别墅太阳能热水系统设计及论文

别墅太阳能热水系统的设计及探讨摘要：本篇文章从阐述一个小型太阳能热水工程入手，在对热水系统的设计及计算，选择太阳能集热器和选择管材等方面进行介绍的基础上，通过对新技术的学习和研究，着重于深入探讨民用建筑太阳能热水系统应用技术规范中的相关设计条文。并对太阳能热水制备系统、燃气锅炉作为热源的热水系统及电锅炉作为热源的热水系统进行了经济及社会环境效益方面的比较，同时强调了太阳能热水系统与建筑一体化设计的重要性。

关键词：太阳能热水系统，集热器，建筑热水系统设计，新能源

abstract: this essay gives a brief introduction to design processes, calculation, the choosing of solar collectors and pipe material, et cetera in a small scale solar water heating system design project.and based on the design example and researches related to the new technology in solar water heating system design, the technical code for solar water heating system of civil buildings is discussed.moreover the economic, environmental and social benefits in solar water heating system, gas powered water heating system and electric water heating system are compared.furthermore the importance of a union between solar powered hot-water system design and architecture design is emphasized.

keywords: solar water heating system, solar collectors, domestic hot-water system, green energy

中图分类号：tk519 文献标识码： a 文章编号：

引言

面对常规能源的枯竭，现代社会越来越重视对于新型可再生能源的利用和开发。随着科技的进步和人们对于居住环境舒适性和能源利用的节约高效性的逐步重视，人们对于太阳能的利用已经上升到了一个新的层面。调查表明虽然太阳能热水系统的初投资较高，但是由于使用了无偿的太阳能，节约了常规能源，所以用户可以从减少的运行费用中获得收益和回报。本篇文章的写作目的是结合工程实例，融合新技术，进一步熟悉太阳能热水系统设计中的相关理论及要点；以及进一步理解民用建筑太阳能热水系统应用技术规范（gb50364-2005）（后简称技术规范）。

项目概述及设计参数

1.1工程概况

此别墅工程位于北京温泉山麓，主体为砖混结构，地上三层，地下一层。地上建筑面积为630.0m2，地下建筑面积为311.0m2，建筑高度12.8m。24小时供应热水。

1.2北京地区的地理及气候参数

北京的地理位置位于纬度39.5500n，经度116.2400e。真南方向为0.00º，春秋分正午12时的太阳高度角（北纬40º）：49.59º。北京属于太阳能资源较丰富区，水平面年平均日太

阳辐照量约为：14.18mj/(m2.d)，年太阳能保证率在40%到50%之间。

太阳能热水系统的设计

2.1热水设计参数

热水最高日用水定额为80.0l/人.d，设计热水温度为60.0

ºc。经计算热水系统日用水量为480.0 l/d，设计小时热水量为102.4l/h，设计小时耗热量为74.4 w。

2.2系统设计

系统采用4个单体集热器并联，并联形式是集热器连接形式中利用效率最高的，并且压降最小。达到使用温度的热水通过供热水管道直接供到各用水点，系统未设循环管路。此工程的太阳能热水系统主要是在春、夏、秋三季使用，冬季热水由设在一层设备间的燃油锅炉供给，冬季屋顶太阳能热水器及相连管路中的水需排空，并将太阳能集热系统与市政供水管网断开，以防止系统中设备及管道冻裂。热水系统供回水管采用聚丙烯（ppr）热水管，管材和管件的公称压力不低于2.0mpa，热熔连接。管道与金属管道及其配件、卫生器具的接口采用丝扣或法兰连接。热水供回水管采用30.0mm

厚硬聚氨酯及外包玻璃布的保温做法。

太阳能集热器采用吸辐比高，保温好，热损失小且运行可靠的单体式真空管集热器，总集热器面积为9.60m2。其运行原理为：冷水接入设在屋顶的单体式太阳能热水器，依靠集热器和贮水箱中的温度差，形成系统的热虹吸压头，使水在系统中形成循环。

由于太阳方位角和集热器安装倾角直接影响集热器可吸收的太阳辐射量，为了更有效地获得直接辐射能量，太阳能集热器的安装倾角尽量保证板平面与太阳的直射光线垂直。根据以上原则集热器采用南向、30.0º倾角布置（北京地区的纬度约等于40.0

º）。

整体来说，此系统设计简单，运行及管理方便，成本较低。而且由于设计较早，有一些地方并不满足后来颁布的技术规范

（gb/50364-2005）中一些要求。总结起来有如下缺点：本工程的太阳能热水系统采用自然循环方式，热水仅靠冷水的压力顶到用水点，并且系统未设置集中供热水箱，各个时段的热水温度不均匀，受天气的影响较大，热水的质量没有保证；

系统中的燃气锅炉只是用来冬季供热水，而没有作为其它三季中阴雨天气时太阳能热量不够时的辅助能源考虑，不利于节能；

冬季采用系统放空的直接防冻方式，不利于节水。

综上所述，作者在设计讨论部分结合技术规范（gb50364- 2005）和有关资料，就系统设计、系统安全、水质处理和经济效益问题进行了较深入的探讨。

设计探讨

3.1太阳能热水系统的设计

技术规范4.4.1条摘录：系统设计应遵循节水节能、经济实用、安全简便、便于计量的原则：根据建筑形式、辅助能源种类和热水需求等条件，宜按本规范表4.2.6选择太阳能系统。从经济实