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

(1) 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。

(2) 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℃热水计算，取100L/人·d。

(3) 用水时间

24小时全日供应热水

2设计计算

(1) 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—热水用水定额(L/人·d)

Qh—水的比热，c=4187(J/kg·℃)

tr—热水温度，tr=60(℃)

tL—冷水温度，tL=10(℃)

r—热水密度(kg/L)，r=0.983kg/L

kh—小时变化系数，kh＝5.12

Qh=71951(W)

(2) 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(℃)，tr=55(℃)

tL—设计冷水温度(℃)，tL=10(℃)

r—热水密度(kg/L)，r=0.986(kg/L)

qrh=1394.32(L/h)

(3) 全日供应热水系统的热水循环流量

式中：qx—全日供应热水的循环流量(L/h)

Qs—配水管道的热损失(W)，取设计耗热量的5%

△t—配水管道的热水温度差(℃)，取5℃

qx= 615.6(L/h)

(4) 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—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—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

T—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

(1) 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＝4.5 qrh≈6.5m3。

(2) 太阳能系统水泵选择：

1) 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）2) 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）

3) 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）

(3) 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－水加热器的加热面积（m2）

Qz－制备热水所需的热量，即设计小时耗热量Qh(W)

K－传热系统数（W/m2·℃）取K＝1500（W/m2·℃）

ε－由于水垢和热媒分布不均匀影响传热效率的系数，取ε＝0.8

△tj－热媒与加热水的计算温度差（℃）

=

tmc、tmz－热媒的初温和终温

tc、tz－被加热水的初温和终温

cr－热水供应系统的热损失系数，取cr＝1.15

Fjr=1.84m2

2)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

3) 热媒耗量

式中：Q-热媒耗量

C-热水的比热，C=4187(j/kg·℃)

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

1) 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4.5qrh×0.75＝4705 L/d。需太阳能集热板的面积58.8m2，平板太阳能集热器(1.0m×2.0m×0.08m)的单板为2.0m2，故需太阳能集热板30片。

2) 按《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

GB/T 18713－2002附录A计算。

Ac—直接系统集热器采光面积，m2

Qw—均用水量，5900kg

Cw—水的定压比热容4.18 (KJ/kg·℃)

tend—储水箱内水的终止温度，50℃

ti—水的初始温度，15℃

f—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/m2

cd—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。