1、工程设计工程设计(1)(1)建筑：本工程位于西双版纳景洪市，北纬建筑：本工程位于西双版纳景洪市，北纬22220303，东，东经经1011014343；地面建筑；地面建筑6 6层，分层，分2 2个单元，每单元个单元，每单元1212户，户，总户数总户数2424户；户；(2)(2)生活热水供应：设太阳能集中集热分户储热辅热式供水生活热水供应：设太阳能集中集热分户储热辅热式供水系统，分离式系统，系统，分离式系统，2424小时全日供应热水，双水箱，膨胀小时全日供应热水，双水箱，膨胀水箱和供热水箱；太阳集热器安装在坡屋面上，为嵌入式水箱和供热水箱；太阳集热器安装在坡屋面上，为嵌入式安装；水箱设备安装在室内
2、；辅助热源为电加热，放置在安装；水箱设备安装在室内；辅助热源为电加热，放置在供热水箱内。供热水箱内。气象参数：气象参数：年太阳总辐照量：年太阳总辐照量：5632.13MJ/5632.13MJ/年日照时数：年日照时数：2147.92147.9小时小时 年平均温度：年平均温度：21.721.7C C 年平均日太阳辐照量：年平均日太阳辐照量：15.43MJ/15.43MJ/热水设计参数：热水设计参数：日最高用水定额：日最高用水定额：100L/(100L/(人人 d)d)日平均用水定额：取日最高用水定额的日平均用水定额：取日最高用水定额的50%50%，即即50L/(50L/(人人 d)d)设计热水温度
3、：设计热水温度：6060 设计冷水温度：设计冷水温度：2020 常规能源费用：常规能源费用：0.4380.438元元/（KWh)KWh)太阳集热器类型：真空管型全玻璃太阳集热器类型：真空管型全玻璃1 1、热水需水量计算、热水需水量计算(1)系统耗热量计算总住户24户，每户以3人计，用水人数共计约72人。取。代入公式 则 12.5;20;60;/983.0);/(4187);/(100;721 hrrrkCtCtLkgCkgJcdLqm人人86400)(rrrrhhttcmqKQWQh70243（2 2）热水量计算）热水量计算取取 代入公式代入公式 则则 式中：式中：CtCtLkgqrr20;6
4、0;/983.01rrhrhttQq)(163.11hLqrh/1536;/;20;60);/()/();/(4187,111LkgCttCttCkgLdhLqCkgJccmKQrrrrhh热水密度冷水温度，热水温度，或热水用水定额水的比热容或床位数；用水计量单位数，人数取用；小时变化数，按表量；热水系统设计小时耗热居住居住人数人数m100150150200200250250300300500500100010003000300060005.124.404.133.883.703.282.862.482.34表表1 住宅、别墅的热水小时变化系数值住宅、别墅的热水小时变化系数值hK2 2、集热面
5、积计算集热面积计算 以每人每天以每人每天50L50L，6060的热水为设计标准，该小区共的热水为设计标准，该小区共有有2424户，每户以户，每户以3 3人计取，则每天有人计取，则每天有24243=723=72人次洗浴，人次洗浴，按每天按每天8080的洗浴比例，则每天有的洗浴比例，则每天有72720.8=57.60.8=57.6人次洗浴。人次洗浴。需要的热水量为需要的热水量为505057.6=2880L,57.6=2880L,即需要日产即需要日产3t603t60的热的热水。当地自来水基础水温设为水。当地自来水基础水温设为2020，太阳集热器与建筑同，太阳集热器与建筑同方位，正南；与坡屋面面同倾角
6、，方位，正南；与坡屋面面同倾角，；平均辐照量为；平均辐照量为17MJ/17MJ/,查表查表2 2有：有：温升：40 1000kg热水所需能量：1集热面积产热量为：1t热水所需要的集热面积为：则3t热水所需要的集热面积为：17.763=53.28 则集热器的规格选用按表则集热器的规格选用按表3 3选取：选取：真空管型全玻璃的真空管型全玻璃的58X210058X2100，尺寸：，尺寸：2220222011321132（），（），真空太阳集热管数为真空太阳集热管数为1212根，真空太阳经济热管排列方式为根，真空太阳经济热管排列方式为竖单排。共有这样的集热器竖单排。共有这样的集热器2222块。块。温度
7、温度1000k1000kg g热水热水所需所需能量能量(MJ)夏季夏季(27MJ/)春、秋季春、秋季(23MJ/)冬季冬季(17MJ/)基础水温()升温()热水水温()1产热水量需要集热器面积1产热水量需要集热器面积1产热水量需要集热器面积183250134.085.811.774.613.463.415.8193150129.888.611.377.013.065.515.3203050125.691.610.979.612.667.714.8212950121.494.710.682.412.170.014.3222850117.298.110.285.311.772.513.8表表2 太
8、阳集热器面积速查表太阳集热器面积速查表集热器类型集热器类型真空管型长（mm)宽（mm）真空太阳集热管数（根）真空太阳经济热管排列方式集热管结构尺寸全玻璃玻璃金属（U形）热管式471200128076012竖单排1320100012竖单排1000250024横双排2000250050横单排471500158076012竖单排16201620100010001212竖单排竖单排471800188076010竖单排1920100012竖单排581500158089212竖单排1620113212竖单排581800188089212竖单排1920113212竖单排582100218089212竖单排2
9、220113212竖单排471500158076012竖单排16201620100010001212竖单排竖单排581500158089212竖单排1620113212竖单排581800188089212竖单排1920113212竖单排1001700180010008竖单排1002000210010008竖单排3 3、水箱的容积计算、水箱的容积计算贮热水箱：按每平方米太阳集热器面积对应75L住热水箱容积确定水箱的有效容积 把每户人家的用水量设为一样，则每户人所需要的水箱容积为 3428.537575mAVmr317.0244m4 4、水箱的材质选择、水箱的材质选择 太阳热水系统主要部件的选材应
10、充分考虑太阳热水系统的太阳热水系统主要部件的选材应充分考虑太阳热水系统的功能，恶劣的室外工作条件，安全性要求及寿命，正常条功能，恶劣的室外工作条件，安全性要求及寿命，正常条件下，保证太阳能热水系统达到件下，保证太阳能热水系统达到810810年的使用寿命；支架年的使用寿命；支架和保护材料应具有良好的强度和耐腐蚀性；内胆材料也应和保护材料应具有良好的强度和耐腐蚀性；内胆材料也应具有良好的耐腐蚀性；不得含有妨害人身体健康的重金属具有良好的耐腐蚀性；不得含有妨害人身体健康的重金属和各种有害物质，水质必须满足生活饮用水卫生指标，所和各种有害物质，水质必须满足生活饮用水卫生指标，所以，选用不锈钢材质作为水
11、箱的制造材料。以，选用不锈钢材质作为水箱的制造材料。系统运行原理太阳能集热器通过收集太阳辐射能，并将太阳辐射能转化为热能贮存在热媒中，系统循环装置通过定温温差循环控制方式将热媒输送至每户储热水箱中换热装置再将热能传递给每户储热水箱中的冷水。8 8太阳能热水系统的运行原理太阳能热水系统的运行原理 太阳能热水系统的运行原理图见图1，集中集热分户储热辅热式系统是分体承压式太阳能热水系统集群化，其特点是太阳能热水系统的太阳集热器在屋面集中资源共享，储热装置及热水保障系统在用户室内分户设置独立管理，集热循环管路增长，热水供应系统简化减短，承压供水，用水方便。该系统的推广存在运行用热计量难度，但可将太阳集
12、热系统的造价计入建筑造价中通过售楼回收。该系统结合地板低温辐射低暖技术，实现热水、采暖分该系统结合地板低温辐射低暖技术，实现热水、采暖分户节能双联供，各户能耗计费可通过收取自来水费、电费。户节能双联供，各户能耗计费可通过收取自来水费、电费。这对业主来说费用经济，对物业来说管理简便，是未来节这对业主来说费用经济，对物业来说管理简便，是未来节能住宅供热系统的理想发展方向。能住宅供热系统的理想发展方向。运行原理：自来水通过进水阀进入储热水箱中，循环水运行原理：自来水通过进水阀进入储热水箱中，循环水泵将工作介质通过限流阀压入集热器中，循环后，通过调泵将工作介质通过限流阀压入集热器中，循环后，通过调温阀
13、进入换热盘管，进入储热水箱中的冷水在换热盘管的温阀进入换热盘管，进入储热水箱中的冷水在换热盘管的工作下，实现加热冷水的效果；当热水温度超过工作下，实现加热冷水的效果；当热水温度超过6060时，时，安全卸压阀自动启动，保证储热水箱的压力不至于过大；安全卸压阀自动启动，保证储热水箱的压力不至于过大；当热水温度降到当热水温度降到4545时，关闭安全卸压阀。时，关闭安全卸压阀。当热水储存过多时，储热水箱中的热水被压到膨胀箱中，当热水储存过多时，储热水箱中的热水被压到膨胀箱中，此时，限流阀将自动关闭，等到储热水箱的热水温度降到此时，限流阀将自动关闭，等到储热水箱的热水温度降到4545时，膨胀箱中的热水由
14、于压力比储热水箱中的压力大时，膨胀箱中的热水由于压力比储热水箱中的压力大的缘故被压回到储热水箱中。当太阳的辐照量不足以通过的缘故被压回到储热水箱中。当太阳的辐照量不足以通过集热器将冷水加热到设计温度集热器将冷水加热到设计温度6060时，电加热将自动开启，时，电加热将自动开启，将储热水箱的中加热到将储热水箱的中加热到6060。储热水箱中的热水通过用水。储热水箱中的热水通过用水阀供应各住户使用。阀供应各住户使用。坡屋面顺坡式太阳能热水器的安装倾斜角度和屋面的倾坡屋面顺坡式太阳能热水器的安装倾斜角度和屋面的倾斜角度一致，而且平面布置比较灵活。对于集中集热分户斜角度一致，而且平面布置比较灵活。对于集中
15、集热分户储热辅热式太阳能热水系统，其水箱安置在各户家中，可储热辅热式太阳能热水系统，其水箱安置在各户家中，可以减少屋面的荷载，同时又增加建筑的美感。以减少屋面的荷载，同时又增加建筑的美感。系统节能效益分析系统节能效益分析 太阳能热水系统增投资：单位集热面积的增投资为1100元 电费：0.483元/（kwh)2 2、太阳能热水系统的节能量、太阳能热水系统的节能量 取 代入公式 则%25%;40;/13.5632;36.48A22ccdTcmMJJmcdcTcsaveJAQ)1(MJQsave90024 式中：量太阳能热水系统的节能热损失率，；年平均节热效率太阳辐照量；集热面积；savecccdc
16、dTcQJA%;20%50%25,3 3、寿命期内太阳能热水系统的总节省费用、寿命期内太阳能热水系统的总节省费用 电加热的效率按95%考虑，折算的热价为0.15元/MJ,即 取 代入公式12年内节省燃料费用：取代入公式 95.0ffE年12%;1%;7ned)()11(1 1eddeedPIn335.8PI%1836.4;/15.0;335.8JdcDAMJCPI万元；元dJdcsaveADACQPISAV)(万元3884.2SAV 式中：资太阳能热水系统总增投系统有关的维修费用；每年用于与太阳能热水源热价；系统评估当年的常规能年市场折现率；年燃料价格上涨率；经济效益分析年；折现系数；的总节省费用；系统寿命期内热水系统dJCADCdenPISAV 4 4回收年限回收年限 系统回收年限为自系统投入使用至系统增加投资时的年数。此时则回收年限58.5JdcsavedDAcQAPI90.4)11ln()(1lndeedPINe5 5、太阳能热水系统、太阳能热水系统 的减排量的减排量取 代入公式则12年内 的减排量为标准煤碳年；kgFnkgKJWco/866.012;/293082124422coffsavecoFEWnQQtQco1232碳排放因子。标准煤热值，的减排量；系统寿命期内22;/293082cocoFkgkjWWCOQ式中：
