1、课程论文及评阅书（20212022学年 1 学期）论文题目：学生公寓A12的太阳能热水系统设计目录一、 设计参数、工程概况、设计要求说明41、设计参数42、 工程概况43、 设计要求4二、太阳能系统负荷计算51、用水人数52、系统设计日用热水量53、系统平均日热水用量5三、太阳能集热器面积计算说明51、太阳能集热器的定位52、集热器采光面积的确定53、归一化温差64、循环泵的流量：6四、蓄热水箱体积计算说明71、水箱制作工艺72、蓄热水箱体积计算8五、太阳能集热器的布置说明81、集热器总配置：82、集热器铺放安装：93、集热器防风94、 避雷系统9六、电辅助加热系统的功率计算说明101、电辅助
2、加热部分102、小时耗热量计算：10七、经济效益分析说明101、太阳能热水系统的全年有效热量：102、太阳能热水器系统的横向对比：11八、环保效益分析说明111、太阳能热水系统的节约量：122、太阳能热水系统年减排量12九、参考文献13摘要太阳能热水系统是利用太阳能集热器采集太阳热量，在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能，通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到大型储水保温水箱中，在匹配当量的电力、燃气、燃油等能源，把储水保温水箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备。该系统既可提供生产和生活用热水，又可作为其他太阳能利用形式的冷热源，是太阳热能应用发展中最具经
3、济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。我国是一个能耗大国,节约能源已成为国策,而建筑节能是国家节能减排政策的重要组成部分.因此大力推广太阳能这种理想的可再生资源作为居住建筑生活热水系统的热源,就成为建筑节能的一项重要措施。关键词：太阳能 热水 节约减排 可再生 1、 设计参数、工程概况、设计要求说明1、设计参数（1）气象参数梧州市位于梧州位于广西东部，地处珠江流域中游。东经1115114-11140北纬225812-241014之间年平均日太阳辐照量：水平面12.84MJ/，23倾斜表面12.52MJ/ ,年平均太阳辐照量 12520kJ/。 年平均20温度全年平均日照为1915小时，平
4、均日照为5h（2） 热水设计参数日最高热水用水定额：25L/人平均日热水用水定额：取最高日热水用水定额的50%，12.5L/人设计热水温度：60设计冷水温度：17（3）太阳集热器性能参数 集热器类型：平板集热器 集热器规格：3000mm1000mm2、 工程概况 (1)建筑设施该工程位于梧州学院，2329N，11818E，6层宿舍，建筑面积1800（2）生活热水供应太阳能热水集中式供水系统，直接式系统；每天24小时供应热水；四水箱，贮热水箱和供热水箱（容积式换热器）；太阳集热器安装在平面屋面上，为阵列式安装；水箱等设备安装在一层设备机房内；辅助热源为容积式热交换器，由学校燃煤锅炉提供一次热水，
5、一次热水供回水温度为60。3、 设计要求采用整合设计原则，从项目立项到施工设计的整个过程，综合考虑用户的建筑物、使用工况、集热器规格及性能参数、系统配置及运行方式、使用和维修、节能与安全、经济效益等因素，均应符合工程系统的设计原则。综合考虑现有建筑的使用工况、集热器技术参数、系统配置、运行方式、使用与维修维护等因素，最大限度符合太阳能建筑一体化的设计原则。力求使太阳能与常规能源最佳组合，充分利用太阳能，降低运行成本，努力实现节能减排之目的。系统设计的先进行、可靠性、耐久性等综合考虑，提供一套可靠的太阳能热水系统洗浴设施，较好的经济效益和社会效益，在环保、节能、文明用水、洗浴档次等方面提供一套可
6、靠的硬件设施。二、太阳能系统负荷计算1、用水人数梧州学院A12总人数900人，每人每天用水按25L计算系统日热水量计算2、系统设计日用热水量 设计日热水量，L/d ; 最高日用热水量，25L/(人d)； m用水计算单位数，900人。则 3、系统平均日热水用量 式中 平均日热水用量，L/d ; 平均日用热水量，12.5/(人d)； m用水计算单位数，900人。则 三、太阳能集热器面积计算说明1、太阳能集热器的定位 太阳能集热器与建筑同方位，朝向正南； 与屋顶成角53度。2、集热器采光面积的确定 太阳能采光面积： 式中： 直接系统集热器采光面积，200； 平均日热水用量，11250L/d ; C水
7、的比热容，C=4.187kJ/(kg) 热水密度，1kg/L； 储水箱内水的终止温度，60； 冷水温度，17； 年平均集热器倾角表面上年平均日辐照量，12520kJ/; 太阳能保证率，0.5； 管道及储水箱的热损失率，0.2； 太能集热器的全日集热器效率0.5。 3、归一化温差 式中 集热器入口温度， G年平均日太阳辐照度，W/; 式中年平均每日的日照小时数，5h。则 G=695.56W/则归一化温差 X为0.0094、循环泵的流量：（1）强制循环系统强制循环是利用水泵使集热器与蓄热水箱内的水进行换热的循环。它的特点是蓄热水箱的位置不受集热器位置制约，可任意设置，我们一般采用温差控制方式循环，
8、即利用蓄热水箱下部的温度传感器与集热器上部的温度传感器之间的温度差控制水泵的起动 运行，其温差值在38之间。（2）循环泵流量qx =qgz * Aj式中：qx为集热系统循环流量120（m3/h）qgz为单位面积集热器对应的工程流量0.6（m3/(h.m2)）Aj为集热器总面积200（m3）四、蓄热水箱体积计算说明1、水箱制作工艺（1）水箱内胆:采用SUS304-2B食品级不锈钢板材，板厚2.0，内胆尺寸（详见图纸）。（2）外壳：采用0.5mm厚度的不锈钢材质制作完成。（3）保温层：采用70mm聚氨酯发泡；水箱内部设有加强拉筋以保证强度，水箱外500500人孔，便于水箱清洗及维修，水箱整体制作现
9、场完成。外形美观，经久耐用，保温效果极佳，春秋季24小时降温不大于5。2、蓄热水箱体积计算梧州学院A12宿舍人数为900人，按照每人每天最大限度使用热水25L。每日使用热水总量为：900*25=22500L，及须要容量22.5m3的水箱箱水格规梁距量容反跨3m4m6m7.5m8m3250*350 （宽高）300*400 （宽高）300*500 （宽高）400*600 （宽高）10m3300*400 （宽高）300*400 （宽高）350*550 （宽高）400*600 （宽高）15m3300*450 （宽高）300*450 （宽高）350*550 （宽高）500*650 （宽高）20m3350
10、*550 （宽高）350*550 （宽高）400*600 （宽高）550*650 （宽高）25m3350*550 （宽高）350*550 （宽高）550*650 （宽高）550*650 （宽高）30m3400*600 （宽高）400*600 （宽高）550*650 （宽高）550*650 （宽高）贮热水箱容积计算 Vr=qrjdAjVr贮热水箱容积（L）qrjd单位采光面积平均日的产热水量112.5（L/m2.d） Aj太阳能集热器集热面积200（m2）Vr=qrjdAj=225m3五、太阳能集热器的布置说明1、集热器总配置：型号：GYJR56-1根据上述技术参数，系统设计总配置A12公寓楼集
11、热器均为12组；采光面积200m2；利用真空管2126支；春、夏、秋三个季节晴好天气日产45以上热水200吨，冬季在产水量不变的情况下，水温可达到35以上。2、集热器铺放安装：、集热器安装倾角和定位应符合设计要求，安装倾角误差为3。集热器应与建筑主体结构或集热器支架固定牢靠，防止滑脱且集热器支架要进行临时固定。真空集热器模块带选择性吸热涂层。 、集热器排与排之间的距离应符合设计要求，避免遮挡。 、集热器联集管水箱、尾座固定在集热器支架上，并确保联集管水箱、尾座摆放整齐、一致、牢固、无歪斜。 、 真空管安装应符合以下规定： a.真空管的安装应在系统管道安装完毕，具备通水条件后进行，真空管安装前，
12、应将真空管联集管水箱内的异物清除干净； b.真空管安装时，应采用润滑剂润滑，同一方向旋转安装； c.真空管安装完后，硅胶密封圈应无扭曲变形； d.真空管安装完后，真空管标识均在正上方；并使防尘圈贴紧联集管水箱外表面，确保防尘效果。 、集热器水嘴之间应按照设计规定的连接方式连接，且密封可靠，无泄漏，无扭曲变形。相邻两个联集管水箱接头间距符合设计要求，误差不大于2 mm，径向误差不大于2 mm。 、集热器连接完毕，应进行检漏试验。 、嵌入屋面设置的集热器与四周屋面应做好防水措施。 、集热器之间连接管的保温应在检漏试验合格后进行。3、集热器防风集热器与楼顶预埋件用槽钢可靠焊接，起到防风目的，可防10
13、级大风。4、 避雷系统支架最高处安避雷安装规范安装避雷装置，采用10#镀锌圆钢与支架、原有避雷网焊接、焊接长度为圆钢直径的6倍。六、电辅助加热系统的功率计算说明1、电辅助加热部分众所周知，太阳能取之不尽，用之不竭。但由于太阳能的特殊性，目前还不能解决全天候供应热水问题。阴雨天气或光照不足时，需要相应的辅助热源才能满足热水需求。根据现有条件，确定采用电力作为辅助热源，即阴雨天气或设备故障下利用电辅加热，设备配置电加热管P=24Qd/a(1-L)T式中：P为辅助热源加热功率，W；a为辅助热源设备热效率；L为管道及贮水箱热损率，一般取0.05-0.1；T为设计辅助热源的每日加热时间，h；Qd为日耗热
14、量，W。2、小时耗热量计算：Qh=Khqrcr(tendtL)m/86400式中：qr热水用水定额，60L/单位；Kh小时变化系数，查表为6.84；tendtL温升，设计温度43；m用水设计单位，取114床位；热水密度，1kg/L；C水的比热容，C=4.187kJ/(kg)计算得：Qh=98kw。所以要选用98kw的电辅加热源。七、经济效益分析说明1、太阳能热水系统的全年有效热量：Qc=AcJa式中：Qc-系统全年有效热量，MJ/aAc-系统集热器采光面积，200m3Ja-集热器上全年太阳辐射量12520kJ/-系统全年平均热效率，0.5由上式计算可得Qc=1252000kJ/m2把系统全年有
15、效热量换算为全年节省能量：Q=Qc/3.6(kwh/a)Q=347778kJ/m2按照0.6元/度的电费计算，每年可节省电费208666元，如下表所示：年份202220232024202520262027总节省费用20.9万元41.8万元62.7万元83.6万元104.5万元125.4万元2、太阳能热水器系统的横向对比：项目太阳能热水器电热水器燃气热水器设备投资（元/套）400015002400使用寿命（年）1555能源单位价格（元）0.6元/度0.6元/度1.8元/m315年消耗能源总费用（元）4470（冬季辅助电加热费用）17910897015年运行总费用（元）84702241016170
16、单位热水价格（元/m3）10.3127.2919.69八、环保效益分析说明太阳能热水系统采用可再生能源，无污染无排放，有效地抑制了CO2、SO2、NO2、以及各种有害气体的排放，符合我国推出的可持续发展战略。 煤（29308MJ）CO2SO2NOX粉尘燃烧1000Kg的煤释放的有害气体量（Kg）26208.57.4151、太阳能热水系统的节约量：A=F*E* cd*（1-）/（J*3）式中：A-节约标准煤，kg；F-太阳能采光面积，200m2；E-当地倾角面上年辐照量16.43MJ/；cd-太能集热器的全日集热器效率，经验值为0.45-0.5，取0.5；管道及储水箱的热损失率，0.2；J-标准
17、煤的低发值，取7000kcal/kg；3-锅炉效率，取60%。根据上式求得：A=0.3吨2、太阳能热水系统年减排量CO2SO2NOX烟尘年减少量（kg）7862.554.44915年减少量（kg）1179038.2566.6135九、参考文献1建筑给排水设计规范 GBJ50015-2003(2009版)；2民用建筑太阳能热水系统医用技术规范 GB50364-2005；3太阳能集中热水系统选用与安装 06SS128；4太阳能热水系统与建筑一体化设计施工及验收规范 DBJ12-2009。5太阳能供热采暖工程技术规范 GB50495-20096民用建筑太阳能热水系统工程技术手册7太阳热水系统设计安装
18、及工程验收技术规范(GB-T18713-2002)8太阳能热水系统设计.ppt9民用太阳能热水系统工程技术手册10建筑给水排水设计规范1106SS128太阳能集中热水系统选用与安装12中国建筑用标准气象数据库13郑瑞城. 民用太阳能热水系统工程技术手册化学工业出版社,2011.14谢建 李永泉 太阳能热利用工程技术化学工业出版社 2011.215高援朝 沙永玲 王建新 太阳能热利用技术与施工 人民邮电出版社 2010.1216仲继寿 张磊 住宅建筑太阳能热水系统整合设计 中国建筑出版社 2006.317罗运俊 李元哲 赵承龙 太阳能热水器原理、制造与施工化学工业出版社 2005.418程文义 建筑给排水工程（第二版） 中国电力出版社 2009.6
