太阳能热水计算书.docx

1、太阳能热水计算书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11628）。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/，相当于110-250kg标准煤/。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（6700 MJ/），二类地区（5400-6700 MJ/），三类地区（4200-5400 MJ/），四类地区（4200 MJ/），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

2、、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60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GB 50015-2003中，表5.1.1-1规定，办公楼最高日热水用水定额为510 L/人.班

3、，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8 L/人.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7 L/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位数量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高日用水量热源员工淋浴300人次26 L/人次123.93.97.8太阳能热水器餐饮厨房3500人次7 L/人次1.5122.043.0624.5燃气热水器小计-5.946.9632.3-未预见水量以上各项之和的10%0.590.

4、73.23-合计-5.297.6635.53-辅助能源：当阴雨天或者太阳能不足的时候，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、GB5

5、0303-2002建筑电气安装工程施工质量验收规范10、GB50003建筑工程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11628）2、基础水温：13；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

6、值月份123456789101112月平均基础水温（）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11628年辐照量资料如下：a.年平均气温：年平均气温：11.5；b.全年日照时数：2755.5h；c.全年辐照量：6281.99MJ(a)d.年日均辐照量：17.21MJ(d)4、补偿比：根据上表得出，角度为50的补偿比为97%，则辐照量为16.6937 MJ/；角度为30的补偿比为100%，则辐照量为17.21 MJ/三

7、、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60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60。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3.55。5、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

8、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）5PH值（25C）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-T28）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T 2温差（T1-T22）时，停止换热；太阳

9、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5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40（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45(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

10、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：cd0.5111.936Ti式中：Ti（tita）/G； ti：工质进口温度，；titL/3+te2/313/3602/344（） tL：水的初始温度，13； te：储水箱内水的终止温度，60； ta：环境温度，11.5； G：集热器采光面上总日辐照度，W/；GJT/(Sy3.6)17210/(7.53.6)637 (W/)；Ti（tita）/G(44-11.5)/ 6370.051（/W）；cd0.5111.936Ti0.5111.9360.0510.41；经计算集热器年平均效率cd0.42； (1)直接系统集热器集热面积计算

11、 （式1）式中：直接系统太阳集热器集热面积；日均用水量，7500kg；储水箱内水的终止温度（用水温度），60；水的定压比热容，4.18KJ/（）； 水的初始温度，13；当地集热器受热面上太阳能年均日辐照量17210KJ/ ；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集热效率取0.41；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：129.2（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：Qzktfqrdcr(te-tL)1000/(3600SY)1.850%7.51034.181(6013)

12、/(36007.5)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设计日用热水量，7500L/d；r热水密度，1000Kg/m；te 贮水箱内水的设计温度60；tL 水的初始温度，13；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：AHXCr Qz/(Kti)1.149.115/(0.636)5()AHX间接系统热交换器的换热面积，；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

13、3kw/（）；ti传热温差，宜取510；（3)间接系统集热器总面积按下式计算：式中：间接系统集热器总面积，； 直接系统集热器采光总面积，Ac1=129.2； 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1.961 W/()； 热交换器传热系数，按热交换器技术参数确定3000w/； 间接系统热交换器换热面积，=5；经过计算出：=131.35m2；根据楼顶情况，系统安装HUJ20/2.1型集热器37组，总集热面积131.35，37组集热器在集热器倾斜面日总辐照量为17210KJ/、保证率为50%的情况下，每天能将7.5吨水从基础水温13升高到60（温升47），当太阳能资源不足时采用燃气锅炉加热。根据以上分析可得，本项目热水日用水量32.3m3。其中燃气加热水日用量24.5m3，太阳能加热水日用量7.8m3。太阳能制备的热水量占建筑生活热水消耗量=7.5/32.324%。