太阳能热水系统设计计算

1、.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。100L/ 人 d(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 C热水计算,(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 °C )tr 热水温度，tr=60( C )tL 冷水温度，tL=10( C )r热水密度(kg/L) ，r=0.983kg/Lkh 小时变化系数，kh = 5.1

2、2Qh=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(C)，tr=55( C)tL 设计冷水温度(C)，tL=10( C)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 C)，取5°Cqx= 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岀流概率式中：Uo 生活给水管道的最

3、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 小时满足设计小时用水量(qrh)的要求。为满足使用要求，根据实际情况，考虑蓄热水箱水量、太阳能集热板的功率和 用户用水量之间的关系，设计水箱容量为

4、4.5个最大小时用水量(qrh)，则必能满足用水量的要求。水箱的有效容积 vk = 4.5 qrh "6.5 m3。(2) 太阳能系统水泵选择：1) P1泵(太阳能集热系统给水泵)P1泵的流量即为系统设计热水量qrh =1394.32 (L/h )(MPa)扬程考虑到位置高度，沿程损失，局部损失以及配水最不利点所需的流出水头，取qrh = 0.252) 热水系统循环泵 1h2o=?KPA循环流量 Qx = 615.6 ( L/h )水泵扬程，仅考虑循环水量通过配水管，回水管的水头损失，计算得：Hb = 0.10 (MPa)3) 系统给水变频泵组：给水系统采用变频装置：流量为热水供水管

5、的设计秒流量q = 2.51 ( L/s )扬程 H = 0.28 ( MPa)(3) 容积式热交换器1) 加热面积容积式热交换器按系统最不利工况，即太阳能系统不工作时的条件确定。式中：F水加热器的加热面积(m2 )Qz 制备热水所需的热量，即设计小时耗热量Qh(W)K传热系统数( W/m2C)取 K= 1500 (W/m2 - °C)由于水垢和热媒分布不均匀影响传热效率的系数，取=0.8 tj 热媒与加热水的计算温度差(C)tmc、tmz 热媒的初温和终温tc、tz 被加热水的初温和终温cr热水供应系统的热损失系数，取cr= 1.15Fjr=1.84m22) 贮水容积容积式热交换器

6、贮存保证系统用户45min设计小时耗热量，即3) 热媒耗量式中：Q-热媒耗量C-热水的比热，C=4187(j/kg°C-)Tmz、Tmc热媒的初温、终温G=0.79(kg/s)3太阳能集热板面积的确定1) 方案一：按厂家提供的集热板产水量(春秋季产水量80L/m2 d)计算。考虑降低初投资的因素，选择集热板的面积时，其设计人均水量按75L/ Ad标准，剩下不足部分由辅助热源满足。所以集热板日产水量应为 4.5个最大小时热水用量(qrh)的75%计，即4.5qrh X0.75 =4705 L/d。需太阳能集热板的面 积58.8m2，平板太阳能集热器(1.0m x 2.0mx 0.08m

7、)的单板为2.0m2，故需太阳能集热板 30片。2) 按太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB/T 18713 - 2002 附录 A 计算。Ac直接系统集热器采光面积，m2Qw 均用水量，5900kgCw 水的定压比热容 4.18 (KJ/kg C-)tend 储水箱内水的终止温度，50 Cti 水的初始温度，15 Cf 太阳台保证率50%Jr当地春分或秋分所在地集热器受热面上月均辐照量，17900KJ/m2cd 集热器全日集热效率 50%c管道及储水箱热损失率20%Ac = 60m2需平板太阳能集热器 30片。3) 通过上述两种方法的计算结果表明，本工程采用1.0密0 X).08m平

8、板式太阳能集热器 30片是适宜的。4系统控制说明1. 初始正常状态时，F1关、P1停、F2关、F3关、F4开。2. 当水位HA HI, T2 vTmax , T1 > T2+Tk时，P1启动循环加热至 T1 < T2込Tg时停。3. 当水位Hv H1 , T2 A Tmax T1 A T2+Tk时，F1开补水至H1时关，P1启动循环加热至T1 < T2+A Tg时停4. 当水位 H2WH v H1，T2 v Tmax，T1 A T2+A Tk 时，P1 启动循环加热至 T1 < T2+ATg 时停。5. 当水位Hv H2，T2 v Tmax，T1 A T2+A Tk时，F1开补水至 H2关，P1启动循环加热至 T1 < T2+A Tg时停。6. 当水位 Hv H2，T1 v T2+ Tk时，F1开补水至 H2关。7. 当T3 < 45C时，F2开提供外网一次热水换热至 T3 A 55C关。8. 当太阳热水系统维修时，F3开、F4关提供外网二次热水。注：Tmax = 60C，A Tk = 20 C，A Tg = 12 CoH2水位保证系统用户 45min的用水量。H1水位保证系统用户 4h用水量。容积式热