建筑环境与设备工程专业本科毕业论文 冷热源工程

目录
第一章设计题目和原始资料 (4)
1.1 设计题目 (4)
唐山新华园综合楼供冷热源工程 (4)
1.2 原始资料 (4)
第二章夏季空调室内冷负荷计算 (6)
2.1外墙冷负荷 (6)
2.2 屋面冷负荷 (7)
2.3 内墙冷负荷 (7)
2.4 地板冷负荷 (7)
2.5 玻璃窗及玻璃外门瞬变传热引起的冷负荷 (7)
2.6 透过窗玻璃及玻璃外门进入的日射得热引起的冷负荷 (8)
2.7 人员散热引起的冷负荷 (8)
2.8 照明散热引起的冷负荷 (9)
2.9 设备散热引起的冷负荷 (9)
第三章机房设备的选择 (10)
3.1制冷机组的选择 (10)
3.2 水泵的选型和计算 (10)
3.3 冷却塔选型 (12)
3.4 补水定压系统的选型与计算 (13)
3.5 分水器和集水器的选择 (14)
3.6 板式换热器的选择 (15)
3.7 供暖循环泵的选择 (15)
第四章太阳能集中热水系统计算 (16)
4.1 最高日用水量的确定 (16)
4.2 集热器的选型 (16)
4.3 集热器面积计算 (16)
4.4 储热水箱容积的确定 (18)
4.5 太阳能集热系统的管网设计 (18)
4.6太阳能集热系统循环流量的确定 (19)
4.7 集热器前后排之间日照间距D的确定 (20)
第五章建筑内部热水给水系统水力计算 (20)
5.1 热水配水管网计算 (20)
5.2 高区热水循环泵的选择 (22)
第六章室内排水系统水力计算 (24)
6.1 横支管计算 (24)
参考文献 (24)
设计总结 (25)
致谢 (26)
摘要
通过这次的设计，运用学过的基础理论和专业知识结合工程实际，按国家有关的规范、标准、工程设计图集及其它参考资料，独立地完成所要求的设计任务，掌握了设计计算步骤、方法，培养我们分析、解决问题的能力，为以后的工作奠定了基础。

该设计建筑是集宾馆与娱乐为一体的综合性公共建筑，本设计主要为其设计冷热源机房及太阳能供生活用热水系统。

经计算，夏季建筑的总冷负荷为2395KW，冬季热负荷为763KW，故夏季采用单冷机组供冷，冬季采用市政外网热水经板式换热器换热进行低温地板辐射采暖。

太阳能供生活用热水系统是利用太阳能集热器吸收太阳能来加热水，从而供建筑内生活用热水。

此系统是为开发利用新能源而设计，是未来能源利用的趋势。

该设计的主要用热水点为客房淋浴器。

通过这次的课程设计，使得大学四年学到的知识得到巩固，同时也学到了一些新知识，这将为以后的工作提供很大的帮助。

【关键词】：冷热源机房太阳能供热水新能源开发与利用
ABSTRACT
Through this time design, the operations research basic theory and the specialized knowledge union project reality, according to the national related standard, the standard, the engineering design atlas and other reference, independently completes the design task which requests, has grasped the design calculation step, the method, trains us to analyze, to solve the question ability, has laid the foundation for later work.
The building is set for Hotels and entertainment into an integrated public buildings，design of cooling and thermal source barn and using the energy of the sun for hot water supply system for it.After account,the cooling load is 2395 KW ,the thermal load is 763 KW .So,in the summer use cold aircrews to meet the cooling load.In the winter use the heat transfe implement to make Low temperature hot water floor radiant heating (floor heating). Using the energy of the sun for hot water supply system is to collect the energy of the sun ,in order to heat up the water which is used in the building. This system is for the development of the new energy.The main user of this system is the shower bath.
Through this time curriculum design, enables the knowledge which the university four years learn to obtain consolidated, simultaneously has also learned some new knowledges, this will provide the very big help for later work.
【KEY WORDS】：cooling and thermal source barn
using the energy of the sun for hot water supply system the development of the new energy
第一章设计题目和原始资料
1.1 设计题目
唐山新华园综合楼供冷热源工程
1.2 原始资料
1.2.1工程概况
唐山新华园综合楼是一个由酒店、会议、商场部分组成的建筑。

该建筑地下一层为商场，地上一至四层为酒店大堂、雅间、银行、商场营业厅，五层为管道层。

六层上是会议室、客房。

该建筑的总建筑高度为51m，建筑面积为3.4万m²，地下建筑面积3110m²。

1.2.2建筑结构
外墙结构采用厚度为370的灰砂砖墙，其中灰砂砖厚370，保温层厚度为70，传热系数为k=0.52w/㎡·℃；屋顶采用钢筋混凝土板，保温层采用沥青膨胀珍珠岩，厚度200mm，传热系数为k=0.48w/㎡·℃。

玻璃幕墙采用双层中空玻璃,其玻璃幕墙的传热系数为k=2.6w/㎡·℃；外窗采用双层铝合金窗其传热系数为k=2.6w/㎡·℃；外门采用中空玻璃其传热系数为k=2.6w/㎡·℃。

内门采用木门其传热系数为k=2.91w/㎡·℃。

内墙传热系数由《空调工程》附录5 k=1.97 w/㎡·℃。

墙体按Ⅱ型建筑计算，屋顶按Ⅱ型建筑计算。

1.2.3计算参数
1．室外计算参数
唐山市室外气象参数
数据查自《实用供热空调设计手册》
2．室内计算参数
各空调房间室内计算参数
摘自《公共建筑节能标准GB50189-2005》
第二章 夏季空调室内冷负荷计算
2.1外墙冷负荷
由《空调技术》表3-1（外墙结构类型表）中查得厚度为370的灰砂砖墙，其中
灰砂砖厚370，保温层厚度为70，系属Ⅱ型，由表3-3（外墙冷逐时负荷计算温度wl
t
表）查得不同朝向逐时的wl t 值。

外墙的传热系数为2
0.52K w m =℃，。

按各朝向外墙面积计算出的外墙逐时冷负荷。

计算式为
()()x wl N wl
wl d CL KF t t t t t k k αρ'=-'=+
CL ---外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷(W )
F ---外墙和屋面的面积（2m ）
K ---外墙和屋面的传热系数，2/()W m C ⋅︒ 。

wl
t C '---︒外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值（）x N t ---︒夏季空气调节室内计算温度（C ）
t wl C ---︒以北京地区的气象条件为依据，计算出的外墙和屋顶冷负荷计算温度的逐时值（），
3.2.83 3.2.84--根据《全国民用建筑工程设计技术措施》表和表中查得。

d t ---不同类型构造外墙和屋顶的地点修正值。

因唐山距天津很近故修正值取天津地区的修正值。

计算结果列于附表中。

2.2 屋面冷负荷
屋面根据其构造，根据表3-2（屋面结构类型表）查得这类屋面做法属Ⅱ型20.48K w m =℃；在由表3-4（屋面冷负荷计算温度wl t ）查得Ⅱ型的逐时wl t 值。

计算式为：
()
wl n CL FK t t =-
计算结果列于附表中。

2.3 内墙冷负荷
当临室与空调区的夏季温差大于3℃时，应计算通过空调房间隔墙、楼板、内墙、内门等围护结构的温差传热而产生的冷负荷。

为：
()x ls N ls wp ls
CL KF t t t t t =-=+∆
,,,x N CL K F t ---同上
t ls C ---︒临时计算平均温度（）
t C ∆---︒临时计算平均温度与夏季空气调试外计算平均温度的差值（）
设计中室内走廊和两端的楼梯间都设空调，故无内墙冷负荷。

2.4 地板冷负荷
根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB 50019-2003）上规定，可以忽略舒适性空调区的地面传热形成的冷负荷。

2.5 玻璃窗及玻璃外门瞬变传热引起的冷负荷
传热系数2
2.6K w m =℃由《空调技术》附录14中查得玻璃窗传热系数的修正
值为1.10.由附录13(玻璃窗逐时冷负荷计算温度l t
表)可查得窗玻璃逐时冷负荷计算
温度l t
值,为使计算简单，采用减系数不减面积法进行负荷的计算。

计算式为：
()x w w w wl d N CL C K F t t t =+- x N CL t ---、同上。

22w w /m ), 2.6/m )K W C K W C ---⋅︒=⋅︒外玻璃窗传热系数 （此处（ 2m w F ---窗口面积（）
t 13wl ---外玻璃窗冷负荷计算温度的逐时值，由《空调工程》附录查得。

w 1.1w C ---=玻璃窗的传热系数的修正值。

此处C
0.d d t ---=玻璃窗地点修正值。

根据《空调工程》附录15查得t
计算结果列于附表一中。

2.6 透过窗玻璃及玻璃外门进入的日射得热引起的冷负荷
计算式
,max a s i w j LQ CL C C C F D C = 2m w F ---窗口面积（）
s s 0.75C C ---=有效面积系数。

此处取
LQ C ---窗玻璃冷负荷系数，量纲一的量。

因唐山地处北纬39°38′，应属北区，又
因空调房间的玻璃窗是有内遮阳的，故查《空调工程》附录21（北区有内遮阳窗玻璃冷负荷系数表）查出冷负荷系数值。

,max 16j D ---日射得热因数。

根据《空调工程》附录查得。

因唐山的地理纬度为北纬
40°，故查得：南向为,max J D =3022w m ；东向为,max J D = 5992w m ；北向为,max J D = 1142w m ；西向为,max J D = 5992w m 。

s s 0.74C ---=窗玻璃的遮阳系数。

根据《空调工程》附录17的此处C
i i 180.5
C C ---=窗内遮阳设施的遮阳系数，此处为浅色窗帘，由《空调工程》附录查得计算结果列于附表一中。

2.7 人员散热引起的冷负荷
根据室内房间设计温度为26℃或27℃,可以由《空调工程》表3-15查的不同室
温和劳动性质成年男子散热量和散湿量
注：成年女子散热湿量一般为成年男子的85﹪，儿童为成年男子的75﹪。

因为该大厦的房间种类多根据《公共建筑节能标准》表B.0.6.1所提供的人员密度可求出各房间的人员数
人体显热散热引起的冷负荷计算式为s s LQ CL n q C ϕ= 式中s CL ----人体显热散热形成冷负荷（W ）
n ---室内全部人数
ϕ---群集系数；
s q ---不同是温和劳动性质成年男子先热散热量（W ），于《空调工程》表3-15查得
27LQ C ---人体显热散热形成的冷负荷系数，由《空调工程》附录查得
2.8 照明散热引起的冷负荷
根据照明灯具的类型和安装方式不同，其冷负荷为：
121000LQ CL n n NC =
w CL ---照明设备散热形成的冷负荷（） kw N ---照明设备所需功率（）
11 1.2n n ---=镇流器消耗功率系数，此处用明装荧光灯，取 22 1.0n n ---=灯罩隔热系数，此处取
26LQ C ---照明散热形成的冷负荷系数，由《空调工程》附录查得。

此处灯具类型选明装荧光灯，按开灯12小时算，酒店空调全天运行，商场空调运行12小时。

计算结果列于附表一中。

2.9 设备散热引起的冷负荷
设备和用具显热散热引起的冷负荷可由下式计算：
S LQ CL Q C =
式中
S Q ---设备和用具的实际显热散热量，W ；
QL C ---设备和用具显热散热冷负荷系数，分别可由附录24和附录25查的有罩
和无罩情况下的逐时值。

办公设备散热：
,1
p
s i a i i q s q ==∑
式中： p ---设备的种类；
i s ---第i 类设备的台数；
,a i q ---第i 类设备的单台散热量（W ）见表3-12
计算结果列于附表一中。

第三章机房设备的选择
3.1制冷机组的选择
3.1.1 机组的选择
经计算知该空调系统的需要的总冷量为2395KW 。

考虑到安全性，安全系数取1.1。

根据建筑功能和使用情况考虑房间的同时使用率，一般建筑的同时使用率为70～80%，该处取80%。

故可得制冷机组需提供总冷量为2108kw 。

达到工况的目的，且遵从业主以电能为动力的要求，综合考虑屋顶土建机房设置采用风冷模块机组，不需要冷却塔专用机房,故采用电制冷机组。

在电制冷机组中，离心式制冷机组的单机容量>580KW,适用于大容量的空调制冷系统，不适用于本工程；活塞式制冷机组单机容量小于580KW,适应于小容量系统，本工程不宜采用；只有螺杆式冷水机组的单机容量小于1160KW,适用于大中型空调系统，故该工程采用两台螺杆式冷水机组。

而且螺杆式冷水机组调节性能好，有较高的COP 值。

3.1.2 机组选型计算
本设计选用螺杆式冷水机组，机组选型计算： 整栋大楼的最大冷量 =m ax Q 2395KW
机组所需提供的冷量为 max
max 1.10.8Q Q '=⨯⨯=2107.6KW 根据以上数据选择冷水机组。

查《开利23XL 螺杆式冷水机组》样本，确定机组型号为23XL320，制冷量为1105kw,工质为HFC-134a 无氯制冷剂，一台压缩机其额定功率188KW ，蒸发器冷冻水进、出口温度为12℃、7℃，流量190m3/h ，进出口径200mm,冷凝器冷却水进、出口温度为30℃、35℃，流量223m3/h ，进出口径200mm,机组外形尺寸长×宽×高为4160×1800×2310mm 。

3.2 水泵的选型和计算
3.2.1冷冻水泵的选型和计算
根据选型原则，选择三台冷冻水泵（两用一备）。

水泵所承担的供回水管网最不利环路为十五楼管路。

1）水泵流量的确定
水泵水量 L=(1.1~1.2) L max m 3/h 式中 L max —— 设计最大流量
1.1~1.2—— 放大系数，水泵单台工作时取1.1，多台并联工作时
取1.2。

水泵流量 L=1.2×190=228 m 3/h
2）水泵扬程H 的确定
水泵扬程H 按下式计算：
H =2β· Hmax
式中：H ——水泵扬程，m;
H max ——水泵所承担的最不利环路的水压降，m H 2O;
2β——扬程储备系数取2β=1.1。

总压降max H 为供回水管网最不利环路的水压降，可以按照以下公式估算水泵的
扬程：
H max=△P 1+△P 2+△P 3 m H 20
式中：△P 1——冷水机组蒸发器的水压降，m H 20；
△P 2——最不利环路中并联空调末端装置中水压损失最大者的水压降，m H 20；
△P 3 ——最不利环路环路管道的阻力 ，m H 20。

蒸发器的水压降为3.4 m H 20。

因末端设备不在设计范围内，故最不利环路H max
无法精确计算，估算为18 mH 2O ，则水泵设计扬程为H =1.1×18=19.8 mH 2O 。

根据《凯泉单级立式离心泵选型手册》，选用三台KQL200/320-37/4（Z ）型水泵，其流量为245m 3/h ，扬程为32mH 2O ，电机功率为37KW ，管径200mm,泵底板尺寸：长×
宽450×450 mm 。

3.2.2 冷却水泵的选型和计算
根据选型原则，选择三台冷却水泵（两用一备）。

1）水泵流量的确定
水泵水量 L=(1.1～1.2) L max ， m 3/h
式中 L max —— 设计最大流量
1.1~1.2—— 放大系数，水泵单台工作时取1.1，多台并联工作时取
1.2。

水泵流量 L=1.2×223=267.6 m 3/h
2）水泵扬程H 的确定
水泵扬程H 按下式计算：
H =2β· Hmax
式中：H ——水泵扬程，m;
H max ——水泵所承担的最不利环路的水压降，m H 2O;
2β——扬程储备系数取2β=1.1。

总压降max H 为管网最不利环路的水压降，可以按照以下公式估算水泵的扬
程：
H max=△P 1+△P 2+0.05·L ·(1+K ) m H 20
式中：△P 1——冷水机组冷凝器的水压降，m H 20；
△P 2——最不利环路中并联冷却塔中水压损失最大者的水压降，m H 20；
K ——最不利环路中局部助力当量长度总和与该环路管道总度的比值 冷水机组冷凝器的水压降△P 1=49KPa=49×0.102 mH 20=4.998 mH 20。

因末端不在
设计范围内，故水泵设计扬程估算为25 mH 2O 。

根据《凯泉单级立式离心泵选型手册》，选用三台KQL200W/300-37/4（Z ）型水泵，其流量为280m 3/h ，扬程为28mH2O ，电机功率为37KW ，管径200mm ，泵底板尺寸长×宽为450×450 mm 。

3.2.3 水泵配管布置
进行水泵的配管布置时，应注意以下几点：
1）安装软性接管：在连接水泵的吸入管和压出管上安装软性接管，有利于降低和减弱水泵的噪声和振动的传递。

2）出口装止回阀：目的是为了防止突然断电时水逆流而时水泵受损。

3）水泵的吸入管和压出管上应分别设进口阀和出口阀；目的是便于水泵不运行能不排空系统内的存水而进行检修。

4）水泵的出水管上应装有温度计和压力表，以利检测。

如果水泵从地位水箱吸水，吸水管上还应该安装真空表。

5）水泵基础高出地面的高度应小于0.1m ，地面应设排水沟。

3.3 冷却塔选型
冷水机组所需要冷却水的流量及其参数
流量 L=1.2×223=267.6 m 3/h 具体参数为：进水温度为 30℃ ，出水温度为35℃，湿球温度为27℃。

根据此查《逆流式玻璃钢冷却塔系列样本》选DBNL3低噪声型圆形逆流式玻璃钢冷却2台，其型号为DBNL3-250其集体参数如下表
冷却塔性能参数
3.4 补水定压系统的选型与计算
目前空调水系统定压的方式主要有3种，即高位开式膨胀水箱定位、隔膜式气压罐定压和补水泵定压。

考虑到工程的实际情况和地理位置故选用气压罐定压式。

气压罐不但能解决系统中水体积的膨胀问题，而且可实现对系统进行稳压、自动补水、自动排气、自动泄水和自动过压保护等功能。

布置灵活方便，不受高度限制，可安在机房，避免承德严寒地区的防冻问题。

与高位膨胀水箱相比消耗一定电能。

3.4.1 膨胀水罐的选型和计算
空调水系统的膨胀水量P V （可查《空调工程》442页）按照下列公式计算：
P V =（211ρ-）·C V C V β= 式中：β——水箱系数。

系统内单位体积()L 水从4℃升温到2t 时的膨胀量()L ； 查《空调工程》表9-2取0.012
C V F FV =
F V ——系统单位水容量，2
/L m ；可查《空调工程》表9-1取1.8
F ——建筑总面积，2m ；约为340002m 。

30.01234000 1.8734.40.734P V L m =⨯⨯==
根据膨胀水量查《贝特气压罐》选型样本可选择型号为NZGG1400的气压罐，
3.4.2 补给水泵的选型和计算
补给水泵在闭式系统中起定压补水的作用，是中央空调中广泛采用的定压方式。

补给水泵的扬程应保证将水送到系统最高点并留有2～5mH 2O 的富裕压头。

补给水泵的流量营部从系统的漏水量。

正常情况下补水量取系统循环水量的1%，事故补水量为正常补水量的的四倍。

水泵扬程 H=37.4+5=42.4 m
正常情况下的水泵的流量 L=0.01× Lmax =0.01×245=2.45 m3/h
事故时水泵的流量 L=4×0.01× Lmax =9.8 m3/h
根据《凯泉单级离心泵选型手册》，选用一台KQL40/200-4/2型水泵，其流量为4.4m 3/h，扬程为51mH2O，电机功率为4KW，转速为2960r/min，正常情况下使用。

选用一台KQL50/220-7.5/2型水泵，其流量为10.8m 3/h，扬程为60mH2O，电机功率为7.5KW，转速为2960r/min，事故情况下使用。

3.4.3 软化水箱的选型和计算
补水箱的调节容积应按水源的供水能力，水处理设备的间断运行时间及补水泵的稳定运行等因素确定。

一般其容积按储存补水泵0.5～1.0h的水量考虑。

3
V m
=⨯=
2.450.8 1.96
软
软化水量为1960L，可选膨胀水箱有效容积为2000L的10号水箱。

水箱尺寸：长×宽×高为1500×1450×1200 mm。

3.5 分水器和集水器的选择
3.5.1 分水器和集水器的构造和用途
分水器和集水器实际上是一段大管径的管子，在其上按设计要求焊接上若干不同管径的管接头，在集中供水（供冷和供热）系统中，采用集水器和分水器的目的是有利于空调分区的流量分配和调节，亦有利于系统的维修和操作。

确定分水器和集水器的原则是使水量通过集管时的流速大致控制在0.5～0.8m/s 范围之内。

分水器和集水器一般选择标准的无缝钢管（公称直径DN200～DN500）。

3.5.2 分水器和集水器的尺寸
供水集管又称分水器（或分水缸），回水集管又称集水器（或回水缸），它们都是一段水平安装的大管径钢管。

冷水机组生产的冷水送入供水集管，再经供水集管向各支系统或各分区送水，各支系统或各分区的空调回水，先回流至回水集管，然后由水泵送入冷水机组。

供回水集管上的各管路均应设置调节阀和压力表，底部应设置排污阀或排污管（一般选用DN40）。

供回水集管的管径按其中断面的流速为0.1 m/s计算。

管长由所需连接的管的接头个数、管径及间距确定，两相邻管接头中心线间距为两管外径+1200mm，两边管接头中心线距集管断面宜为管外径+60mm。

根据《中央空调设备选型手册》[4]P650，分水器和集水器尺寸确定方法如下：
排污管（）
图9.1 集水器和分水器的构造图
1）分水器的选型计算
取其流速为0.1m/s ，循环水量为245 3/m h 由公式n d 可计算缸体内径
为295.76mm,拟选用DN300的无缝钢管。

2）集水器的选型计算
集水器的直径、长度、和管间距与分水器的相同，只是接管顺序相反。

根据以上原则，分水器和集水器选择DN350尺寸
3.6 板式换热器的选择
冬季，建筑物主要靠市政外网供热，由市政外网供应的95-70的热水，经机房的换热器换成40-30的水供建筑进行地板辐射采暖。

经估算，建筑冬季热负荷约为800KW 。

故查阅《新元瑞普换热器选型手册》，选取两台水-水型地暖采暖换热器。

型号为
NSWW-KT600，采暖负荷600KW ，二次侧流量503/m h ，尺寸：长×宽×高为2500×1200
×1800 mm.
3.7 供暖循环泵的选择
水泵流量由换热器的采暖热负荷来计算确定，公式为：
Q=0.86G/△T
其中，Q —— 供暖系统热水流量
G —— 换热器采暖热负荷
本设计中，Q=0.86×1200/10=103.2 m3/h
水泵流量 L=1.2×103.2=123.84 m3/h
扬程确定方法同冷水泵，根据《凯泉单级离心泵选型手册》，选用三台KQL100/185-18.5/2型水泵，其流量为64.5m 3/h ，扬程为47.5mH2O ，电机功率为18.5KW.
第四章 太阳能集中热水系统计算
4.1 最高日用水量的确定
本建筑供热水系统分高低区，高区主要用水点为客房及服务员休息室淋浴器，低区主要为公共洗手盆，厨房洗菜盆和客房淋浴器。

计算用的热水供应温度取为60℃，冷水温度为10℃，查《建筑给水排水工程》知60℃的热水用水定额为：淋浴器40L/(人⋅天)，办公室洗手盆用水定额为25L/(人班)，餐厅洗手盆用水定额为48L/(人班)，
厨房用水定额为20 L/(人⋅天)。

则本建筑的最高日用水量为：
高区：⨯+===∑40(69820)28.721000
1000r r mq Q m 3/d （4.1） 低区：⨯+⨯+⨯+⨯⨯===∑4030720(2510482)8 4.10810001000
r r mq Q m 3/d 总计最高日用水量为32.83 m 3/d.
4.2 集热器的选型
集热器有平板型、全玻璃真空管型、热管式真空管型几种，《太阳能热水系统设计安装及工程验收技术规范》对这几种集热器做了比较，如下表所示:由于本系统全年运行，因此其运行的最低温度必须低于零度。

在-18℃以上时，全玻璃真空管型和热管式真空管型均可用，但热管式真空管型集热器应注意其结垢问题，相比较下，本设计选用全玻璃真空管型集热器。

查规范《太阳能集中热水系统选用与安装》中竖排全玻璃真空管型集热器数据较详细，因此本设计选用浙江美大太阳能工业有限公司的Φ58-18×20型全玻璃真空管型（竖排）太阳能集热器。

4.3 集热器面积计算
直接式太阳能热水系统的集热器根据系统的设计日用水量和用水温度确定： []()/(1)1000c rd i e L T L A q c t t f J ρηη=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯
式中： c A ——集热器总采光面积（㎡）；
rd q ——设计日用热水量（L/d ）；
c ——水的定压比热容；c=4.187KJ/(kg ﹒℃)；
i ρ——热水密度（kg/L ）；
e t ——储热水箱内的设计温度（℃）；
L t ——水的初始温度（℃）；
T J ——倾角等于当地纬度时，倾斜表面平均日太阳总辐射照度MJ/
（㎡·a ）；
f ——太阳能保证率；
η——集热器年平均热效率；
L η——管路及储水箱热损失率，一般取0.2-0.3；
4.3.1 太阳能集热器全日集热效率η的确定：
由全玻璃真空管型（竖排）太阳能集热器主要技术参数表查得所选集热器每块集热面积为2.03㎡，集热器瞬时效率方程为：
20.6006 2.99840.0375T GT η**=--
集热器进口温度i t 的确定：/32/3602/343.3i L e t t t =+⨯+⨯=℃
查《太阳能集中热水系统选用与安装06SS128》附录中主要城市太阳能集热系统
设计气象参数，北京地区的年平均气温a t ，倾角等于当地纬度时集热器采光面积月平
均太阳总辐射T J ,年平均日日照小时数r S 为：
12.22a t =℃；16.35T J =MJ ∕㎡·d ；r S =7.26h ∕d 。

则年平均日太阳辐射照度6
16.3510625.636007.263600T r J G S ⨯===⨯⨯W ∕㎡ 归一化温差：
()(43.312.22)0.0497625.6i a t t T G *--===㎡·℃∕W 则太阳能集热器全日集热效率为
20.6006 2.99840.04970.0375625.60.04970.394η=-⨯-⨯⨯=
4.3.2 太阳能保证率的确定
太阳能保证率f 按照下表选定
太阳能保证率推荐表
由上表可知：唐山属于资源较丰富地区，太阳能保证率在50%--60%。

又因为本设计的太阳能系统侧重于春、夏、秋三季使用，故取f 值0.50。

4.3.3 朝正南向直接式太阳能热水系统集热器面积确定
系统的集热面积根据系统日平均用水量和用水温度确定：
[]()/(1)1000c rd i e L T L A q c t t f J ρηη=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯-⨯
32830 4.187500.55/16.350.3940.81000=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=667㎡
由《太阳能热水系统选用与安装》知：⑴太阳能集热器方位角宜朝正南放置。

⑵全年使用时，集热器的安装倾角宜与当地纬度相同。

依次原则，本设计太阳能集热器正南向放置，安装倾角与唐山当地纬度相同，约为40°。

因此，由式（4.3）推算出来的集热器面积不用考虑补偿计算，此面积即为所需要的太阳能集热器的面积。

4.4 储热水箱容积的确定
根据我国实践总结，对于直接加热循环和定温不循环太阳能热水供应系统，储热水箱容积V 可按工况以该系统的集热器采光面积，据下式计算：
100c V A μ=
式中 μ——使用热水工况，取0.65；
c A —— 太阳能集热器采光面积，3m ；
100——常数，L/㎡。

所以水箱体积1006670.6543.355V =⨯⨯=3m 。

4.5 太阳能集热系统的管网设计
4.5.1 太阳能集热系统管网的水力计算
本设计选用的集热器单块面积为2.03㎡，则共需集热器330块。

根据《太阳能热
水系统设计安装及工程验收技术规范》对集热器连接的相关规定：集热器可通过并联、串联和串并联等方式连接成集热器组；集热器组中集热器的连接尽可能采用并联，平板型集热器每排并联数目不宜超过 16个；串联的集热器数目应尽可能少。

全玻璃真空管东西向放置集热器，在同一斜面上多层布置时．串联的集热器不宜超过3个(每个集热器联箱长度不大于 2m)。

本设计的集热器布置采用串并联混合的方式，根据屋顶尺寸，集热器布置在裙楼楼顶和主楼楼顶上。

根据具体的楼顶尺寸和形状，分4块为一组串联和6块为一组串联两种串联形式，然后再并联，具体布置见设计图纸。

由集热器参数可知，其工作压力为50Kpa。

计算用简图如下：（太阳能系统最不利环路示意图，高顶）
太阳能循环水系统水力计算表见附表2。

每组集热器的设计秒流量为单块集热器设计秒流量，为0.1015L/S。

局部水头损失按沿程水头损失的25%计算。

总水头损失为51.33×1.25=64.2Kpa=6.42mH。

4.6太阳能集热系统循环流量的确定
4.6.1 太阳能集热器单位面积流量B2的确定
太阳能集热器的单位面积流量应按照太阳能集热器生产厂家提供的参数确定，本设计中，集热器参数提供其推荐单位面积流量为0.05L/(㎡·s).
4.6.2 集热器循环流量的确定
集热器的单位面积流量乘以总集热面积A即为系统的总循环流量。

其公式为：
=⨯
Q A
B2
式中：
Q——太阳能集热系统循环流量 L/ s
B2—— 单位面积流量 L/(㎡·s)
A —— 集热器总集热面积 ㎡
则本设计的总循环流量为Q=0.05×669.9=33.495 （L/ s ）
4.6.3 太阳能集热系统循环水泵的选择
水泵流量 1.2L Q = m3/h =1.2×33.495=40.194 m3/h
水泵扬程H 为最不利管路沿程损失和局部损失加上进入集热器时的阻力。

本设计中H=6.42+30=36.42m
根据《凯泉单级离心泵选型手册》，选用两台KQL80/220-15/2型水泵，其流量为43.3m 3/h ，扬程为60mH2O ，电机功率为15KW 。

4.7 集热器前后排之间日照间距D 的确定
cot D H s α=⨯
式中 D ——集热器与遮光物或集热器前后排间的最小距离，m 。

H ——遮光物最高点与集热器最低点的垂直距离，m 。

s α——太阳高度角，度。

对于全年性使用的系统宜取用当地冬至日正午12时的太阳高度角。

本设计中，查《太阳能集中热水系统的选用与安装》附表一，主要城市设计用参数，近似取北京的纬度40φ=︒，因系统全年使用，赤纬角按春秋分考虑，取 0σ=︒ 时角按9：00考虑，即(3)1545ω=-⨯︒=︒,集热器方位角10γ=-︒，则对太阳高度角，sin sin sin cos cos cos αφδφδω=⨯⨯⨯⨯=0.5417 得太阳高度角为32.8︒ 则cot D H s α=⨯=0.97×1.05=1.01m
第五章 建筑内部热水给水系统水力计算
5.1 热水配水管网计算
5.1.1给水管道的水力计算
本设计生活给水管道设计秒流量公式是：
0.2g g q kN α=⨯
式中 g q ——计算管段的给水设计秒流量，L/s ；
,k α——根据建筑用途而定的系数；
g N ——计算管段的卫生器具给水当量总数。

根据规范， α=2.5，k=0，
计算用图：。