太陽能課程論文 學(xué)生公寓A12的太陽能

課程論文及評閱書（2021—2022學(xué)年1學(xué)期）論文題目：學(xué)生公寓A12的太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u14185一、設(shè)計參數(shù)、工程概況、設(shè)計要求說明 4160921、設(shè)計參數(shù) 468252、工程概況 4320033、設(shè)計要求 420518二、太陽能系統(tǒng)負(fù)荷計算 555981、用水人數(shù) 5159392、系統(tǒng)設(shè)計日用熱水量 5295973、系統(tǒng)平均日熱水用量 513924三、太陽能集熱器面積計算說明 5149091、太陽能集熱器的定位 5112822、集熱器采光面積的確定 5308823、歸一化溫差 677374、循環(huán)泵的流量： 630542四、蓄熱水箱體積計算說明 729291、水箱制作工藝 7148692、蓄熱水箱體積計算 820845五、太陽能集熱器的布置說明 8133831、集熱器總配置： 864072、集熱器鋪放安裝： 9274103、集熱器防風(fēng) 9152314、避雷系統(tǒng) 924635六、電輔助加熱系統(tǒng)的功率計算說明 10130351、電輔助加熱部分 10121272、小時耗熱量計算： 1030441七、經(jīng)濟效益分析說明 10231161、太陽能熱水系統(tǒng)的全年有效熱量： 10286842、太陽能熱水器系統(tǒng)的橫向?qū)Ρ龋?1125923八、環(huán)保效益分析說明 11162931、太陽能熱水系統(tǒng)的節(jié)約量： 12107802、太陽能熱水系統(tǒng)年減排量 1218129九、參考文獻(xiàn) 13摘要太陽能熱水系統(tǒng)是利用\t"/item/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%83%AD%E6%B0%B4%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"太陽能集熱器采集太陽熱量，在陽光的照射下使太陽的光能充分轉(zhuǎn)化為熱能，通過控制系統(tǒng)自動控制循環(huán)泵或電磁閥等功能部件將系統(tǒng)采集到的熱量傳輸?shù)酱笮蛢λ甛t"/item/%E5%A4%AA%E9%98%B3%E8%83%BD%E7%83%AD%E6%B0%B4%E7%B3%BB%E7%BB%9F/_blank"保溫水箱中，在匹配當(dāng)量的電力、燃?xì)狻⑷加偷饶茉?，把儲水保溫水箱中的水加熱并成為比較穩(wěn)定的定量能源設(shè)備。該系統(tǒng)既可提供生產(chǎn)和生活用熱水，又可作為其他太陽能利用形式的冷熱源，是太陽熱能應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟價值、技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一項應(yīng)用產(chǎn)品。我國是一個能耗大國,節(jié)約能源已成為國策,而建筑節(jié)能是國家節(jié)能減排政策的重要組成部分.因此大力推廣太陽能這種理想的可再生資源作為居住建筑生活熱水系統(tǒng)的熱源,就成為建筑節(jié)能的一項重要措施。關(guān)鍵詞：太陽能熱水節(jié)約減排可再生設(shè)計參數(shù)、工程概況、設(shè)計要求說明1、設(shè)計參數(shù)（1）氣象參數(shù)梧州市位于梧州位于廣西東部，地處珠江流域中游。東經(jīng)111°51′14″-111°40′北緯22°58′12″-24°10′14″之間年平均日太陽輻照量：水平面12.84MJ/㎡，23°傾斜表面12.52MJ/㎡,年平均太陽輻照量12520kJ/㎡。年平均20℃溫度全年平均日照為1915小時，平均日照為5h熱水設(shè)計參數(shù)日最高熱水用水定額：25L/人平均日熱水用水定額：取最高日熱水用水定額的50%，12.5L/人設(shè)計熱水溫度：60℃設(shè)計冷水溫度：17℃（3）太陽集熱器性能參數(shù)集熱器類型：平板集熱器集熱器規(guī)格：3000mm×1000mm工程概況(1)建筑設(shè)施該工程位于梧州學(xué)院，23°29′N，118°18′E，6層宿舍，建筑面積1800㎡（2）生活熱水供應(yīng)太陽能熱水集中式供水系統(tǒng)，直接式系統(tǒng)；每天24小時供應(yīng)熱水；四水箱，貯熱水箱和供熱水箱（容積式換熱器）；太陽集熱器安裝在平面屋面上，為陣列式安裝；水箱等設(shè)備安裝在一層設(shè)備機房內(nèi)；輔助熱源為容積式熱交換器，由學(xué)校燃煤鍋爐提供一次熱水，一次熱水供回水溫度為60℃。設(shè)計要求采用整合設(shè)計原則，從項目立項到施工設(shè)計的整個過程，綜合考慮用戶的建筑物、使用工況、集熱器規(guī)格及性能參數(shù)、系統(tǒng)配置及運行方式、使用和維修、節(jié)能與安全、經(jīng)濟效益等因素，均應(yīng)符合工程系統(tǒng)的設(shè)計原則。綜合考慮現(xiàn)有建筑的使用工況、集熱器技術(shù)參數(shù)、系統(tǒng)配置、運行方式、使用與維修維護(hù)等因素，最大限度符合太陽能建筑一體化的設(shè)計原則。力求使太陽能與常規(guī)能源最佳組合，充分利用太陽能，降低運行成本，努力實現(xiàn)節(jié)能減排之目的。系統(tǒng)設(shè)計的先進(jìn)行、可靠性、耐久性等綜合考慮，提供一套可靠的太陽能熱水系統(tǒng)洗浴設(shè)施，較好的經(jīng)濟效益和社會效益，在環(huán)保、節(jié)能、文明用水、洗浴檔次等方面提供一套可靠的硬件設(shè)施。二、太陽能系統(tǒng)負(fù)荷計算1、用水人數(shù)梧州學(xué)院A12總?cè)藬?shù)900人SEQ表格\*GB3①，每人每天用水按25L計算系統(tǒng)日熱水量計算2、系統(tǒng)設(shè)計日用熱水量—設(shè)計日熱水量，L/d;—最高日用熱水量，25L/(人d)；m—用水計算單位數(shù)，900人。則3、系統(tǒng)平均日熱水用量式中—平均日熱水用量，L/d;—平均日用熱水量，12.5/(人d)；m—用水計算單位數(shù)，900人。則三、太陽能集熱器面積計算說明1、太陽能集熱器的定位太陽能集熱器與建筑同方位，朝向正南；與屋頂成角53度。2、集熱器采光面積的確定太陽能采光面積： 式中：—直接系統(tǒng)集熱器采光面積，200㎡；—平均日熱水用量，11250L/d;C—水的比熱容，C=4.187kJ/(kg℃)—熱水密度，1kg/L；—儲水箱內(nèi)水的終止溫度，60℃；—冷水溫度，17℃；—年平均集熱器傾角表面上年平均日輻照量，12520kJ/㎡SEQ表格\*GB3⑦;—太陽能保證率，0.5SEQ表格\*GB3⑧；—管道及儲水箱的熱損失率，0.2SEQ表格\*GB3⑨；—太能集熱器的全日集熱器效率0.5。3、歸一化溫差式中集熱器入口溫度，G—年平均日太陽輻照度，W/㎡;式中—年平均每日的日照小時數(shù)，5hSEQ表格\*GB3⑩。則G=695.56W/㎡則歸一化溫差X為0.0094、循環(huán)泵的流量：（1）強制循環(huán)系統(tǒng)強制循環(huán)是利用水泵使集熱器與蓄熱水箱內(nèi)的水進(jìn)行換熱的循環(huán)。它的特點是蓄熱水箱的位置不受集熱器位置制約，可任意設(shè)置，我們一般采用溫差控制方式循環(huán)，即利用蓄熱水箱下部的溫度傳感器與集熱器上部的溫度傳感器之間的溫度差控制水泵的起動運行，其溫差值在3～8℃之間。（2）循環(huán)泵流量qx=qgz*Aj式中：qx為集熱系統(tǒng)循環(huán)流量120（m3/h）qgz為單位面積集熱器對應(yīng)的工程流量0.6（m3/(h.m2)）Aj為集熱器總面積200（m3）四、蓄熱水箱體積計算說明1、水箱制作工藝（1）水箱內(nèi)膽:采用SUS304-2B食品級不銹鋼板材，板厚2.0㎜，內(nèi)膽尺寸（詳見圖紙）。（2）外殼：采用0.5mm厚度的不銹鋼材質(zhì)制作完成。（3）保溫層：采用70mm聚氨酯發(fā)泡；水箱內(nèi)部設(shè)有加強拉筋以保證強度，水箱外500×500人孔，便于水箱清洗及維修，水箱整體制作現(xiàn)場完成。外形美觀，經(jīng)久耐用，保溫效果極佳，春秋季24小時降溫不大于5℃。2、蓄熱水箱體積計算梧州學(xué)院A12宿舍人數(shù)為900人，按照每人每天最大限度使用熱水25L。每日使用熱水總量為：900*25=22500L，及須要容量22.5m3的水箱箱水格規(guī)梁距量容反跨箱水格規(guī)梁距量容反跨3m4m6m7.5m8m3250*350（寬×高）300*400（寬×高）300*500（寬×高）400*600（寬×高）10m3300*400（寬×高）300*400（寬×高）350*550（寬×高）400*600（寬×高）15m3300*450（寬×高）300*450（寬×高）350*550（寬×高）500*650（寬×高）20m3350*550（寬×高）350*550（寬×高）400*600（寬×高）550*650（寬×高）25m3350*550（寬×高）350*550（寬×高）550*650（寬×高）550*650（寬×高）30m3400*600（寬×高）400*600（寬×高）550*650（寬×高）550*650（寬×高）貯熱水箱容積計算Vr=qrjd×AjVr—貯熱水箱容積（L）qrjd—單位采光面積平均日的產(chǎn)熱水量112.5（L/m2.d）Aj—太陽能集熱器集熱面積200（m2）Vr=qrjd×Aj=225m3五、太陽能集熱器的布置說明1、集熱器總配置：型號：GYJR56-1根據(jù)上述技術(shù)參數(shù)，系統(tǒng)設(shè)計總配置A12公寓樓集熱器均為12組；采光面積200m2；利用真空管2126支；春、夏、秋三個季節(jié)晴好天氣日產(chǎn)45℃以上熱水200噸，冬季在產(chǎn)水量不變的情況下，水溫可達(dá)到35℃以上。2、集熱器鋪放安裝：=1\*GB3①、集熱器安裝傾角和定位應(yīng)符合設(shè)計要求，安裝傾角誤差為±3°。集熱器應(yīng)與建筑主體結(jié)構(gòu)或集熱器支架固定牢靠，防止滑脫且集熱器支架要進(jìn)行臨時固定。真空集熱器模塊帶選擇性吸熱涂層。=2\*GB3②、集熱器排與排之間的距離應(yīng)符合設(shè)計要求，避免遮擋。=3\*GB3③、集熱器聯(lián)集管水箱、尾座固定在集熱器支架上，并確保聯(lián)集管水箱、尾座擺放整齊、一致、牢固、無歪斜。=4\*GB3④、真空管安裝應(yīng)符合以下規(guī)定：a.真空管的安裝應(yīng)在系統(tǒng)管道安裝完畢，具備通水條件后進(jìn)行，真空管安裝前，應(yīng)將真空管聯(lián)集管水箱內(nèi)的異物清除干凈；b.真空管安裝時，應(yīng)采用潤滑劑潤滑，同一方向旋轉(zhuǎn)安裝；c.真空管安裝完后，硅膠密封圈應(yīng)無扭曲變形；d.真空管安裝完后，真空管標(biāo)識均在正上方；并使防塵圈貼緊聯(lián)集管水箱外表面，確保防塵效果。=5\*GB3⑤、集熱器水嘴之間應(yīng)按照設(shè)計規(guī)定的連接方式連接，且密封可靠，無泄漏，無扭曲變形。相鄰兩個聯(lián)集管水箱接頭間距符合設(shè)計要求，誤差不大于2mm，徑向誤差不大于2mm。=6\*GB3⑥、集熱器連接完畢，應(yīng)進(jìn)行檢漏試驗。=7\*GB3⑦、嵌入屋面設(shè)置的集熱器與四周屋面應(yīng)做好防水措施。=8\*GB3⑧、集熱器之間連接管的保溫應(yīng)在檢漏試驗合格后進(jìn)行。3、集熱器防風(fēng)集熱器與樓頂預(yù)埋件用槽鋼可靠焊接，起到防風(fēng)目的，可防10級大風(fēng)。避雷系統(tǒng)支架最高處安避雷安裝規(guī)范安裝避雷裝置，采用10#鍍鋅圓鋼與支架、原有避雷網(wǎng)焊接、焊接長度為圓鋼直徑的6倍。六、電輔助加熱系統(tǒng)的功率計算說明1、電輔助加熱部分眾所周知，太陽能取之不盡，用之不竭。但由于太陽能的特殊性，目前還不能解決全天候供應(yīng)熱水問題。陰雨天氣或光照不足時，需要相應(yīng)的輔助熱源才能滿足熱水需求。根據(jù)現(xiàn)有條件，確定采用電力作為輔助熱源，即陰雨天氣或設(shè)備故障下利用電輔加熱，設(shè)備配置電加熱管P=24Qd/ηa(1-η式中：P為輔助熱源加熱功率，W；ηaηLT為設(shè)計輔助熱源的每日加熱時間，h；Qd為日耗熱量，W。2、小時耗熱量計算：Qh=Khqrcρr(t式中：qr—熱水用水定額，60L/單位；Kh—小時變化系數(shù)，查表為6.84；tendm—用水設(shè)計單位，取114床位；—熱水密度，1kg/L；C—水的比熱容，C=4.187kJ/(kg℃)計算得：Qh=98kw。所以要選用98kw的電輔加熱源。七、經(jīng)濟效益分析說明1、太陽能熱水系統(tǒng)的全年有效熱量：Qc=AcJa式中：Qc--系統(tǒng)全年有效熱量，MJ/aAc--系統(tǒng)集熱器采光面積，200m3Ja--集熱器上全年太陽輻射量12520kJ/㎡--系統(tǒng)全年平均熱效率，0.5由上式計算可得Qc=1252000kJ/m2把系統(tǒng)全年有效熱量換算為全年節(jié)省能量：Q=Qc/3.6(kwh/a)Q=347778kJ/m2按照0.6元/度的電費計算，每年可節(jié)省電費208666元，如下表所示：年份202220232024202520262027總節(jié)省費用20.9萬元41.8萬元62.7萬元83.6萬元104.5萬元125.4萬元2、太陽能熱水器系統(tǒng)的橫向?qū)Ρ龋喉椖刻柲軣崴麟姛崴魅細(xì)鉄崴髟O(shè)備投資（元/套）400015002400使用壽命（年）1555能源單位價格（元）0.6元/度0.6元/度1.8元/m315年消耗能源總費用（元）4470（冬季輔助電加熱費用運行總費用（元）84702241016170單位熱水價格（元/m3）10.3127.2919.69八、環(huán)保效益分析說明太陽能熱水系統(tǒng)采用可再生能源，無污染無排放，有效地抑制了CO2、SO2、NO2、以及各種有害氣體的排放，符合我國推出的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。煤（29308MJ）CO2SO2NOX粉塵燃燒1000Kg的煤釋放的有害氣體量（Kg）26208.57.4151、太陽