太陽(yáng)能集熱器面積計(jì)算說(shuō)明

.太陽(yáng)能集熱器面積計(jì)算體化實(shí)施可行性報(bào)告》的課題研究，經(jīng)過(guò)近一年的努力，調(diào)研、學(xué)習(xí)總結(jié)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)運(yùn)用較好的、省份的工程經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)太陽(yáng)能資源及氣候條件的實(shí)際情況，提出了在地區(qū)太陽(yáng)能熱利用與建筑一體化的可行實(shí)施方案，課題針對(duì)不同的建筑形式提出了在市太陽(yáng)能利用推薦方案，對(duì)今后市實(shí)施太陽(yáng)能熱利用與建筑一體化具有科學(xué)、實(shí)際的指導(dǎo)意義。近幾年筆者多次參與市太陽(yáng)能試點(diǎn)工程的設(shè)計(jì)及專(zhuān)家論證會(huì)，并對(duì)工程進(jìn)行跟蹤調(diào)研，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。下面筆者就太陽(yáng)能在民用建筑應(yīng)用技術(shù)方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行闡述，供同行參考。中華太陽(yáng)能2、我國(guó)目前太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀太陽(yáng)能作為一種可持續(xù)使用的綠色能源，在我國(guó)已廣泛開(kāi)發(fā)使用，建設(shè)部根據(jù)國(guó)家可持續(xù)發(fā)展規(guī)律戰(zhàn)略要求，已在民用建筑中積極推廣使用太陽(yáng)能熱水器，并在全國(guó)圍推廣實(shí)施"計(jì)劃"。近年來(lái)，我國(guó)太陽(yáng)能利用雖然取得了很好的節(jié)能效益，但在民用建筑中太陽(yáng)能利用往往自成系統(tǒng)，作為建筑的后置設(shè)備安裝和使用，即使是新建筑，也是簡(jiǎn)單的安裝在屋面上。因?yàn)樵缙跊](méi)有可執(zhí)行的相關(guān)國(guó)家規(guī)，太陽(yáng)能熱水器在建筑上布置防風(fēng)、避雷等安全措施不健全，給城市景觀、建筑的安全帶來(lái)及不利的影響。筆者在參觀太陽(yáng)能利用情況時(shí)，看到許多類(lèi)似的情況，已大大影響了市容市貌和建筑安全，致使國(guó)有些城市禁止在建筑上安裝太陽(yáng)能熱WORD版本..水器，并要求拆除已安裝的太陽(yáng)能熱水器，這些都將制約太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在建筑中的利用。為使太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)安全可靠、性能穩(wěn)定，與建筑和周邊環(huán)境協(xié)調(diào)統(tǒng)一，并規(guī)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝和驗(yàn)收，推動(dòng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在建筑中的利用，近年來(lái)國(guó)家先后出臺(tái)了一系列相關(guān)規(guī)hellip;.及省標(biāo)J10807-2006《居住建筑與太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)、安裝及驗(yàn)收規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)省標(biāo)J10807-2006)，以上標(biāo)準(zhǔn)都各具特色，特別是國(guó)標(biāo)GB50364-2005是我國(guó)第一項(xiàng)有關(guān)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在建筑中應(yīng)用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在建筑中推廣應(yīng)用提供了技術(shù)依據(jù)。3、民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)及主要設(shè)計(jì)步驟《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)》中(以下簡(jiǎn)稱(chēng)GB50364-2005)首先強(qiáng)調(diào)民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)納入建筑給排水設(shè)計(jì)中，建筑5的要求，對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)并應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。3.1、民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本條件：根據(jù)我國(guó)太陽(yáng)能資源分布情況，南部屬于太陽(yáng)能資源較豐富地區(qū)，北部屬于太陽(yáng)能資源一般地區(qū)。參照省標(biāo)J10807-2006表3.1.2：省又可分WORD版本..為I類(lèi)地區(qū)和II類(lèi)地區(qū)，、等城市屬I(mǎi)類(lèi)地區(qū)，太陽(yáng)能資源較豐富，民用建筑宜設(shè)計(jì)選用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。3.2、民用建筑主要基本情況調(diào)查：周?chē)h(huán)境：建筑所處地點(diǎn)緯度、年日照時(shí)間、年太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、年環(huán)境溫度等；建筑功能：最高日熱水量、供水方式、用水溫度、用水點(diǎn)位置等；安裝條件：場(chǎng)地面積、形狀、建筑結(jié)構(gòu)承載力、遮擋情況等；輔助熱源情況：電價(jià)、氣價(jià)3.3、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)類(lèi)型的確定：B選擇系統(tǒng)類(lèi)型，選擇其類(lèi)型、色澤和安裝位置，應(yīng)與建筑物整體及周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)。系統(tǒng)選型舉例：圖(1)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)對(duì)照表4.2.6選擇系統(tǒng)類(lèi)型即為：集中供熱水系統(tǒng)、強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)、間接系統(tǒng)、置加熱系統(tǒng)、全日自動(dòng)啟動(dòng)系統(tǒng)。3.4、太陽(yáng)能集熱器類(lèi)型的確定：太陽(yáng)能集熱器的類(lèi)型有平板型集熱器和真空管集熱器，真空管集熱器又分全玻璃真空管和熱管式真空管。真空管集熱器具有保溫性能好，低溫WORD版本.WORD版本..類(lèi)型的確定應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的特征、運(yùn)行時(shí)間，運(yùn)行環(huán)境及用戶(hù)需求等綜合因素來(lái)確定。3.5、太陽(yáng)能集熱器面積的確定：3.5.1直接系統(tǒng)集熱器面積：(根據(jù)規(guī)GB50364-2005公式4.4.2-1)式中Ac--直接系統(tǒng)集熱器總面積，m2；Qw--日均用水量，kg；Cw--水的定壓比熱容，kJ/(kg·℃)；tend--貯水箱水的設(shè)計(jì)溫度，℃；ti--水的初始溫度，℃；JT當(dāng)?shù)丶療崞鞑晒饷嫔系哪昶骄仗?yáng)輻照量，kJ/m2；f用ηcd--集熱器的年平均集熱效率；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值宜為0.25~0.50，具體取值應(yīng)根據(jù)集熱器產(chǎn)品的實(shí)際測(cè)試結(jié)果而定；ηL--貯水箱和管路的熱損失率；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值宜為0.20~0.30。3.5.2間接系統(tǒng)集熱器面積：(規(guī)GB50364-2005公式4.4.2-2)式中AIN--間接系統(tǒng)集熱器總面積，F(xiàn)RUL--集熱器總熱損系數(shù)，W/(m2·℃)；WORD版本..板型集熱器，F(xiàn)RUL宜取4~6W/(m2·℃)；具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)集熱器產(chǎn)品實(shí)際測(cè)試結(jié)果而定；Uhx--換熱器傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)；(該性能參數(shù)可由所選產(chǎn)品廠家提供)xm3.5.3集熱器面積的簡(jiǎn)化計(jì)算：(適用于方案設(shè)計(jì)階段)qt--太陽(yáng)能集熱器單位面積每天產(chǎn)熱水量，L/m2.d(該性能參數(shù)由所3.5.4根據(jù)筆者經(jīng)驗(yàn)地區(qū)集熱器的面積也可按：2.5~3.5m2/戶(hù)進(jìn)行估算。3.6、太陽(yáng)能集熱器的設(shè)置：太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的集熱部件，也是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的核心部件。太陽(yáng)能集熱器位置的設(shè)置，不僅影響系統(tǒng)的有效運(yùn)行，還直接影響到建筑的外觀，如何正確選定太陽(yáng)能集熱器在建筑中的位置，是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要步驟。3.6.1太陽(yáng)能集熱器的主要設(shè)置方式有：1、在建筑的平屋面、坡屋面上2、在建筑的外墻面上3、在建筑的陽(yáng)臺(tái)上.3.6.2太陽(yáng)能集熱器的安全性能：集熱器，應(yīng)具有相應(yīng)的承載能力、剛度、穩(wěn)定性和相對(duì)于主體結(jié)構(gòu)的位移能力(第4.4.12條)；2、當(dāng)集熱器做為建筑構(gòu)件時(shí)，如嵌入建筑屋面、陽(yáng)臺(tái)、墻面或建筑其他部位的太陽(yáng)能集熱器，應(yīng)滿(mǎn)足建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的承載、保溫、隔熱、隔聲、防水、防護(hù)等功能(第4.4.11條)；3、安裝在建筑上或直接構(gòu)成建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱器，應(yīng)有防止熱水滲漏的安全保障設(shè)施(第4.4.13條)；安裝方位和傾角：裝方位應(yīng)朝向正南，如受建筑物條件的制約，也可選擇偏東南或偏西南方向。使集熱器全年得熱量最大時(shí)，θ＝Φ式中：θ：集熱安裝傾角Φ：安裝地的緯度當(dāng)使集熱器的集熱效率在夏季最高，安裝傾角可由當(dāng)?shù)鼐暥葴p10°來(lái)確定。即θ=Φ-10°去確定集熱器安裝傾角。當(dāng)使集熱器的集熱效率在冬季最高，安裝傾角可由當(dāng)?shù)鼐暥燃?0°來(lái)確定。即θ=Φ+10°去確定集WORD版本.WORD版本..熱器安裝傾角。省主要代表城市安裝傾角的選擇參見(jiàn)省規(guī)J10807-2006附錄表A(冬季使用查考)6°取值。3.6.4太陽(yáng)能集熱器前后排間距：集熱器的布置應(yīng)避免受遮擋，與遮光物或集熱器前后排的最小間距應(yīng)按D=H×ctgαsαs--太陽(yáng)高度角；當(dāng)?shù)卮呵锓终?2時(shí)的太陽(yáng)高度角(季節(jié)性使用)；當(dāng)?shù)囟寥照?2時(shí)的太陽(yáng)高度角(全年性使用)。3.6.5太陽(yáng)能集熱器的連接：太陽(yáng)能集熱器連接成集熱器組的方式主要分三種：串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)上述例題圖(1)太陽(yáng)能集熱器的連接即為串并聯(lián)連接方式，集熱器的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)貯水箱的設(shè)計(jì)： WORD版本..箱分開(kāi)式或閉式，大面積太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的貯水箱宜設(shè)計(jì)成開(kāi)式水箱；中華太陽(yáng)能3、貯水箱應(yīng)具有良好的保溫措施，水箱的材質(zhì)、管道布置等設(shè)計(jì)應(yīng)符3.8、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)輔助熱源的選擇：太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)目前常用的輔助熱源有空氣源熱泵、電加熱、燃油和燃?xì)忮仩t加熱等方式，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)都有一個(gè)貯水箱，各種輔助熱源都是通過(guò)貯水箱發(fā)揮作用的，常用的輔助補(bǔ)熱方式有以下幾種：在貯水箱和空氣源熱泵之間設(shè)置循環(huán)管道，通過(guò)循環(huán)泵、控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱泵與水箱之間換熱，使貯水箱的水升溫。在貯水箱的底部設(shè)置電加熱裝置，通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)電加熱實(shí)現(xiàn)定時(shí)、定溫等控制。在貯水箱設(shè)置換熱器(銅盤(pán)管)，通過(guò)循環(huán)泵、控制系統(tǒng)、換熱器實(shí)現(xiàn)鍋爐與水箱之間的換熱，使貯水箱水升溫。