平板太阳能热水器设计方案.doc
平板太阳能热水器设计方案太阳能是最具潜力的可再生能源。我国太阳能资源极为丰富，年太阳能辐照总量大于502万kJ/、年日照时数超过2200h的地区占国土面积2/3以上。按我国2000-20XX年新能源和可再生能源产业发展规划要求，我国太阳热水器保有量到20XX年达到2.7亿m2，2020年达到5.0亿m2，20XX年我国太阳能热水器的保有量7500万m2，由此可见，太阳能光热利用有着广阔的市场前景。  太阳能热利用的范围非常广，可以供暖、干燥、制冷、发电、海水淡化、消毒等。太阳能供热采暖是太阳能利用的新方向，它可以满足冬季供暖,其它季节供热水,是太阳能光热综合应用新技术,在我国北部地区的应用已引起了关注。长三角地区虽然属于非供暖地区，但冬季也相当寒冷，给人们的生活生产带来诸多不便，有供暖的必要。供暖常见的热源主要是燃煤、燃气、燃油锅炉或热电厂蒸汽。在长三角地区，由于供暖时期较短，相关设施不完备，一般情况下冬季常用空调制热，耗电量大，效果不好，人们迫切要求开发节能型供暖设备，太阳能供暖首当其冲。  长三角所处华东地区是我国太阳能资源丰富的地区之一，太阳能年辐射总量在3.3×1068.4×106千焦/米2之间，每平方米的得热量相当于112286公斤标准煤！按目前太阳能光热转换率最低45%考虑，太阳能用于生活、生产供热采暖完全可以胜任。1、设计资料：本工程为满足飞索半导体（中国）有限公司供暖及热水需求设计，设计耗热量为120kw。2、设计依据1)GB/T18713-20XX太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范2)ISO9806-1：1994太阳集热器检测方法3)GB/T6424-997平板型太阳能集热器技术条件4)GB4271-84平板型太阳能集热器热性能试验方法5)GB/T1551-1995太阳能热水器吸热体、连接管及其配件所用弹性材料的评价方式6)GB/T1338492机电产品包装通用技术条件7)GBJ93-86工业自动化仪表工程施工及验收规范8)GB50242-20XX建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范9)GB50268-97给水排水管道工程施工及验收规范10)GB50332-20XX给水排水工程管道结构设计规范11)GBJ15-88建筑给水排水设计规范12)JGJ116-98建筑抗震加固技术规程13)GB50009-20XX建筑结构荷载设计规范14)GB50057-94建筑物防雷设计规范15)JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范16)GBJ131-90自动供仪表安装工程质量检验评定标准17)GB/T50106-20XX给水排水制图标准18)GB4272-92设备及管道保温技术通则19)98R418管道及设备保温国家建筑标准设计图集20)建质20XX4号全国民用建筑工程设计技术措施20XX年3月1日起执行21)JGJ59-99建筑施工安全检查标准3、设计参数3.1气象参数    地理位置：北纬31.3°,东经120.6°     年太阳辐照量：水平面4657.516MJ/m2，30°倾角表面5544.37MJ/m2     年日照时数：1997.5h    年平均日照时数：5.5h    年平均温度：16.0；    年平均日太阳辐照量：水平面12.76MJ/m2，30°倾角表面15.191MJ/m23.2热水设计参数   小时耗热量：120kw   设计热水温度：60   设计冷水温度：173.3太阳能集热器性能参数   集热器类型：平板集热器   集热器规格型号：YASOL-PM-111114   集热器采光面积：2m24、设计方案4.1工程原理图说明（结合运行原理图）：    1、根据苏州的地理位置，集热器采用30°倾角，保证太阳热水系统冬季热水供应。    2、工质循环管道采用紫铜管，耐腐蚀、耐高压，寿命长。    3、采用两个水箱：一个作为集热水箱，另外一个作为恒温供水水箱。双循环控制，24h供应热水。    4、自动补水：系统采用电磁阀自动补水，当供热水箱内水位低于设定水位时打开电磁阀进行补水。    5、集热温差循环：在储热水箱与集热器之间采用温差循环控制。当集热器内温度T1比储热水箱内水的温度T2高5以上，集热循环水泵P1自动启动；当二者之间的温差小于2时，P1停止运行。   6、防冻：系统采用双循环控制，集热循环介质采用YASOL双循环承压系统专用循环介质，高沸点、低凝固点，彻底解决防冻问题，保证系统一年四季正常运行。   7、恒温供水：控制柜恒温智能控制，恒温供水。当供热水箱温度T3低于52时，启动辅助能源，开始加热。当供热水箱内温度达到55时停止，满足用水温度，辅助热源为容积式水加热器，热媒为蒸汽。    8、两水箱之间的循环：当储水箱内温度T2比供热水箱内温度T3高5以上时，循环泵P2启动，两水箱之间开始循环，当二者之间的温差小于2时，P2停止运行。以达到节能的作用。   9、注意事项：电磁阀前面加装过滤器，以防止杂质堵塞电磁阀；水平安装的单向阀选用升降式单向阀，垂直安装的单向阀选用旋启式单向阀。4.2、设计计算4.2.1太阳集热器的定位    太阳集热器朝向:正南；倾角:30°。4.2.2集热器面积确定4.2.2.1确定太阳能保证率f      苏州属太阳能资源一般区，系统全年使用，取太阳能保证率f0.6。4.2.2.2确定管路及贮水箱热损失率L由于系统保温的热水管路和贮热水箱等部件都在室内，环境温度较高，L取0.05。4.2.2.3集热器年集热效率cd     取ta17；titL/3+2tend/3=45.67；SY5.5h;JT15191KJ。   归一化温差=767W/m2   则归一化温差X=0.0374?W。   查得cd0.55。    取Qw20571L/d;c=4.187kJ/（kg?）；r1kg/L；tend60；tL17；JT15191KJ/；f0.6；L0.02；cd0.55。              Ac=326.6m2   集热器的规格为一块2，则需要163.3块集热器，取164。   则实际集热器面积为328。4.2.3设备选型4.2.3.1贮热水箱按每平方米太阳集热器面积对应75L贮热水箱容积确定：水箱的有效容积Vr75Ac24600L4.2.3.2集热系统循环泵按每平方米集热器的流量为0.02kg/(?s）计算，集热系统的流量为23616L/h，此流量即为集热系统水泵的流量。4.2.3.4集热系统换热器加热面积计算0.95x112920/5000/5/0.8=5.4m24.2.4系统节能效益分析4.2.4.1基础参数电热值3600KJ/kwh   用电价格0.55元/kwh  电锅炉效率0.95天然气热值：34000KJ/m3 天然气价格：2.4元/m3 燃气锅炉效率：0.8柴油热值：46040kj/kg 柴油价格：5.42元/kg  燃油锅炉效率：0.85标准煤热值：29298kj/kg 煤价格：800元/吨  燃煤锅炉效率：0.654.2.4.2太阳能热水系统年节省量Qsave取Ac328;JT=5544.37MJ/；cd0.55；c0.05。代入公式           Qsave=AcJT(1-c)cd则              Qsave950194MJ/a 4.2.4.3寿命期内太阳能热水系统的总节省费用节省蒸汽：年节省费用：G=1.1x950194x103x0.186/2725.5=71330元寿命期内节省费用：71330x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=3905041元节省电费：年节省费用：950194x0.55x1000/(3600x0.95)=152809元寿命期内节省费用：152809x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=857378.8元节省天然气费：年节省费用：950194x2.4x1000/(34000x0.8)=83841元寿命期内节省费用：153790x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=4621901元节省柴油费：年节省费用：950194x5.42x1000/(46040x0.8)=139825.5元寿命期内节省费用：139825.5x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=7829831元节省燃煤费：年节省费用：950194x0.8x1000/(29298x0.65)=39916.4元寿命期内节省费用：765034x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=2105039.5元太阳能热水系统二氧化碳的减排量取W=29308KJ/kg;n=20年；FCO2=0.866kg碳kg标准煤，Eff=0.95代人公式       则  Qco2=1890t20年内二氧化碳的减排量为1890t。
