太阳能热水系统课程设计计算书

《太阳能应用技术》

课程设计计算书

题 目：杭州市现代宾馆（公寓）太阳能热水系统

设计

姓 名： 杨超 学 院： 建筑工程学院 专 业： 建筑环境与能源应用工程 班 级： 建环142 学 号： 201451385236 指导教师： 候景鑫

2017年12月25日

目录

1.设计参数 ...................................................................................................................................... 3

1.1 气象参数 .......................................................................................................................... 3 1.2 热水设计参数 ................................................................................................................... 3 2.太阳集热系统设计 ....................................................................................................................... 3

2.1集热器面积确定 ................................................................................................................ 3 2.2太阳集热器的定位 ............................................................................................................ 4 2.3太阳集热器模块总数确定 ................................................................................................ 4 2.4太阳集热器间距 ................................................................................................................ 4 3.贮热水箱选型 ............................................................................................................................... 5 4.集热循环管路水力计算 ............................................................................................................... 6

4.1集热循环管路流量 ............................................................................................................ 6 4.2集热循环管网热水流速及管径的确定 ............................................................................ 6 4.3集热循环最不利环路管道阻力的确定 ............................................................................ 7 4.4集热系统循环水泵选型 .................................................................................................... 8 5.热水供应系统管路水力计算 ....................................................................................................... 9

5.1热水供应系统管路流量的确定 ...................................................................................... 11 5.2热水供应系统最不利环路管道阻力的确定 .................................................................. 12 5.3热水供应系统循环水泵的选型 ...................................................................................... 13 6.辅助热源..................................................................................................................................... 14 7.自动控制系统 ............................................................................................................................. 15

7.1运行控制 ......................................................................................................................... 15 7.2防冻控制 ......................................................................................................................... 16 7.3过热防护 ......................................................................................................................... 16 8.阻垢除垢..................................................................................................................................... 16 9.参考文献..................................................................................................................................... 17

1.设计参数

1.1 气象参数

本工程为杭州市现代宾馆的太阳能系统设计。杭州地区纬度为北纬30°14’，根据《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》表1-10，查得该地区的水平面年总辐照量为4068.653 MJ/（㎡?a），水平面年平均日辐照量为11.117 MJ/（㎡?d），当地纬度倾角平面年总辐照量为4252.141 MJ/（㎡?a），当地纬度倾角平面年平均日 辐照量11.621 MJ/（㎡?d）。

1.2 热水设计参数

根据《民用建筑节水设计标准》表3.1.7，酒店的热水平均日用水定额取110—140 L/（床?d），本设计取120 L/（床?d），热水温度按60 ℃计。根据《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》表1—16，杭州地区冷水计算温度取5 ℃（地面水）。

2.太阳集热系统设计

2.1集热器面积确定

根据我国现行标准，太阳能集热系统的热性能指标以贮热水箱容积600 L为界限。本工程贮热水箱容积大于600 L，故其集热器面积的确定为：

AC?Qwc?r(tend?tL)fJT?cd(1??L)式中：AC——系统集热器总面积，m2；

Qw——日平均用热水量，考虑太阳能热水系统全年提供宾馆客房用热水，客房总数

为72床，则日平均用热水量为8640 L/d；

c ——水的定压比热容，4.187 kJ/（kg·℃）；

?r——水的密度，1 kg/L；

tend——贮热水箱内水的终止设计温度，取60 ℃； tL——水的初始温度，取5 ℃；

JT ——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，取11621kJ/m2；

f ——太阳能保证率，上海地区属于太阳能资源一般区，由《民用建筑太阳能热水

系统工程技术手册》4.4.3.1，并参照表4—6，取0.45；

由《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》4.4.3.1， ?cd——集热器年平均集热效率，

太阳能热水工程中集热器效率一般在0.25 —0.5 间，本工程全年使用，取平均 值0.375。

?L——管路及贮热水箱热损失率，由《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》

4.4.3.1，取0.20。

将数据代入，计算得系统集热器总面积AC=256.82 m2。

2.2太阳集热器的定位

根据《太阳能集中热水系统选用与安装》8.2.1条，在全年使用时，集热器的安装倾角宜与当地纬度相同，即与建筑同方位，朝向正南，倾角为30°14’。

2.3太阳集热器模块总数确定

由《太阳能集中热水系统选用与安装》，选用PGT—2.0平板型太阳能集热器作为一个单元集热器。单元平板集热器的尺寸为：2000 mm×1000 mm，单元集热器的集热面积为：1.83 m2。根据集热器的总面积及单元集热器的集热面积，计算需要集热器的数量为141块，则总集热面积约为258.03m2。

2.4太阳集热器间距

（1）由《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》4.4.1.2，本工程集热器的安装方位为正南，即集热器方位角?为0°。因此，全年运行的太阳能集热系统，集热器前、后排间

sin??cos?sin?/cosh不相互遮挡的最小间距的计算时刻选择春分日上午9点。

sinh?sin?sin??cos?cos?cos?

式中： h——太阳高度角（°）；

?——地理纬度（°），取30°14’； ?——赤纬角（°），春分日为0°；

），上午9点对应的时角为-45°； ?——太阳时角（°

）。 ?——太阳方位角（°

，则，太阳高度角为37.73°，太阳方位角为63.38°。 .38°

计算得，所以，（2）

以上为集热器倾角为30°14’的集热器侧视图，可知集热器高度为504mm，宽度为864mm

由《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》4.4.1.2，,集热器前后排间距：

S?H? cot h ?cos ?0

式中：S——日照间距，m；

H——前排遮挡物高度，女儿墙高度取1.3 m，集热器高度为0.504 m；

h——计算时刻的太阳高度角；

?0——计算时刻太阳光线在水平面上的投影线与集热器表面法线在水平面上的投影

线之间的夹角。

计算得，太阳能集热器距南墙的距离为0.75m，前后排太阳集热器的日照间距为0.31m。

3.贮热水箱选型

根据本建筑所需的日平均用热水量8640L/d，选择3 m×2 m×2 m的贮热水箱，其实际容

加热水箱内水，当水箱内水温T1≥60℃时，停止辅助电加热装置。

7.2防冻控制

本工程位于杭州市，属于夏热冬冷地区，冬季温度不低于0 ℃，因此不需要考虑防冻问题。

7.3过热防护

过热防护一般由过热温度传感器和相关的控制器和执行器组成。水箱过热温度传感器一般可以借用温差控制中的水箱温度传感器。水箱过热温度传感器的温度设定一般在80 ℃以内以免发生烫伤危险，集热系统过热温度传感器的温度设定高于水箱过热温度传感器的温度设定。

8.阻垢除垢

在热水供水管上安装电子除垢仪，根据热水设计秒流量为5.23 L/s ，即5.23*3600/1000=18.83 T/h（吨每小时），选择CLDC-2D型号的电子除垢仪，具体性能参数见下表：

表 8—1 CLDC-2D电子除垢仪性能参数

9.参考文献

[1] 郑瑞澄.民用建筑太阳能热水系统工程技术手册[M].北京：化学工业出版社，2005. [2] 中华人民共和国国家标准.民用建筑节水设计标准（GB 50555-2010）[S]. 北京： 中国建筑工业出版社，2010.

[3] 太阳能集中热水系统选用与安装（06SS128）[S].

[4] 建筑给水排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[5] 中华人民共和国国家标准.建筑给水排水设计规范（GB50015-2010）.北京：中国计 划出版社，2010。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/t07g.html