太阳能供热采暖系统计算说明

1太阳能供暖系统概述太阳能供暖系统将太阳能转化为热能，供应冬季供暖和年生活热水。 系统主要由集热系统、换热蓄热系统、辅助能源和控制系统等4大部分组成。1.1集热系统根据利用区域和用户的投资规模，使用相应的太阳能集热器构成集热系统。 有全玻璃阀集热器、平板集热器、玻璃金属集热器(玻璃金属u型管集热器、玻璃金属热管集热器)等，集热系统可以直接采用系统间接系统。 长期运行中必须考虑太阳能集热系统的越冬保护问题和集热器的夏季过热问题。 直接式系统既可以采用排放逆流式防冻液的措施，也可以采用电热和热循环式防冻液的措施，间接式系统一般以低冰点下高沸点介质为导热液，因此冬季越冬保护问题不存在，但夏季过热是主要问题。1.2换热蓄热系统现在常用的太阳能供暖系统中多以温水显热的形式完成热和蓄热，随着技术的进步逐渐出现了以相变潜热供热的太阳能供暖系统。 集热系统的种类不同，热交换设备和蓄热系统不同，直接式系统将水作为集热的载热体和供暖热的载热体的间接式系统，一般来说，使用将通过热交换器在热交换器中产生的热量蓄积在蓄热系统中的热交换液(低冰点下高沸点介质)的热交换器可以是内置式也可以是外置式。 贮水箱的容积与太阳能供暖保证率有关，因此在相同集热面积的太阳能供暖系统中，贮水箱的容积可能不同，太阳能保证率越大，贮水箱的容积越大。1.3用热系统太阳能供暖系统用热包括供暖用热、生活热水用热两部分. 生活温水水质新鲜，氧气丰富，温度适中，具有一定压力，清洁，无病原菌，无异味，因此不能与供暖系统共用水源，采用双水箱系统、单水箱和换热器系统。在采暖系统中，末端散热器主要是热设备，通过热传导、辐射、对流散热，提高居室气温。 太阳能辅助供暖系统可在地板下铺设加热管、普通金属散热器、风机盘管散热器等多种形式的末端散热器。 目前市场上销售的采暖散热器从材质上分为铜管铝翅对流散热器、钢制散热器、铝制散热器、铜制散热器、不锈钢散热器、铜铝复合散热器、旧铸铁散热器等。1.4辅助能源和控制系统辅助能源和控制系统是保证太阳能供暖系统24小时安全可靠运行的关键。 控制系统控制策略的优劣是决定系统运行过程是否节能、降低功耗热传输率的重要措施。2常见太阳能供暖系统的构成方式2.1常见的四种太阳能供暖和生活热水系统集热器的种类和运转方式有各种各样的形式，所以热水箱有开口式、密闭式、热交换器内置的有无式等种类，辅助能量被设置在箱内部的电加热器、内置或外置的热交换器加热的外部加热装置，例如电锅炉、煤气炉、石油炉、煤炉； 外加辅助加热装置也可以直接加热罐内的水。 因此，太阳能供暖有各种各样的组合方式，直接式太阳能集热系统的间接供暖如图1所示。图1所示的系统的辅助加热设备是直接设置在水箱中的电加热器，水箱中的热水作为采暖热的热源和入浴和生活用水的水源双方，是通过外置板式热交换器进行采暖来将生活用水和采暖用热隔离的直接式太阳能集热系统。图2所示的系统是直接式太阳能集热系统的直接供暖，其辅助加热装置是直接加热水箱的外置装置(气体锅炉、燃料锅炉、电锅炉、燃煤锅炉、空气源热泵、水源热泵等)，从水箱内的热交换器供给新鲜的生活热水来隔离生活用水和供暖用热。 图3所示的系统是间接式太阳能集热系统的间接供暖，与图1所示的系统的集热系统加热方式不同，辅助加热装置加热方式不同。图4所示的间接式太阳能集热系统直接供暖，外置辅助加热装置直接加热水箱内的水，从水箱内的热交换器供给新鲜的生活热水，将生活用水和供暖用热隔离。 受压间接式太阳能集热系统间接供暖、外置辅助加热装置直接加热水箱内的水，水箱内的热水直接供给生活用水，供暖部分的热量通过外置热交换器供给。 暖气方式是水箱内的热水直接通过散热器向房间供热的直接暖气方式，也有热水箱内的水通过热交换器通过末端散热器对房间进行暖气的间接暖气方式。2.2不同集热与供热方式的优缺点比较4种太阳能集热、供暖系统优缺点的比较如表1所示。 由表1可知，无论是直接集热系统还是间接集热系统都可以采用开口式罐，无论是直接供热水间供热系统还是直接供热水间供热水系统都可以采用开口式罐，因此太阳能供热水供热系统中开口式罐优先。表1直接供热和间接供热的优缺点比较3系统设计在太阳能供暖系统中，其热负荷包括两部分，一部分是建筑物的供暖热负荷，另一部分是生活热负荷，冬季日照量减少，太阳能供暖系统难以保证供暖热负荷，因此应首先考虑生活热负荷，保证生活热供给后再考虑供暖需求。3.1热负荷计算当前，0-103010和0-103010规定，建筑物的消耗量应该用各种围栏结构的每单位面积的消耗量的累计值来计算，仅通过计算就能获得比较准确的建筑物消耗量。 但由于该计算方法工作量大，在实际设计中可根据经验采用估算法，常用的方法是体积热指标估算法和面积热指标估算法。3.1.1根据维修结构计算建筑物消耗热量指标(热负荷)3.2太阳能集热面积的计算3.2.1太阳能保证率f的合理选择计算太阳能集热器的面积，首先决定了太阳能系统提供的热量是多少，根据以前的计算计算了建筑物的供暖热负荷，但是这些能量中有多少取决于太阳能集热系统提供的太阳能保证率。 正确计算太阳能集热系统必须提供能量，合理选择太阳能供暖系统的保证率。 在此强调说明太阳能保证率不是暖气季节的平均保证率，而是晴好天气的保证率。 根据投资规模和建筑物实际情况综合考虑，征求用户意见，一般选择f=50%。2 .供暖系统集热面积计算由于太阳能供暖系统一般不能满足供暖热负荷，甲方并不特别要求冬季供暖季节提供生活热水，不必考虑生活热水系统的集热面积。 冬季为提供生活热水而必须设计生活热水系统时，该部分的集热面积只能用于生活热水，不能用于供暖系统，因此可以根据生活热水系统设计计算方法。3.3储罐的设计计算为了节约投资，建议采用内置热交换式单水箱的太阳能供暖热水系统，在热交换器供暖的同时向用户提供生活热水。 设计原则：太阳能集热器产生的热量减去白天供暖所需的剩馀能量，以显热形式储存在储水箱中，储水箱的上限温度比当地温水的沸点温度低15左右，下限温度 30%时，太阳能集热器白天得到的能量转换成热能完全消耗在建筑物中，其馀部分的热量作为热水储存在水箱中用于夜间供暖，这些热水的容积由式8、式9、式10计算。2 .防冻液回流排液的容量为了解决由全玻璃阀集热器组成的直接式集热系统的防冻问题，提高供暖系统的效率，最有效的方法是将集热器的水返回水箱。 规格不同类型的集热器由于箱体积、管道长度、直径不同，集热系统容量不同，但可大致计算。 以581500型集热器为例，真空管的容积水量以3.0l计算。3.4辅助能源设计下雨雪天没有太阳能，所有暖气负荷都要由辅助加热设备提供，所以辅助加热设备提供的热能暖气总负荷，辅助能源电力建筑物暖气热负荷。 为了延长辅助能源的寿命，一般以1.5倍2倍选择辅助能源的电力。一、工程概况：西安地区某住宅公寓20层，共计20000，共计200户，每户3人共计600人。 冬天的暖气利用太阳能面积估算法估算冬季热负荷按照规范，用面积热指标概算，=40W/的话，每秒的供暖负荷如下QF=qF*A=40*20000=W供暖集热面积的计算如果根据表选择年平均日照量，并根据上表的数据将年照射量j设为5000MJ/m2d，则H=J/365H=13.7MJ/dd