太阳能热利用系统-课程设计..

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淮海工学院课程设计报告书

题目：《太阳能热利用系统》课程设计项目12

学院：理学院

专业：光信息科学与技术

班级：光能101

姓名：X X

学号：

2013 年12 月16 日

目录

一、设计资料提供与使用要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3

二、依据标准⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3

三、我市太阳能资源情况⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3

四、太阳能系统设计方案⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4

4.1 、系统日耗热量、热水量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4

4.2 、设计小时耗热量、热水量计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4

4.3 、太阳能热水系统集热面积的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5

4.4 、太阳能集热器的安装方位和倾角⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5

4.5 、管材和附件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6

4.5.1 、管材⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6

4.5.2 、附件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6

4.5.3 水泵选型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7

4.6 、保温层厚度计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7

4.7 、集热器的连接⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8

4.8 、水箱的设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8

4.9 、辅助热源设计⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8

五、系统运行控制及运行原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10

5.1 、运行控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10

5.2 、运行原理说明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10

5.3 、工程保温水箱⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10

5.4 、太阳能热水工程智能控制系统⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11

六、固件清单12

设计说明

一、设计资料提供与使用要求：

根据图纸的要求，尽量在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能安装数量，要与整体工程验收标准相匹配，采用楼面太阳能集中集热，分户储能，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以分户电辅助加热为辅，太阳能外观颜色要与建筑外观颜色保持一致。

二、依据标准

系统严格安照以下国家标准进行设计

1、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》

2、GB47272-92《设备及管道保温技术通则》

3、GB/T20095-2006《太阳能热水系统性能评价规范》

4、GB/T4271-2007 《太阳能集热器性能实验方法》

5、GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

6、0017-2003《钢结构设计规范》

7、B5009-2001《建筑结构载荷规范》

8、B50207-2002《屋面工程质量验收规范》

9、50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》

10、50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》

11、50303-2002《建筑电气安装工程施工质量验收规范》

12、50300《建筑工程施工质量验收统一标准》

三、我市太阳能资源情况

太阳能资源情况: 江苏省连云港市处于暖温带南部，属于太阳能资源较丰富区，年日照时数在2500小时左右；水平面上太阳能辐照量为4200—5400MJ/㎡.a ，年平均温度14.3 ℃。1 月平均温度- 0.4 ℃，极端低温- 19.5 ℃：7 月平均温度

26.5 ℃，极端高温39.9 ℃。历年平均降水量920多毫米，常年无霜期为220 天，主导风向为东南风。气象资料显示：连云港四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，每年大约紧有20-30 天处于阳光不足状况状态。

四、太阳能系统设计方案

本项目设计对象为居民住宅，实际用户27 户，每户平均3.5 个人，日均用水量为5670L, 需求水温60℃，鉴于极端天气情况，热水供应设计为日均5700L，故预采用集中集热分户计量系统。本系统包括水箱、集热模块、支架、水泵、自动化控制系统、辅助能源及相关配件等。

4.1 热水供应系统的日耗热量、热水量计算全日供热水的建筑物其集中热水供应系统的日耗热量、热水量可分别按下列公式计算：

Q d q r cp (t r t L ) m / 86400

式中， Q d ——日耗热量

q r——热水用水定额，60L/ 单位

c——水的比热容

ρ——热水密度，60℃密度0.982kg/L 。

tr-tl ——温升，设计温升45℃。

m—用水设计单位，取94.5 。

计算得： Q d =8.62kw，但是一般计算时采用的是计算设计小时耗热量，所以一般计算用到下面公式。

4.2 设计小时耗热量计算

Q h K h q r c ( t r t l ) m / 86400

式中， q r —热水用水定额，60L/单位。

Kh —小时变化系数，查表得Kh=5.12 tr-tl —温升，设计温升45 ℃。m —用水设计单位，取94.5 。

ρ—热水密度，60℃密度0.982kg/L 计算得：Qh=44.06kw。

所以选用45kw的电辅加热。

4.3 太阳能热水系统集热面积的确定

根据

Q W C w (T 1 T 0 ) f J cd (1 式中， Ac —集热器采光面积，㎡ Qw —日均产热水量 5700KG

Cw —水的定压比热容 4.18KJ/(KG. ℃)

T1 — 要求水温 60 ℃

T0 —初始水温 15℃

f —太阳能保证率 0.45

J —平均日辐照量 17540KJ/(m2· d) ηcd —集热器全日集热效率 0.48 η

L —热损失率 0.2

设定连云港年平均地表水温为： 15℃，温升 45℃；年平均日辐照量：

17540KJ/(m2·d) ，管道及储水箱热损失率η L 为 0.2 ，太阳能保证率 f 为0.45。

经计算可得出 AC ＝ 71.685 ㎡

本工程采 用 47*1500 型 全玻 璃真 空管。 单根 集热 面积为 3.14* ( 0.047-0.01 ) * ( 1500-40 ) /2=0.0848 ㎡ , 所 需 真 空 管 数 目 为

71.685/0.0848=845 ，其中每组有 50 根全玻璃真空管，故需 16.9 组，鉴于工程 需要，本项目预 17 组模块

4.4 、太阳能集热器的安装方位和倾角

在确定太阳能集热器安装位置是、时，应考虑集热器安装倾角和方位对太

阳能辐射能量收集的影响，可遵循以下原则：

1、太阳能系统集热器一般安装在屋顶、阳台或朝南方向外墙等建筑围护结

构上。

2、热水系统安装倾角宜选在当地纬度 +10°的范围内。

3、在建筑围护结构表面不够安装时，可按维护结构表面最大容许安装面积 确定系统集热器总面积。

4、太阳能集热器设置在坡屋面上，集热器可设置在南向、南偏西、南偏东 或朝东、朝西建筑屋面上，坡屋面上的集热器宜采用 顺坡嵌入设置或顺坡架空 设置。

5、嵌入建筑屋面、阳台、墙面或建筑其他部位的太阳能集热器，应满足建 筑围护结构的承载保温、隔热、隔声、防水、防护等功能。

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