太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)1太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)綜述太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能，供應(yīng)冬季采暖和全年 生活熱水。系統(tǒng)主要由集熱系統(tǒng)、換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)、輔助能源和控制系 統(tǒng)等4大部分組成。1.1 集熱系統(tǒng)根據(jù)使用區(qū)域和用戶(hù)投資規(guī)模不同，使用相應(yīng)的太陽(yáng)能集熱器組 成集熱系統(tǒng)。包括全玻璃真空管集熱器、平板集熱器、玻璃金屬集熱 器（玻璃金屬u(mài)型管集熱器、玻璃金屬熱管集熱器）等，集熱系統(tǒng) 可以采用直接系統(tǒng)間接系統(tǒng)。長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中既要考慮太陽(yáng)能集熱系 統(tǒng)的越冬保護(hù)問(wèn)題，又要考慮集熱器夏天過(guò)熱問(wèn)題。 直接式系統(tǒng)既可 以采用回流式排空防凍措施也可以采用電伴熱或熱循環(huán)防凍措施；由于間接式系統(tǒng)一般采用低冰點(diǎn)高沸點(diǎn)介質(zhì)做導(dǎo)熱液，因

2、此不存在冬季越冬保護(hù)問(wèn)題，但其夏季過(guò)熱是主要問(wèn)題。1.2 換熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)目前常用的太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)中多以熱水顯熱的形式來(lái)完成供熱和 儲(chǔ)熱，隨著技術(shù)的進(jìn)步逐漸有以相變潛熱供熱的太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng) 面世。集熱系統(tǒng)種類(lèi)不同，換熱設(shè)備和儲(chǔ)熱系統(tǒng)都不同、直接式系統(tǒng) 把水作為集熱的熱媒和采暖供熱的熱媒；間接式系統(tǒng)一般用換能液 （低冰點(diǎn)高沸點(diǎn)介質(zhì)）通過(guò)換熱器把集熱器產(chǎn)生的熱量?jī)?chǔ)存到儲(chǔ)熱系 統(tǒng)中；換熱器可以是內(nèi)置式也可以是外置式。 儲(chǔ)熱水箱的容積和太陽(yáng) 能采暖保證率有關(guān)，所以同樣集熱面積的太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)， 儲(chǔ)熱水箱 容積可能不同，太陽(yáng)能保證率越大，儲(chǔ)熱水箱的容積越大。1.3 用熱系統(tǒng)太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)用熱包括兩部分：

3、采暖用熱、生活熱水用熱。生 活熱水要求水質(zhì)新鮮、富含氧氣、溫度合適、帶有一定壓力、清潔、 無(wú)病菌、無(wú)異味，因此不能和采暖系統(tǒng)共用一套水源，采用雙水箱系 統(tǒng)、單水箱加換熱器系統(tǒng)。對(duì)采暖系統(tǒng)來(lái)講，末端散熱器主要用熱設(shè)備，通過(guò)熱傳導(dǎo)、輻射、 對(duì)流把熱量散發(fā)出來(lái)，讓居室的氣溫得到提升。太陽(yáng)能輔助采暖系統(tǒng) 可以在地板底下敷設(shè)加熱管、普通金屬散熱器、風(fēng)機(jī)盤(pán)管散熱器等多 種形式末端散熱器。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的采暖散熱器從材質(zhì)上分為銅管 鋁翅對(duì)流散熱器、鋼制散熱器、鋁制散熱器、銅制散熱器、不銹鋼散 熱器、銅鋁復(fù)合散熱器以及老式鑄鐵散熱器等。1.4 輔助能源和控制系統(tǒng)輔助能源和控制系統(tǒng)是保證太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)全天24h

4、安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)控制策略的優(yōu)劣決定系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程是否節(jié)能，降低耗電輸熱比的關(guān)鍵措施。2常見(jiàn)太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)組成方式2.1 常見(jiàn)4種太陽(yáng)能采暖和生活熱水系統(tǒng)由于集熱器種類(lèi)和運(yùn)行方式有多種形式，儲(chǔ)熱水箱有開(kāi)口式、封 閉式及有無(wú)內(nèi)置換熱器式等種類(lèi)，輔助能源安裝在水箱內(nèi)部的電加熱 器、通過(guò)內(nèi)置或外置換熱器進(jìn)行加熱的外部加熱裝置，如電鍋爐、燃 氣爐、燃油爐、燃煤爐；外置輔助加熱裝置還可以直接給水箱中的水 加熱。因此太陽(yáng)能供熱采暖有多種組合方式，直接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)文案大全間接采暖如圖1所示sJ工|m一_54-i 目Lpk回工直接工匕4RG第曜熟器統(tǒng)間接菜膜圖2直接貳太旭能集蝌祭拿兗直攝采日看陶自

5、浜壓同情武木所苜工詼揩辛f而1 i1憔木印呼照叫W1執(zhí)日木庫(kù)徒廉那系范也投求偌圖1所示系統(tǒng)的輔助加熱設(shè)備是直接安裝在水箱中的電加熱器， 水箱中的熱水既作為采暖供熱的熱源又作為洗浴和生活用水的水源， 通過(guò)外置板式換熱器采暖來(lái)隔離生活用水和采暖用熱， 這是直接式太 陽(yáng)能集熱系統(tǒng)。圖2所示系統(tǒng)是直接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)直接采暖，其輔助加熱裝 置直接給水箱加熱的外置式裝置（燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐、電鍋爐、燃 煤鍋爐、空氣源熱泵、水源熱泵等），通過(guò)水箱內(nèi)的換熱器提供新鮮 生活熱水來(lái)隔離生活用水和采暖用熱。圖3所示系統(tǒng)是間接式太陽(yáng)能 集熱系統(tǒng)間接采暖，其與圖1所示系統(tǒng)的集熱系統(tǒng)加熱方式不同、 輔 助加熱裝置加熱方

6、式不同。圖4所示間接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)直接采暖，外置輔助加熱裝置直 接給水箱內(nèi)的水加熱，通過(guò)水箱內(nèi)的換熱器提供新鮮生活熱水來(lái)隔離 生活用水和采暖用熱。承壓間接式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)間接采暖， 外置輔 助加熱裝置直接給水箱內(nèi)水加熱，水箱內(nèi)熱水直接供生活用水，采暖 部分熱量通過(guò)外置的換熱器提供。供暖方式是水箱中的熱水直接通過(guò) 散熱器來(lái)給房間供熱的直接供暖方式，也有儲(chǔ)熱水箱中的水通過(guò)換熱 器后再經(jīng)過(guò)末端散熱器給房間供暖的間接供暖方式。2.2 不同集熱和供熱方式的的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比四種太陽(yáng)能集熱、供熱采暖系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。從表1看到 無(wú)論是直接集熱系統(tǒng)還是間接集熱系統(tǒng)都可以采用開(kāi)口式水箱，無(wú)論直接供熱水間接采

7、暖系統(tǒng)還是直接采暖間接供熱水系統(tǒng)都可以采用 開(kāi)口式水箱，因此太陽(yáng)能供熱水采暖系統(tǒng)中優(yōu)先選用開(kāi)口式水箱。表1直接供熱與間接供熱優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比惴跳水箱供餐方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)開(kāi)口式水箱直接供 間推熱水不需要膨成,水痂宜接接供 系統(tǒng)，瓶筒單,：生活熱水 新鮮.水質(zhì)好.不要做常往 水箱加水水符可以做排回系 統(tǒng)礴液箱水箱內(nèi)水不偷直接做生活熱 水，需要生活燃水換熱段或. 當(dāng)點(diǎn)箱在低位時(shí)要行防座潭 設(shè)底，需要在供照川路增加防 蛹熱媒過(guò)熱措施向技供底 直接熱水：3. L星求；5內(nèi)河可 以n接作生活熱水供水溫 度控制方便需要地加供換熱器、偏壞 塞.那脹罐等設(shè)賴(lài),控制系統(tǒng) 復(fù)余口生活熱水需要增壓泵供 水n水質(zhì)輪* 要經(jīng)常補(bǔ)水

8、用式水禧門(mén)格供璃間播熱水水箝位置無(wú)要求.不需要您能 罐生活熱水新鮮,水u好.不 需要給水靶加水&水需要防制 覆被施、儲(chǔ)熱水箱造倚賴(lài)高，且需要生 活熱水揍熱油施。要在供疆回路增加的隹酸進(jìn)媒過(guò)熱精甑間接供供直接熬水供術(shù)溫度容易撞制,水份無(wú) 慎置要求水箱中的熱水不需 暮供京泵可直接送在生活熱 水用水點(diǎn)儲(chǔ)熱水箱造價(jià).較高產(chǎn);費(fèi)增加 供覆拯熱費(fèi)、循環(huán)蒙.出賬a* 等設(shè)施，控舸系統(tǒng)嵬雜,生活 熱水水質(zhì)較差3系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)太陽(yáng)能供熱采暖系統(tǒng)來(lái)講，其熱負(fù)荷包括兩部分，一部分是建 筑物的采暖熱負(fù)荷，另一部分是生活熱水熱負(fù)荷，由于冬季太陽(yáng)輻照 量減少，太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)很難保證供暖熱負(fù)荷， 因此應(yīng)該首先考慮生 活熱水熱負(fù)

9、荷，在保證生活熱水供應(yīng)后再考慮采暖需求。3.1 熱負(fù)荷計(jì)算目前公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定建筑物耗熱量應(yīng)該按各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)單位面積耗 熱量累計(jì)值來(lái)計(jì)算，只有通過(guò)計(jì)算才能得到相對(duì)準(zhǔn)確的建筑物耗熱量。 但由于這種計(jì)算方法工作量大，在實(shí)際設(shè)計(jì)中可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)采用估算 法，常用的方法有體積熱指標(biāo)估算法和面積熱指標(biāo)估算法。3.1.1 按維護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算建筑物的耗熱量指標(biāo)（熱負(fù)荷）式中：q 一單佗建址面機(jī)框熟層指標(biāo).飛q,一單位建筑面積通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱杯熱量一口力長(zhǎng)q2 一單位建筑面租汕不氣滲透耗熱域./nr；qt 一單位建筑南枳的褥熱量I一單位建M面枳迪過(guò)圍護(hù)韁構(gòu)傳熱和糖量

10、，應(yīng)按 卜式對(duì)各 項(xiàng)用戶(hù)給憫分項(xiàng)計(jì)算后洲總：式中二tn 冬聿內(nèi)氣溫- ：J空外氣溫OA,一建筑面枳，G用護(hù)條物的溫能修正系數(shù)之Ki一國(guó)一用圖的平均傳熱累數(shù)，囑穴；hE一圍護(hù)結(jié)構(gòu)的陶枳,小2.單位建飲而和的空氣浸透耗妁量，應(yīng)被下列兩種I算T1，修梯間不采暖q _ 1半V（3A.”庫(kù)梯間采暖式中：V一理t物外表面和底層而租所包圉的體積.m%M;拄建箱物體積熱指標(biāo)計(jì)算采晦熱仇商建筑物熱負(fù)荷可H1下式伯明；Q* = & k q1H x V m 1 ttV *、K中：5押茂物上43向.*：a一修正系數(shù):（|n. 空艇物供腿體愎曲指驚飛小H一）；V -硅筑物體視,打產(chǎn)：、一采媵室外氣溫.：7室內(nèi)平的氣溫，

11、七3.2太陽(yáng)能集熱面積的計(jì)算3.2.1 太陽(yáng)能保證率f合理選取計(jì)算太陽(yáng)能集熱器的面積首先確定太陽(yáng)能系統(tǒng)提供的熱量是多少，雖然根據(jù)前面的計(jì)算我們已經(jīng)得出建筑物的采暖熱負(fù)荷，但這些能量 有多少由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)提供的決定于太陽(yáng)能保證率。為準(zhǔn)確計(jì)算太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)需要提供能量，需要合理選取太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的保證率。 這里強(qiáng)調(diào)說(shuō)明太陽(yáng)能保證率是指晴好天氣的保證率而不是采暖季的 平均保證率。這一數(shù)值要根據(jù)投資規(guī)模和建筑物實(shí)際情況綜合考慮， 并征求用戶(hù)意見(jiàn)，一般選取f=50%o3.22 面積計(jì)算1 .采曖系統(tǒng)集熱面積計(jì)算A0= 一皿H k巴Q.二 Qxf式中人一太陽(yáng)能生熱器面積.通。師一需要由太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)提供

12、的熱量/口： HTR暖期暗燈天氣太陽(yáng)箱照量.MJ/住產(chǎn)：天一太陽(yáng)能集熱、儲(chǔ)蝕及供熱系統(tǒng)的綜合效率.0小0;Qt -采曖期內(nèi)建筑物H總耗熱量.MJ:f一太陽(yáng)能采曖系統(tǒng)的保證率+ 50% &2.采暖系統(tǒng)集熱面積計(jì)算因?yàn)樘?yáng)能采暖系統(tǒng)一般情況下都無(wú)法滿(mǎn)足采暖熱負(fù)荷，因此甲 方不是特別要求冬天采暖季提供生活熱水，一般都不必考慮生活熱水 系統(tǒng)的集熱面積。如果冬季要提供生活熱水必須專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)生活熱水系 統(tǒng)，該部分集熱面積只能用于生活熱水而不能用于采暖系統(tǒng)，可以按照生活熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法。3.3水箱的設(shè)計(jì)計(jì)算為了節(jié)約投資推薦采用內(nèi)置換熱式單水箱太陽(yáng)能采暖供熱水系統(tǒng)，通過(guò)換熱器在采暖的同時(shí)為用戶(hù)提供生活熱水。

13、 設(shè)計(jì)原則：太陽(yáng)能集 熱器產(chǎn)生的熱量扣除白天采暖需要后剩余能量以顯熱形式儲(chǔ)存在儲(chǔ)熱水箱中，水箱上限溫度比當(dāng)?shù)責(zé)崴悬c(diǎn)溫度低 15c左右，下限溫度不宜5C;如有排回防凍措施，還要考慮晚上防凍排回液體的容 量。1 .水箱的容積當(dāng)太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)在晴好天氣的保證率） 30%寸，太陽(yáng)能集熱器在白天得到的能量轉(zhuǎn)換為熱能后能被建筑物完全消耗， 剩余部分的熱量以熱水的形式儲(chǔ)存在水箱中供夜間采暖使用，這些熱水的容積按公式8、公式9、公式10計(jì)算V= Ac H ,口 一 Q蚓（8）加卜1.Q腐（9 ）Q物三?OO）式中:Cp一水的定壓比熱容,Cp = 4.18kJ/（kg）；V一儲(chǔ)熱水箱有效容積.府六尹一水的密度

14、.1000。/6: 一儲(chǔ)熱水德內(nèi)-I：的上限溫仁J一儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水的下限限度七；A,太陽(yáng)能集熱器面積Ju2:U-冬季晴好天氣太印輻照值 .MM企牛一集熱系統(tǒng)熱效率。啊一建茂物11天采暖需要熱量.卜出Q 采暖期內(nèi)建筑物H總耗熱量, W 注:此計(jì)算中門(mén)天的采暖熱生商和夜晚相同2.防凍回流排回液體的容量為了解決全玻璃真空管集熱器組成的直接式集熱系統(tǒng)的防凍問(wèn)題， 為了提高采暖系統(tǒng)的效率，最有效的辦法是把集熱器中的水排回水箱。 不同規(guī)格型號(hào)的集熱器由于聯(lián)箱的體積、管道長(zhǎng)度和直徑不一樣，其 集熱系統(tǒng)的容水量是不同的，但可以進(jìn)行粗略計(jì)算。以58X1500型集熱器為例，單只真空管容水量按 3.01計(jì)算。式中：V

15、c-太陽(yáng)能集然器及管路中水容積,療六 n 一集熱系統(tǒng)真空管個(gè)數(shù)，個(gè)； （一單只集熱管中的容水量 3.防熱水箱的容積儲(chǔ)執(zhí)水箱的容粗為Vs = V + VC（12）3.4輔助能源設(shè)計(jì)陰雨雪天沒(méi)有太陽(yáng)能，所有采暖負(fù)荷都要有輔助加熱設(shè)備提供，因此輔助加熱設(shè)備提供的熱能采暖總負(fù)荷， 故輔助能源功率必須 建筑物供暖熱負(fù)荷。為延長(zhǎng)輔助能源的壽命，一般情況下按1.5倍2 倍選擇輔助能源功率。P = KQn（13）式中：P 一輔助能源功率WK 一冗余系數(shù)1無(wú)量綱）；Qn一果展期內(nèi)建筑物熱負(fù)荷毒、一、工程概況：西安地區(qū)某住宅公寓20層，共20000 %共有200戶(hù)，按每戶(hù)3人計(jì)算共600 人。冬季采暖利用太陽(yáng)能供

16、熱按面積估算法進(jìn)行冬季熱負(fù)荷的估算XVMtemwtl tW/Frf 0gnsiss18一1如Mt 1中北、也北地N,z nmiFcttKft sNmrnmm t根據(jù)規(guī)范，采用面積熱指標(biāo)概算，取 =40W/m2,則每秒采暖負(fù)荷為:Q=qF*A=40*20000=800000W采暖集熱面積的計(jì)算3.2.2 面積計(jì)算1 .采曖系琉集熱而枳計(jì)算.=一皿H K巴二式中:M太陽(yáng)能集熱器面枳Qm -需要由太陽(yáng)池集熱系統(tǒng)提供時(shí)熱量4U ；H T 暖期晴好天氣太陽(yáng)輻照盤(pán),MH1V-太陽(yáng)能集熱.儲(chǔ)熱及供熱系統(tǒng)的綜合效率，00J；Q 采，期內(nèi)建筑物日總耗熱1 . MJ;f太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)的保證率* 50勿大中催青望布

17、月互均溫X0P全年己用全年輯意卜.暗此充鼻/地R 1f，71豈照對(duì)霰2命的入熟時(shí)敕（hj量身J:閨*著加山西司司，河南大理分幣去做.山東，江再吊會(huì)加VW*龍就.*林大餐弁 w-mw-.6視守.性百山招自-1蚪窿.安外 正泰吉拜.折江，江西.學(xué)耀.tw- 300廣玄、也夠、甫東郭和廣西丈部分41N-54N44-11量對(duì)一股帶圖甫唐郵、廣西北鉀一部會(huì)MiS渴鄧再川西強(qiáng)陽(yáng)北.刃卓西酎L5-17J151-U!IM11云南本有-一彈希 元帝沌閾都分哪東志 1TJ-10C麥丹西賽-去用東甯一展-廣西西葬ISD-17S長(zhǎng)常帙毛帶唐川,青樺圣期分成再平真.曜民、底都、訶寅.拿校工.爵陽(yáng)1O：Dl(:tl事7時(shí)一“D13 -|1， ._k-一根據(jù)表格選擇年平均日太陽(yáng)輻照量，按上表數(shù)據(jù)全年輻照量j取50ooMj/m d,貝U H=J/365H=13.7MJ/m2 - dQt=0.8*3600*24=69120MJ/dQsun=Qt