太阳能热水系统设计流程.doc

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1、太阳能热水系统设计流程 太阳能热水系统设计流程应符合民用建筑太阳能热水系统应用技术规范GB/T50364 规定的要求6.1 调查用户基本情况1.1.1 调查用户基本情况应包括当地的平均太阳辐照量、平均环境温度、平均供热水温度、平均热水用量、可铺设太阳能集热器的面积，宜采用的辅助加热系统等信息6.2 确定系统运行方式1.2.1 太阳能热水系统运行方式的选择应符合本标准4.2的相关规定6.3 确定集热器类型1.3.1 集热器类型的选择应符合国家标准民用建筑太阳能热水系统应用技术规范GB/T50364 规定的要求6.4 确定系统集热面积1.4.1 直接加热系统的集热器总面积的计算方法该总面积可根据用

2、户日均用水量和用水温度确定，按下式计算： （1.4.1） 式中 直接加热系统集热器总面积，m2； 日均用水量，L；水的定压比热容，kJ /（kg ）；tend储水箱内水的终止温度，可设定为55-60之间 ；ti水的初始温度，珠海地区年均水温约为 15 ；JT当地春分或秋分所在月集热器受热面上日均辐照，珠海地区约为 12744kJ/m2；太阳能保证率，无因次，珠海地区约为0.44；水的密度，kg/L； 集热器的年平均集热效率，；具体计算数值可参考附录D节； 贮水箱和管路的热损失率，；根据经验可取2030；1.4.2 间接加热系统的集热器总面积的计算方法 （1.4.2） 式中间接加热系统集热器总面

3、积，m2； 集热器总热损失系数，W/（m2）；具体数值应根据集热器产品的实际测试结果而定； 换热器传热系数，W/（m2）； 换热器换热面积，m2。1.4.3 太阳能集热器年平均集热效率的计算方法1）太阳能集热器的年平均集热效率应根据选用集热器的方程（1.4.3.1）或（1.4.3.2）计算一次拟合曲线： （1.4.3.1）或者二次拟合曲线： （1.4.3.2）式中 cd集热器年平均集热效率，%；0T*=0时的集热器热效率，%；U集热器总热损系数，W/（K）；a1,a2为二次曲线拟合系数；T*归一化温差，（K）/W；具体计算方法见公式（1.4.3.3）G当地的年平均日太阳辐照度，W/。2）归一化

4、温差计算方法：（1.4.3.3）式中 ti集热器工质进口温度，；具体计算方法见公式（1.4.3.4）ta当地年平均气温，。3）工质进口温度计算方法（1.4.3.4）tl当地年平均水初始温度，；ta集热系统设计的热水供应温度，；4）年平均日太阳辐照度G计算方法：G=Hd/（3600Sd）（1.4.3.5）式中 Hd当地集热器采光面上的太阳总辐射月平均日辐照量，kJ/（d）；Sd当地的年平均每日的日照小时数，h6.5 储水箱 6.5.1 储水箱的容量应与日均用水量相适应，结合用户日用热水特点、太阳能集热系统的供热能力和运行规律，以及常规能源辅助加热装置的工作制度、加热特性和自动温度控制装置等因素按

5、积分曲线计算确定。6.5.2 储水箱的适当位置应设有通气管、溢流阀、排污管和必要的检修孔（大于3t的水箱）。检修孔、通气管、溢流管、排污管应有防止昆虫爬入水箱的措施。6.5.3 储水箱应满足卫生防腐要求。6.5.4 储水箱应设有保温层。6.5.5 在自然循环系统中，储热水箱底部应比集热器顶部高0.3至0.5m。6.6 换热器6.6.1 换热器应与传热工质有较好的相容性，不会对水产生二次污染。6.6.2 如果系统用在水硬度高的地区并且水温高于60，换热设备应有防垢措施或采取适当的清垢方法。6.6.3 在间接太阳能热水系统中，换热设备不应明显降低集热设备的效率。当集热器的太阳能收益达到可能的最大值

6、时，换热设备导致的集热设备效率降低不应超过10%；如果系统中有几个换热设备，每个换热设备导致的集热设备效率的降低总和不应超过10%。6.7 系统布局1.7.1 集热器朝向1) 屋顶式太阳能热水系统与建筑一体化集热器摆放面应在南偏西10到南偏东10之间，集热器的安装倾角应在10到30之间；2) 阳台式太阳能热水系统与建筑一体化集热器应安装在建筑物的南立面，安装部位应避免建筑自身遮挡及周围环境的遮挡；3) 壁挂式太阳能热水系统与建筑一体化集热器应安装在建筑物的南立面，南偏东、南偏西角度不宜大于30，安装部位应避免建筑自身遮挡及周围环境的遮挡；4) 屋檐，栏杆，长廊等太阳能热水系统与建筑一体化集热器

7、设置宜有适当的倾角。1.7.2 集热器阵列1）集热器应便于拆装和移动；2）平屋面上应设置集热器检修通道；3）坡屋面上的集热器应采用顺坡嵌入设置或顺坡架空设置；4）作为屋面板的集热器应安装在建筑承重结构上。1.7.3 集热器间距集热器间距与遮光物或集热器前后的最小距离可按下式计算： D=Hcots cos(1.1.3)式中：D集热器与遮光物或集热器前后排间的最小距离，m； H遮光物最高点与集热器最低点的垂直距离，m； s 太阳高度角，度（）； 对于春、夏、秋使用的系统，宜取当地春秋分正午12时的太阳高度角； 对于全年性使用的系统，宜取当地冬至日正午12时的太阳高度角。 计算时刻太阳光线在水平面上

8、投影线与集热器表面法线在水平面上投影线之间的夹角。1.7.4 集热器可通过并联、串联或串并联等方式连接成集热器组，并应符合下列要求：1) 对自然循环系统，集热器组中集热器的连接宜采用并联，平板型集热器的每排并联数目不宜超过16个。2) 全玻璃真空管东西向放置的集热器，在同一斜面上多层布置时，串联的集热器不宜超过3个（每个集热器联箱长度不大于2m）。3) 对自然循环系统，每个系统全部集热器数目不宜超过24个。大面积自然循环系统可分为若干个子系统，每个子系统中并联集热器数目不宜超过24个。4) 应使每个集热器的传热介质流入路径与回流路径的长度相同。1.7.5 选择太阳能集热器的耐压要求应与系统的工

9、作压力相匹配。6.8 系统管路设计6.8.1 管路设计应尽量短，弯头数目应尽量少。6.8.2 应采取措施减少管路损耗、施工难度和渗漏隐患点。6.8.3 管路室内可视部分段的管路宜尽量隐藏，或设计装饰物件将其遮挡，或采用不锈钢构件提高其可观性，或者设计其外露颜色与背景颜色相近。6.8.4 管路设计应考虑管路的可维修更换性能。6.8.5 循环管路的水平管道应有0.3%0.5%的坡度。6.8.6 在自然循环系统中，应使循环管路朝贮水箱方向有向上坡度，不得有反坡。在循环管路中，易发生气塞的位置应设有吸气阀。6.8.7 在强迫循环系统的管路上，宜设有防止传热工质夜间倒流散热的单向阀。6.8.8 在间接系

10、统的循环管路上应设膨胀箱。闭式间接系统的循环管路上同时还应设有压力安全阀和压力表，不应设有单向阀和其他可关闭的阀门。6.8.9 当集热器阵列为多排或多层集热器组并联时，每排或每层集热器组的进出口管道，应设辅助阀门。6.8.10 在自然循环和强迫循环系统中宜采用顶水法获取热水。浮球阀可直接安装在贮水箱中，也可安装在小补水箱中。6.8.11 设在贮水箱中的浮球阀应采用金属或耐温高于100的其他材质浮球，浮球阀的通径应能满足取水流量的要求。6.8.12 直流式系统应采用落水法取热水。6.8.13 各种取热水管路系统应按1.0m/s的设计流速选取管径。6.8.14 绕行的管路应是冷水管或低温水管。6.

11、8.15 管路的通径面积应与并联的集热器或集热器组管路通径面积的总和相适应。6.8.16 系统计量宜按照现行国家标准建筑给水排水设计规范GB50015中有关规定执行，并应按具体工程设置冷、热水表。6.8.17 太阳能热水系统使用的金属管道、配件、贮水箱及其他过水设备材质，应与建筑给水管道材质相容。6.8.18 太阳能热水系统采用的泵、阀应采取减震和隔声措施。6.9 系统集热循环泵6.9.1 分离式太阳能热水系统中，在自然循环不能保证集热效益的前提下必须设置循环水泵。6.9.2 集热循环水泵的流量应根据太阳能集热器的面积大小确定，并可按下式计算： = （1.9.2-1） 式中 集热循环水泵流量（

12、L/s）； 换算系数，取0.010.02L/ s/； 集热器总面积，（m2）（直接加热系统为，间接加热系统为）。 大型的集中式太阳能热水系统的集热循环水泵的流量应根据集热器及相关管路的容积和集热循环泵一次运行时间确定： （1.9.2-2）式中 集热循环水泵一次运行时间（s）；集热器及相关管路的容积（L）； 集热循环水泵流量（L/s）。6.9.3 集热循环水泵的扬程根据集热系统最不利管路水头损失并经水力计算确定。 6.9.4 集热循环水泵的启闭，应按太阳能集热器上部的水温与贮热水箱下部水温温差实施控制。控制启闭的温差宜采用高于10时启动泵，低于2时停泵。 6.9.5 集热循环水泵宜靠近贮热水箱设

13、置，不应与有安静要求的卧室、书房等房间邻近安装。水泵应采用低噪音机组并有隔振、防噪音等措施。 6.9.6 集热循环水泵的吸水管上应设阀门，出水管上应设阀门、止回阀及压力表。6.10 系统保温太阳能热水系统的保温设计应按GB/T 8175 的规定进行。6.11 系统控制系统设计6.12.1 太阳能集热系统、辅助加热系统和热水供回水系统应采用全自动控制操作方式。6.12.2 辅助加热设备应根据储热水箱的温度及热水供水温度之间设定的温差，按用户需要实行分时、定温或变温自动控制。6.12.3 集中热水供应系统和分户热水供应系统的用水量较大者应设保温循环系统。保温循环泵的启闭视系统的大小、用水温度的要求，采用定时定温循环或连续循环。6.12.4 太阳能热水系统的控制器应具备如下智能化管理功能：1) 显示集热系统循环泵的工作状况，控制集热循环泵的启闭，并反馈信息；2) 显示储热水箱的热水温度，并反馈信息；3) 在非承压式系统中显示储热水箱的水位；对辅助加热设备按设定程序进行启、停控制，并显示反馈信息。