太阳能热利用原理

1、新能源科学与工程学院太阳能热利用原理与计算机模拟课程设计 学 院： 新能源科学与工程学院 专业班级： 太阳能光热技术及应用 学生姓名： 周杰 学 号： 指导教师： 黎艳兵 实施时间： 2013.11.182013.11.22 项目课程成绩： 姓名 周杰 课程设计成绩 评语： 指导教师（签名） 摘 要我国拥有全球最大的太阳能热水器（系统）生产能力，也是全球最大的太阳能热水器系统的应用市场。本文对北京某个小区进行设计，并太阳能集热器的使用进行了计算，去模拟，得出节能分析，合理的价格，对太阳能集热器的应用进行了，科学计算对其计算结果，做出合理的分析合理的解释。目录一、数据参数1、工程概括.52、参数

2、设计.5二、集热器参数计算1、热水系统负荷计算.62、集热器采光面积.73、设备选型.84、系统节能效益分析.10三、部件参数1、天气参数.132、集热器数据.133、水泵参数.144、温差控制器.145、 水箱.156、调节阀.167、T型阀.168、Water draw.169、绘图.17四、图像1、水泵消耗的电能.182、集热器的有用能.183、用水温度.194、辅助加热消耗的能源.19一、数据参数1、工程概括（1）北京某小区，北纬3948，东经117；内有200人。（2）供热水时间6点到22点，热水温度45，冷水温度15，每人每天用水量40L。2、参数设计（1）气象参数年太阳辐照量：水

3、平面5570.481MJ/,40倾角表面6281.993MJ/年平均日太阳辐照量：水平面，15.252MJ/,40倾角表面17.217MJ/年日照时数：2755.5h，年平均温度：11.5年太阳辐照量：水平面5570.481MJ/,40倾角表面6281.993MJ/年平均日太阳辐照量：水平面，15.252MJ/,40倾角表面17.217MJ/年日照时数：2755.5h，年平均温度：11.5（2）热水参数设计日最高用水定额：100L/(人d）日平均用水定额：40L/（人d）设计热水温度：45设计冷水温度：15二、集热器参数计算1、热水系统负荷计算（1）总用水人数200人（2）系统设计日用热水量式

4、中 设计日用水量，L/d; 最高日热水用水定额，100L/（人d）； m用水计算单位数，200人。则 20000L/d系统平均日用热水量 平均日用热水量，L/d； 日平均用水定额，40L/d； 用水计算单位数，200人。则 =8000L/d设计小时耗热量计算 设计小时耗热量，; 用水人数，200人； 最高日热水用水定额人； 水的比热容，； 热水温度，45； 冷水温度，15，地下水温度； 热水密度，近似取； 小时变化系数，4.8； 每日使用时间，24h；即 W2、集热器采光面积（1） 直接系统集热器采光面积，； 平均日用水量，8000L/d; c 水的比热容，4.187kJ/(）； 热水密度，近

5、似取1/L； 贮水箱内水的终止温度，45； 冷水温度，15； 年平均集热器倾角表面年平均日辐照量17217kJ/； 太阳能保证率， =0.5； 管道及贮水箱的热损失率，0.2； 太阳能集热器的全日集热效率。（2）归一化温差式中 集热器入口温度, ； 北京年平均日室外空气温度，15； 年平均日太阳辐照度，W/;年平均每日的日照小时数，7.5h;即：G=638W/则归一化温差X=0.0078/W；即计算出集热器面积Ac=67.5，由于集热器每块面积是2，则集热器面积应为68；3、设备选型（1）集热器的选取集热器面积：2集热器的使用寿命：15年；集热器品牌：LMDK-平板太阳能集热器；集热器价格：1

6、500元集热器连接方式：串联集热器基本参数瞬时效率：0.7玻璃透射率：92%热功率：1500W热损系数：3.0%水箱体积：250L外形尺寸：2015101580吸收率：95%，发射率：5%（2）贮热水箱按每平方米太阳能集热器采光面积对应75L贮热水箱容积确定：水箱的有效容积 水箱使用寿命：15年辅助热源为电加热，按容积式换热器考虑。其贮热量应保证系统用户90min设计小时耗热量计算，即=辅助加热量：辅助加热器的设计小时工热量，;设计小时耗热量，;热水密度，近似取；有效贮热容积系数，0.85设计小时耗热量持续时间，4h；热水温度，45；冷水温度，15。即 95082.25电加热的效率按95%考虑

7、，则电加热的加热量为95082.25/0.95=.58辅助热源价格：电价0.49元/（3）水泵：热水系统循环泵热水系统的循环流量为，水泵扬程考虑循环水量通过配水管个会水管的水头损失，计算得：。水泵寿命：15年水泵品牌：威乐热水循环泵PH-1500Q(380v/50h)水泵价格：2000元（3） 控制器：温差控制器控制器品牌：温差控制器 LC-215B+电源电压及功耗：220VAC/50Hz;功率损耗:220VAC4W温度测量范围：-20+140;温差控制器寿命：15年价格：1000元（4） 水管：PPR管4、系统节能效益分析太阳热水系统总增加投资6万元。（1） 太阳能系统的年节能量太阳能集热系

8、统提供的有用热量，；间接系统的太阳能集热器面积，39；间接系统集热器总面积，；直接系统集热器总面积，；集热器总热损系数，4.2换热器传热系数，2500间接系统换热器换热面积，1.5=74太阳能集热器采光表面上的年太阳辐照量，5964.229MJ/；太阳能集热器的全日集热效率，0.62；管路和水箱的热损失率，0.25即 =MJ去电加热设备的效率为95%，太阳能热水系统的年节能量太阳能热水系统的年节能量，MJ；辅助热源系统的工作效率，0.95；我过单位供电煤耗，；即 MJ(2) 寿命期内太阳能热水系统的总节能费用SAC系统寿命期能总节省费用，元：PI折现系数；d5年以上银行贷款利率5.94%e年燃

9、料价格上涨率，1%N分析节省费用年限，15年PI=10.353常规能源热价，效率95%热价0.14元/MJ太阳能热水系统总增加投资，6.0万元DJ维修费用占总增加投资1%MJ15年内节省 SAV=10.8万元三、部件参数1、天气参数Parameter1Data Reader Mode2-3Sky model for diffuse radiation4-4Tracking mode1-Input1Ground reflectance0.3-2Slope of surface40degrees3Azimuth of surface0.0degrees2、集热器数据Parameter1Number

10、 in series10-2Collector area68m23Fluid specific heat4.190KJ/kg.K4Efficiency mode1-5Tested flow rate40.0kg/hr.m26Intercept efficiency0.80-7Efficiency slope13.0KJ/hr.m2.K8Efficiency curvature0.05KJ/hr.m2.K29Optical mode 22-101st-order IAM0.2-112nd-order IAM0-Input1Inlet temperature15.0C2Inlet flow rat

11、e500/hr3Ambient temperature15C3、水泵参数Parameter1Rated flow rate500/hr3Rated power1000KJ/.KInput1Inlet fluid temperature15.02Inlet fluid flow rate500/hr4、温差控制器Parameter2High limit cut-out100.01Upper input temperature Th20.0Input2Lower input temperature Tl15.03Monitoring temperature Tin20.05Upper dead b

12、and DT10.0Temp.Difference6Lower dead band T2.0Temp.Difference6、 水箱Parameter2Tank volume65Tank loss coefficient (-)-3.0KJ/hr.m2.K6Height of node-10.6m7Height of node-20.6m8Height of node-30.6m9Height of node-40.6m10Height of node-50.6m11Height of node-60.6m12Auxiliary heater mode1-13Node containing h

13、eating element 11-14Node containing thermostat 11-15Set point temperature for element 145.016Dead band for heating element 15.0delta17Maximum heating rate of element 19000KJ/hr25Boiling point100Input5Environment temperature15.06、调节阀Input1Inlet temperature20.02Inlet flow rate500/hr3Heat source temper

14、ature55.04Set point temperature457、T型阀Input1Temperature at inlet 1502Flow rate at inlet 1500/hr3Temperature at inlet 2504Flow rate at inlet 2500/hr8、Water drawParameter1Initial value of time0hr2Initial value of function0.0/hr3Time at point-16hr4Water draw at point -10.0/hr5Time at point-26hr6Water draw at point -2500/hr7Time at point-322hr8Water draw at point -3500/hr9Time at point-422hr10Water draw at point -42.5/hr9、绘图Parameter1Nb. of left-axis variables2-2Nb. of right-axis variables2-3Left axis minimum0.0-4Left axis maximum150.0-5Right axis minimum0.0-6Right axis maximum100