太阳能热水系统设计计算

.太阳能热水系统设计计算.1基本参数用水人数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。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，取100L/人・d用水时间24小时全日供应热水2设计计算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一热水用水定额(L/人・d)Qh—水的比热，c=4187(J/kg-C)tr一热水温度，tr=60(C)tL—冷水温度，tL=10(C)r一热水密度(kg/L)，r=0.983kg/Lkh一小时变化系数，kh=5.12Qh=71951(W)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一设计冷水温度(C)，tL=10(C)r一热水密度(kg/L),r=0.986(kg/L)qrh=1394.32(L/h)全日供应热水系统的热水循环流量式中：qx一全日供应热水的循环流量(L/h)Qs一配水管道的热损失(W),取设计耗热量的5%△t一配水管道的热水温度差(°C),取5°Cqx=615.6(L/h)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一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一最高热水用水定额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丁一用水时数(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。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4.5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=4.5qrh«6.5m3。太阳能系统水泵选择：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)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=0.25(MPa)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)系统给水变频泵组：给水系统采用变频装置：流量为热水供水管的设计秒流量q=2.51(L/s)扬程H=0.28(MPa)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一水加热器的加热面积(m2)Qz一制备热水所需的热量，即设计小时耗热量Qh(W)K一传热系统数(W/m2,°C)取K=1500(W/m2，°C)£一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一热媒与加热水的计算温度差(C)tmc、tmz一热媒的初温和终温tc、tz一被加热水的初温和终温cr一热水供应系统的热损失系数，取cr=1.15Fjr=1.84m2贮水容积容积式热交换器贮存保证系统用户45min设计小时耗热量，即热媒耗量式中：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/人・d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4.5qrhx0.75=4705L/d。需太阳能集热板的面积58.8m2,平板太阳能集热器(1.0mx2.0mx0.08m)的单板为2.0m2,故需太阳能集热板30片。按《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713-2002附录A计算。Ac一直接系统集热器采光面积，m2Qw—均用水量，5900kgCw一水的定压比热容4.18(KJ/kg-C)tend—储水箱内水的终止温度，50Cti—水的初始温度，15Cf—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1.0x2.0x0.08m平板式太阳能集热器30片是适宜的。4系统控制说明初始正常状态时，F1关、P1停、F2关、F3关、F4开。当水位H>H1,T2<Tmax,T1>T2+ATk时，P1启动循环加热至T1<T2+ATg时停。当水位H<H1,T2>Tmax,T1>T2+ATk时，F1开补水至H1时关，P1启动循环加热至T1<T2+ATg时停。当水位H2<H<H1，T2<Tmax，T1>T2+ATk时，P1启动循环加热至T1<T2+ATg时停。当水位H<H2,T2<Tmax，T1>T2+ATk时，F1开补水至H2关，P1启动循环加热至T1<T2+ATg时停。当水位H<H2,T1<T2+ATk时，F1开补水至H2关。当T3<45°C时，F2开提供外网一次热水换热至T3>55°C关。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,ATk=20C,ATg=12CoH2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。容积式热交换器保证系统用户45m