太阳能热水计算书

1、第1页/共7页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日第1页/共7页目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 第一节地理位置及概况1 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第二节方案设计依据及标准1 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第三节运行原理及说明4 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 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。

2、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3948，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/m?，相当于110-250kg标准煤/m?。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(6700Mjm2)，二类地区(5400-6700MJ/m)，三类地区(4200-5400MJ/m)，四类地区(4200MJ/m)，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

3、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60C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GB50015-2003中，表5.1.1-1规定，办公楼最高日热水用水定额为510L/人.班，淋浴最高日热水用水定额为1726L/人.次，餐饮业-职工食堂最高日用水定

4、额为710L/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8L/A.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7L/人.次。各部热水用水量计算详见表1。表1热水用水量用水单元用水单Z、41=1用水指标小时变化系数用水时间平均小时用水量最大小时用水量最咼日用水量热源位数量员工淋浴300人次26L/人次123.93.97.8太阳能热水器餐饮厨房3500人7L/人1.5122.043.0624.5燃气热次次水器小计-5.946.9632.3-未预见水量以上各项之和的10%0.590.73.23-合计-5.297.6635.53-辅助能源：当阴雨天或者太阳能

5、不足的时候，设计燃气热水器作为太阳能系统辅助热源。第二节方案设计依据及标准一、方案设计标准：1、GB/T18713-2002太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范2、GB50015-2009建筑给水排水设计规范3、GB/T6242-2007平板型太阳集热器4、GB50017-2003钢结构设计规范5、GB5009-2001建筑结构载荷规范6、GB50207-2002屋面工程质量验收规范7、GB50205-2001钢结构工程施工质量验收规范8、GB50242-2002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范9、GB50303-2002建筑电气安装工程施工质量验收规范10、GB50003建筑工程

6、施工质量验收统一标准11、GB50364-2005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范12、GB50345-2004屋面工程技术规范13、GB/T20095-2006太阳能热水系统性能评定规范14、GB/T4271-2007太阳能集热器性能试验方法15、GB/150-1998钢制压力容器二、设计指标：1、经纬度：北京市(北纬3948，东经116。28)2、基础水温：13C；一般自来水为地表水，地表水的供水温度变化与大气温度变化基本一致，因此参照GB50015-2009(P96)表5.4.1的冷水计算温度进行取值。基础水温取值月份123456789101112月平均第1页/共7页第2页/共7页基础

7、水温(C)444.513.119.82425.824.419.412.44.14133、太阳辐照量：依据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中附录一：主要城市各月设计用气象参数中选用，北纬3948，东经116。28年辐照量资料如下：就曲娜戢虢卅m12356?391011124.S-2J5卩厂制25a24.419,41沖447叮心1汕16.12610722.29722M18.701咖1&5+21?.73022饰11041111S.1551血lfi.21516,43018.68617,51015.112137092GD.fi201.5M7259.9251.62B0.B21

8、7.0227.S测229.5191.2136.7a.年平均气温：年平均气温：11.5C；b.全年日照时数：2755.5h；全年辐照量：6281.99MJ(m)年日均辐照量：17.21MJW)4、补偿比:Is财矽116*騒聽32mji-SO-用-60-40-50-20-W1020M607D曲t905ZS皿5tJSm娅右甥曲伽眈55S辺SO61篇65%d8S71爲商1認71K60S61S533E7067%71%皿85怎瑚31孟71%仍5騙5073X77%81盂盯定9馄91K34?；m触30瞬62S9同92?70%40&35586彌足鹑盂蜩aiE亚!I39需73%30S3S鮎盟89%100100X1

9、血腳9需20&DS伽&S%09%淋g桶9碍9戊輙1090Sg收对畀95S95Sg现giEgjE91%ill眦90S90X魄90Sgoji9QE90S9壷勰根据上表得出，角度为50。的补偿比为97%，则辐照量为16.6937MJ/m?角度为30。的补偿比为100%，则辐照量为17.21MJ/m三、设计指标：1、热水用水量：本建筑厨房、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60C热水7.5m3。2、日均用水水温：根据贵方经验和要求，设计用水水温60C。3、集热系统防垢：为防止集热系统中结垢，采用硅磷晶水处理，实践证明具有良好的防垢、溶垢、杀菌、灭藻、防腐

10、蚀、防锈水的作用。4、集热器型号选取：采用性价比较高的HUJ20/2.1型集热器，单台集热器的集热总面积为3.55m2o5、太阳热水系统水质要求：由于各地的水质情况不同，对于水质较差的地区，使用太阳热水系统时，将严重影响使用效果，因此，公司要求客户在使用太阳热水系统时，其给水水质必须达到下列指标（参考生活饮用水卫生水标准），方可保证使用效果。项目指标项目指标总硬度（mg/L）75溶解氧（mg/L）10悬浮物（mg/L）5含油量（mg/L）7含铁量（mg/L）0.3若用户的水质达不到上述的要求时，应采取适当的措施，使水质满足要求。第三节运行原理及说明运行原理说明：1、温差循环：太阳能集热器中加入

11、媒介，每日太阳能辐射达到一定过强度时，集热器上循环口水温T1开始上升，当集热器出口温度T1与屋面集热水温温度T2温差（T1-T2N8C）时，太阳能集热循环泵与板换循环泵同时启动，通过板式换热器对屋面集热水箱中的水进行过加热，直到集热出口温度T2温差（T1-T2S2C）时，停止换热；太阳能集热器继续吸收太阳的热量，从而进入下一个温差循环；如此往复，屋面集热水箱内的水不断被加热至设定温度。2、手动补液：当集热系统缺少防冻液时，采用手动防冻液的方式补充防冻液。3、集热管路防冻循环:冬季当集热管路T3中温度低于5C时，集热循环泵P1开启进行循环,将水箱内的热水打进集热器；当集热器管道温度T3升高至10

12、C时，系统控制关闭循环泵,以防止循环管路冻堵（冬季使用）；4、定时定温管道循环：在设定的时间内，当用水管道温度低于40C（可调）时，DCF2打开，启动水泵将管道中的冷水打入到供水水箱中，当管道温度达到45C（可调）时，DCF2关闭，管道循环停止。（详细原理解释见原理图）第四节重要项校核计算及说明所用集热器年均集热效率计算集热器基于总面积瞬时效率曲线方程为：ncd=0.5111.936、式中：片*=（ta）/G；t.：工质进口温度，C；t=tL/3+tx2/3=13/3+60 x2/3=44（C）iiLetL：水的初始温度，13C；te：储水箱内水的终止温度，60C；叮环境温度，11.5C；aG

13、：集热器采光面上总日辐照度，W/m?G=JT/(Sy3.6)=17210/(7.5x3.6)=637(W/m)；Ti*=(tita)/G=(44-11.5)/637=0.051(mC/W)ncd=0.5111.936T”=0.5111.936x0.051=0.41；经计算集热器年平均效率ncd=042；(1)直接系统集热器集热面积计算AQC(td-ti)fcJn(1-n)TcdL式1)式中：A直接系统太阳集热器集热面积；c日均用水量，7500kg；储水箱内水的终止温度（用水温度），60C；tendC水的定压比热容，4.18KJ/(kg.C)；w水的初始温度，13C；当地集热器受热面上太阳能年均

14、日辐照量J=17210KJ/m；t太阳能保证率，无量纲，选50%；集热器的年平均集热效率；国标经验值取0.450.55，根据我公司实验数据计算年均cd集热效率取0.41“L管路及储水箱热损失率，此处取0.2。经过计算直接系统的集热面积为：129.2m（2）热交换器换热量可按下式计算1）热交换器换热量的计算：Qz=ktxfxqrdxcxprx(te-tL)x1000/(3600 xSY)=1.8x50%x7.5xl03x4.18xlx(6013)/(3600 x7.5)=49.115(Kw)QZ集热系统换热量，Kw；kt太阳能辐照度时变系数，取1.51.8；f太阳能保证率，50%；qrd设计日用

15、热水量，7500L/d；pr热水密度，1000Kg/m3；te贮水箱内水的设计温度60C；tL水的初始温度，13C；Sy当地的年平均每日的日照小时数，h。2)浮动盘管热交换器换热面积的计算：AHX=CrxQz/(sxKxJti)=1.1x49.115/(0.6x3x6)=5(mJAHX间接系统热交换器的换热面积，m2;Cr集热系统的热损失系数，1.11.2；QZ集热系统换热量，Kw；结垢影响系数，0.60.8；K热交换器传热系数，据厂家提供的浮动盘管的传热系数为3kw/(mJC)；传热温差，宜取510C；(3)间接系统集热器总面积按下式计算AINU-A)LJU-A丿hxhx式中：A间接系统集热器总面积，INA直接系统集热器采光总面积，Ac1=129.2m；Cc1L集热器总热损失系数。采用真空管集热器，国家质检中心检测数据为1.961W/(mC)；U热交换器传热系数，按热交换器技术参数确定3000w/mJC；hxA间接系统热交换器换热面积，A=5m；