单位参见附录A;EF X大气污染物X(SO2、NO X、CO和PM)排放系数,取值及单位参见附录A;H集热器采光面的日太阳辐照量,单位为兆焦每平方米天[MJ/(m2·d)];M CO2二氧化碳减排量,单位为千克每平方米年(kg/m2·a);M X大气污染物X(SO2、NO x、CO和PM)减排量,单位为千克每平方米年(kg/m2·a);Q a家用太阳能热利用系统单位集热面积年节能量,单位参见附录A;Q c测试期间家用太阳能热利用系统辅助能源设备和系统运行(如泵、阀、风机及控制系统等),所使用的常规能源量,单位为兆焦每天(MJ/d);Q d家用太阳能热利用系统单位集热面积日节能量,单位参见附录A;Q l 家用太阳能热利用系统单位集热面积使用寿命期节能量,单位参见附录A ;Q s 测试期间家用太阳能热水系统的日有用得热量或户用太阳能采暖系统日供热量,单位为兆焦每天(MJ/d );q 实际节省常规能源的热值,取值及单位参见附录A ; η辅助能源设备的运行效率,%。
太阳能热水系统计算预览说明:预览图片所展示的格式为文档的源格式展示,下载源文件没有水印,内容可编辑和复制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。
1太阳能供热采暖系统综述
太阳能供热采暖系统将太阳能转化成热能,供应冬季采暖和全年生活热水。
系统主要由集热系统、换热储热系统、辅助能源和控制系统等4大部分组成。
1.1集热系统
根据使用区域和用户投资规模不同,使用相应的太阳能集热器组成集热系统。
包括全玻璃真空管集热器、平板集热器、玻璃金属集热器(玻璃金属u 型管集热器、玻璃金属热管集热器)等,集热系统可以采用直接系统间接系统。
长期运行过程中既要考虑太阳能集热系统的越冬保护问题,又要考虑集热器夏天过热问题。
直接式系统既可以采用回流式排空防冻措施也可以采用电伴热或热循环防冻措施;由于间接式系统一般采用低冰点高沸点介质做导热液,因此不存在冬季越冬保护问题,但其夏季过热是主要问题。
1.2换热储热系统
目前常用的太阳能采暖系统中多以热水显热的形式来完成供热和储热,随着技术的进步逐渐有以相变潜热供热的太阳能供热采暖系统面世。
集热系统种类不同,换热设备和储热系统都不同,直接式系统把水作为集热的热媒和采暖供热的热媒;间接式系统一般用换能液(低冰点高沸点介质)通过换热器把集热器产生的热量储存到储热系统中;换热器可以是内置式也可以是外置式。
储热水箱的容积和太阳能采暖保证率有关,所以同样集热面积的太阳能采暖系统,储热水箱容积可能不同,太阳能保证率越大,储热水箱的容积越大。
1.3用热系统
太阳能采暖系统用热包括两部分:采暖用热、生活热水用热。
生活热水要求水质新鲜、富含氧气、温度合适、带有一定压力、清洁、无病菌、无异味,因此不能和采暖系统共用一套水源,采用双水箱系统、单水箱加换热器系统。
对采暖系统来讲,末端散热器主要用热设备,通过热传导、辐射、对流把热量散发出来,让居室的气温得到提升。
太阳能辅助采暖系统可以在地板底下敷设加热管、普通金属散热器、风机盘管散热器等多种形式末端散热器。
目前市场上销售的采暖散热器从材质上分为铜管铝翅对流散热器、钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散热器、铜铝复合散热器以及老式铸铁散热器等。
1.4辅助能源和控制系统
辅助能源和控制系统是保证太阳能采暖系统全天24h安全可靠运行的关键。
控制系统控制策略的优劣决定系统运行过程是否节能,降低耗电输热比的关键措施。
2常见太阳能采暖系统组成方式
2.1常见4种太阳能采暖和生活热水系统
由于集热器种类和运行方式有多种形式,储热水箱有开口式、封闭式及有无内置换热器式等种类,辅助能源安装在水箱内部的电加热器、通过内置或外置换热器进行加热的外部加热装置,如电锅炉、燃气炉、燃油炉、燃煤炉;外置辅助加热装置还可以直接给水箱中的水加热。
因此太阳能供热采暖有多种组合方式,直接式太阳能集热系统
间接采暖如图1所示。
图1所示系统的辅助加热设备是直接安装在水箱中的电加热器,水箱中的热水既作为采暖供热的热源又作为洗浴和生活用水的水源,通过外置板式换热器采暖来隔离生活用水和采暖用热,这是直接式太阳能集热系统。
图2所示系统是直接式太阳能集热系统直接采暖,其辅助加热装置直接给水箱加热的外置式装置(燃气锅炉、燃油锅炉、电锅炉、燃煤锅炉、空气源热泵、水源热泵等),通过水箱内的换热器提供新鲜生活热水来隔离生活用水和采暖用热。
图3所示系统是间接式太阳能集热系统间接采暖,其与图1所示系统的集热系统加热方式不同、辅助加热装置加热方式不同。
图4所示间接式太阳能集热系统直接采暖,外置辅助加热装置直接给水箱内的水加热,通过水箱内的换热器提供新鲜生活热水来隔离生活用水和采暖用热。
承压间接式太阳能集热系统间接采暖,外置辅助加热装置直接给水箱内水加热,水箱内热水直接供生活用水,采暖部分热量通过外置的换热器提供。
供暖方式是水箱中的热水直接通过散热器来给房间供热的直接供暖方式,也有储热水箱中的水通过换热器后再经过末端散热器给房间供暖的间接供暖方式。
2.2不同集热和供热方式的的优缺点对比
四种太阳能集热、供热采暖系统的优缺点对比见表1。
从表1看到无论是直接集热系统还是间接集热系统都可以采用开口式水箱,无
论直接供热水间接采暖系统还是直接采暖间接供热水系统都可以采用开口式水箱,因此太阳能供热水采暖系统中优先选用开口式水箱。
表1 直接供热与间接供热优缺点对比
3系统设计
对太阳能供热采暖系统来讲,其热负荷包括两部分,一部分是建筑物的采暖热负荷,另一部分是生活热水热负荷,由于冬季太阳辐照量减少,太阳能采暖系统很难保证供暖热负荷,因此应该首先考虑生活热水热负荷,在保证生活热水供应后再考虑采暖需求。
3.1热负荷计算
目前《公共建筑节能设计标准》以及《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》都规定建筑物耗热量应该按各种围护结构单位面积耗
热量累计值来计算,只有通过计算才能得到相对准确的建筑物耗热量。
但由于这种计算方法工作量大,在实际设计中可以根据经验采用估算法,常用的方法有体积热指标估算法和面积热指标估算法。
3.1.1 按维护结构计算建筑物的耗热量指标(热负荷)
3.2太阳能集热面积的计算
3.2.1太阳能保证率f合理选取
计算太阳能集热器的面积首先确定太阳能系统提供的热量是多少,虽然根据前面的计算我们已经得出建筑物的采暖热负荷,但这些能量有多少由太阳能集热系统提供的决定于太阳能保证率。
为准确计算太阳能集热系统需要提供能量,需要合理选取太阳能采暖系统的保证率。
这里强调说明太阳能保证率是指晴好天气的保证率而不是采暖季的
平均保证率。
这一数值要根据投资规模和建筑物实际情况综合考虑,并征求用户意见,一般选取f=50%。
2.采暖系统集热面积计算
因为太阳能采暖系统一般情况下都无法满足采暖热负荷,因此甲方不是特别要求冬天采暖季提供生活热水,一般都不必考虑生活热水系统的集热面积。
如果冬季要提供生活热水必须专门设计生活热水系
统,该部分集热面积只能用于生活热水而不能用于采暖系统,可以按照生活热水系统设计计算方法。
3.3水箱的设计计算
为了节约投资推荐采用内置换热式单水箱太阳能采暖供热水系统,通过换热器在采暖的同时为用户提供生活热水。
设计原则:太阳能集热器产生的热量扣除白天采暖需要后剩余能量以显热形式储存在储
热水箱中,水箱上限温度比当地热水沸点温度低15℃左右,下限温度不宜<5℃;如有排回防冻措施,还要考虑晚上防冻排回液体的容量。
1.水箱的容积
当太阳能采暖系统在晴好天气的保证率>30%时,太阳能集热器在白天得到的能量转换为热能后能被建筑物完全消耗,剩余部分的热量以热水的形式储存在水箱中供夜间采暖使用,这些热水的容积按公式8、公式9、公式10计算。
2.防冻回流排回液体的容量
为了解决全玻璃真空管集热器组成的直接式集热系统的防冻问题,为了提高采暖系统的效率,最有效的办法是把集热器中的水排回水箱。
不同规格型号的集热器由于联箱的体积、管道长度和直径不一样,其集热系统的容水量是不同的,但可以进行粗略计算。
以58×1500型集热器为例,单只真空管容水量按3.0l计算。
3.4辅助能源设计
阴雨雪天没有太阳能,所有采暖负荷都要有辅助加热设备提供,因此辅助加热设备提供的热能>采暖总负荷,故辅助能源功率必须>建筑物供暖热负荷。
为延长辅助能源的寿命,一般情况下按1.5倍~2倍选择辅助能源功率。
一、工程概况:
西安地区某住宅公寓20层,共20000㎡,共有200户,按每户3人计算共600人。
冬季采暖利用太阳能供热
按面积估算法进行冬季热负荷的估算
根据规范,采用面积热指标概算,取=40W/㎡,则每秒采暖负荷为:
Q F=q F*A=40*20000=800000W
采暖集热面积的计算
根据表格选择年平均日太阳辐照量,按上表数据全年辐照量J取5000MJ/m2·d,则H=J/365
H=13.7MJ/㎡·d
Qt=0.8*3600*24=69120MJ/d
Qsun=Qt*f=69120MJ/d*50%=34560MJ/d Ac=Qsun
=5045.3㎡
H∗η
太阳能集热水箱的面积
V=1000∗Ac∗H∗η−Qd
Cp∗ρ∗(T1−T2)
Qd=Qt/3=20640MJ/d
T1=85℃,T2=5℃
V=41.55m³
取45m³水箱。