太阳能集热系统设计计算

太阳能集热系统设计计算太阳能集热器的总面积是太阳能热水系统中的一个重要参数，它与系统的节能特性和经济性是紧密相关的。一般来说，全年使用的太阳能热水系统在计算时采用全年的平均气象参数，根据我国现行标准，太阳能集热系统得热性能指标以贮热水箱容积600L为界，大于600L的太阳能集热系统热性能以瞬时热效率ηa表示；此系统为直接式系统。计算如下：一）、集热器总面积的计算：A、由国标可知，直接式太阳能集热器面积的计算公式如下：QwCQwCw(tend-ti)fJTηcd（1-ηL）Ad=式中：Ad-----直接系统集热器总面积，m2Qw-----日用水量，33300Kg/dCw-----水的定压比热容，kJ/kg.℃（取4.187kJ/kg.℃)Tend---贮水箱内水的终止温度，℃取60℃Ti-----全年平均水的初始温度，℃取10℃JT-----当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，MJ/m2晴好天气时取JT=13.45MJ/m2（由上海每月的平均辐照量的全年的平均日辐照量）f-----太阳能保证率，无量纲；按《民用太阳能设计规范上海太阳能保证率取50%；ηcd----集热器年平均集热效率，无量纲；根据国家检测报告数据，清华阳光集热器效率可高达50%；ηL----管路及贮水箱热损失率0.2由以上数据计算得：Ad=647.89㎡EQB、间接式太阳能集热系统集热器总面积的确定Ain=Ad*〔1+(U*Ad)/Uhx*Ahx〕Ad-----直接系统集热器总面积，m2Ain-----间接系统集热器总面积，m2U-----集热器总热损系数；U可取1~3W（㎡.℃）Uhx----传热器传热系数〔W/(㎡.℃)〕Ahx----间接系统热交换器换热面积(m)由以上两个公式，计算出该工程总集热面积为663.37㎡，故取集热模块467块，每块1.42㎡，总集热面积663.14㎡。二）、辅助能源甲方自备电锅炉，与太阳能系统进行联动控制，当阴雨天气水温达不到设定温度时，启动电锅炉加热，水温达到后自动停止。三）、集热器的安装1、集热器安装在大厦150至186米高空的幕墙，确保真空集热管安装的安全性，具体固定方式见图纸。二）、集热系统循环泵的选择及安装方法：1、集热系统流量闭式太阳能集热器系统的单位面积流量一般按0.01L/(㎡.s)计，单个集热器的阻力一般按0.2Kpa/㎡。故该热水工程流量为0.01*663.14=6.634L/S=24T/H集热模块处阻力为0.2*663.14=132.62Kpa=13.3M集热循环泵的最小流量采用以下公式计算qmin=Ac×E×η/(C×ρ×△Tmax)式中：qmin——集热循环泵最小流量，L/S；AC——集热器总面积，663.14㎡；E——太阳辐照度，682W/㎡；η——太阳能集热器的集热效率，清华阳光可高达50%；C——水的定压比热容，J/(kg.℃)（取4187J/(kg.℃)；ρ—水的密度，1.0Kg/L；△Tmax—太阳能集热器进口与出口之间的最大温差，7℃qmin=7.71L/S=27.7T/H循环泵的选择及特点：该工程选用威乐（中国）水泵系统有限公司生产的循环泵，具体的循环泵型号见报价表中。威乐泵特点：先进的结构设计，效率高；采用高效叶轮，噪音更小；采用高级的密封件，不漏水，寿命长；3、循环泵的安装方法：采用水泥基础，高度以管道高度为准；注意水泵的流水方向；对水泵进行防水、防雷保护；水泵安装示意图如下：.①、⑩弯头②、⑦阀门③、⑧水泵④、⑨止回阀⑤、⑥三通三）集热系统电磁阀的选择与安装方法本工程电磁阀均采用全铜材料，采用浙江三力信的220V/24W全铜电磁阀，适用介质为水、液、气。用于太阳能热水系统中的系统切换，受时间、温度、热水箱水位控制启闭。进出管径均为40mm。每个电磁阀均安装旁通手动阀门。安装时应注意电磁阀的流向。电磁阀的安装注意事项为：1）管路使用之前应冲洗干净,介质不清洁的应安装过滤器,以防止杂质妨碍电磁阀的正常工作。2）电磁阀一般是单向工作的,不能反装,阀上箭头是管路流体的运动方向。3）电磁阀安装一般阀体水平,线圈垂直向上,有部分产品可以任意安装,但在条件允许时最好垂直,以增长使用寿命。4）电磁线圈引出线(接插件)连接好后,应确认是否牢固,联接电器元件触点不应抖动,松动将引起电磁阀不工作。5）长时间停用后的电磁阀,应排清凝结物后方便使用;拆洗时各零件要按顺序放好再恢复原状装好。电磁阀安装示意图如下：①、④弯头②、⑦、⑨阀门③、⑥活接⑤、⑩三通⑧电磁阀四）太阳能集热系统管道的选择及安装1、系统管道的流速：1.2~1.5m/s，系统管道管径的选择：根据流量和集热模块的管口尺寸，该热水工程中循环管道全部选用不锈钢管道，具体管径见报价明细表中。2、管道保温采用25㎜的优质聚乙烯保温，氧指数≥31，外包铝箔用以防水和防老化、且更加美观。3、系统管道的走向：管路的布置要设置同程，即尽量使得每块集热模块的水力损失相等。管路尽量短而少弯。集热器循环管横管敷设时，应有不小于0.3%的坡度。坡向应利于排除气体。4每排集热器的总进出水管上均应设置阀门。5、集热循环管跨越建筑伸缩缝、沉降缝、抗震缝等变形时，应设置变形补偿装置。6、系统排气位置：循环进水管在水泵和电磁阀后与集热器连接