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平板太阳能热水器设计方案(20210201133534)

平板太阳能热水器设计方案太阳能是最具潜力的可再生能源。

我国太阳能资源极为丰富,年太阳能辐照总量大于502 万kJ/tf、年日照时数超过2200h的地区占国土面积2/3以上。

按我国《2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划》要求,我国太阳热水器保有量到2015年达到2.7亿m2, 2020年达到5.0亿m2,2005年我国太阳能热水器的保有量7500万m2,由此可见,太阳能光热利用有着广阔的市场前景。

太阳能热利用的范围非常广,可以供暖、干燥、制冷、发电、海水淡化、消毒等。

太阳能供热采暖是太阳能利用的新方向,它可以满足冬季供暖,其它季节供热水,是太阳能光热综合应用新技术,在我国北部地区的应用已引起了关注。

长三角地区虽然属于非供暖地区,但冬季也相当寒冷,给人们的生活生产带来诸多不便,有供暖的必要。

供暖常见的热源主要是燃煤、燃气、燃油锅炉或热电厂蒸汽。

在长三角地区,由于供暖时期较短,相关设施不完备,一般情况下冬季常用空调制热,耗电量大,效果不好,人们迫切要求开发节能型供暖设备,太阳能供暖首当其冲。

长三角所处华东地区是我国太阳能资源丰富的地区之一,太阳能年辐射总量在3.3沫06~8.4 106千焦咪2之间,每平方米的得热量相当于112〜286公斤标准煤!按目前太阳能光热转换率最低45%考虑,太阳能用于生活、生产供热采暖完全可以胜任。

1 、设计资料:本工程为满足飞索半导体(中国)有限公司供暖及热水需求设计,设计耗热量为120kw 2、设计依据1) GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》2) ISO9806-1:1994 《太阳集热器检测方法》3) GB/T6424-997《平板型太阳能集热器技术条件》4) GB4271-84《平板型太阳能集热器热性能试验方法》5) GB/T1551-1995《太阳能热水器吸热体、连接管及其配件所用弹性材料的评价方式》6) GB/T 13384—92《机电产品包装通用技术条件》7) GBJ93-86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》8) GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》9) GB50268-97《给水排水管道工程施工及验收规范》10) GB50332-2002《给水排水工程管道结构设计规范》11) GBJ15-88《建筑给水排水设计规范》12) JGJ116-98《建筑抗震加固技术规程》13) GB50009-2001《建筑结构荷载设计规范》14) GB50057-94《建筑物防雷设计规范》15) JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》佝GBJ131-90《自动供仪表安装工程质量检验评定标准》17) GB/T50106-2001《给水排水制图标准》18) GB4272-92《设备及管道保温技术通则》19) 98R418《管道及设备保温》国家建筑标准设计图集20) 建质〖2003〗4号《全国民用建筑工程设计技术措施》2003年3月1 日起执行21) JGJ59-99《建筑施工安全检查标准》3、设计参数3.1 气象参数地理位置:北纬31.3 °, 东经120.6年太阳辐照水平面4657.516MJ/m2,30°倾角表面5544.37MJ/m2年日照时数:1997.5h年平均日照时数: 5.5h年平均温度:16.0 C;年平均日太阳辐照量:水平面12.76 MJ/m2, 30°倾角表面15.191MJ/m23.2热水设计参数小时耗热量:120kw 设计热水温度:60 T 设计冷水温度:17 C3.3太阳能集热器性能参数集热器类型:平板集热器集热器规格型号:YASOL-PM-111114 集热器采光面积:2m24、设计方案4.1 工程原理图说明(结合运行原理图):1、根据苏州的地理位置,集热器采用30°倾角,保证太阳热水系统冬季热水供应。

2、工质循环管道采用紫铜管,耐腐蚀、耐高压,寿命长。

3、采用两个水箱:一个作为集热水箱,另外一个作为恒温供水水箱。

双循环控制, 24h 供应热水。

4、自动补水:系统采用电磁阀自动补水,当供热水箱内水位低于设定水位时打开电磁阀进行补水。

5、集热温差循环:在储热水箱与集热器之间采用温差循环控制。

当集热器内温度T1 比储热水箱内水的温度T2高5C以上,集热循环水泵P1自动启动;当二者之间的温差小于2C 时, P1 停止运行。

6、防冻:系统采用双循环控制,集热循环介质采用YASOL 双循环承压系统专用循环介质,高沸点、低凝固点,彻底解决防冻问题,保证系统一年四季正常运行。

7、恒温供水:控制柜恒温智能控制,恒温供水。

当供热水箱温度T3低于52C时,启动辅助能源,开始加热。

当供热水箱内温度达到55C时停止,满足用水温度,辅助热源为容积式水加热器,热媒为蒸汽。

8两水箱之间的循环:当储水箱内温度T2比供热水箱内温度T3高5C以上时,循环泵P2启动,两水箱之间开始循环,当二者之间的温差小于2C时,P2停止运行。

以达到节能的作用。

9、注意事项:电磁阀前面加装过滤器,以防止杂质堵塞电磁阀;水平安装的单向阀选用升降式单向阀,垂直安装的单向阀选用旋启式单向阀。

4.2、设计计算4.2.1 太阳集热器的定位太阳集热器朝向:正南;倾角:30°。

4.2.2集热器面积确定4.2.2.1 确定太阳能保证率f苏州属太阳能资源一般区,系统全年使用,取太阳能保证率f二0.6。

422.2确定管路及贮水箱热损失率n「由于系统保温的热水管路和贮热水箱等部件都在室内,环境温度较高,n「取0.05。

4.2.2.3集热器年集热效率n cd取ta= 17°C;ti = tL/3+2tend/3= 45.67C;SY = 5.5h ; JT= 15191KJ/卅。

归一化温差=767W/m2则归一化温差X=0.0374 m2?C/W。

查得n cd= 0.55o取Qw = 20571L / d ; c = 4.187kJ/( kg?C) ; p^1kg/L; tend= 60C;tL = 17C;JT=15191KJ/ m2;f = 0.6; n L 0.02; n cd= 0.55。

Ac=326.6m2集热器的规格为一块2 m,则需要163.3块集热器,取164o 则实际集热器面积为328 m。

4.2.3设备选型4.2.3.1 贮热水箱按每平方米太阳集热器面积对应75L 贮热水箱容积确定:水箱的有效容积Vr = 75Ac = 24600L4.2.3.2集热系统循环泵按每平方米集热器的流量为0.02kg / (m?s)计算,集热系统的流量为23616L / h,此流量即为集热系统水泵的流量。

4.2.3.4集热系统换热器加热面积计算0.95x112920/5000/5/0.8=5.4m2 4.2.4系统节能效益分析4.2.4.1 基础参数电热值3600KJ/ kwh用电价格0.55元/kwh 电锅炉效率0.95天然气热值:34000KJ/m3天然气价格:2.4元/m3燃气锅炉效率:0.8 柴油热值:46040kj/kg柴油价格:5.42元/kg 燃油锅炉效率:0.85 标准煤热值:29298 kj/kg 煤价格:800 元/吨燃煤锅炉效率:0.654.2.4.2太阳能热水系统年节省量△ Qsave取Ac = 328 m ; JT = 5544.37MJ/m; n c* 0.55; n c 0.05。

代入公式△ Qsave=AcJT(- n c) n cd则△ Qsav* 950194MJ/a 4.2.4.3寿命期内太阳能热水系统的总节省费用节省蒸汽:年节省费用:G=1.1x950194x103x0.186/2725.5=71330元寿命期内节省费用:71330x[1+ /1+0.1) + /1+0.1) 2+ /1+0.1) 3 ............... + /1+0.1) 20]-910840x0.01x20=3905041 元节省电费:年节省费用:950194x0.55x1000/(3600x0.95)=152809元寿命期内节省费用:152809x[1+ /1+0.1) + / 1+0.1) 2+ /1+0.1) 3 ............. + /1+0.1)20]-910840x0.01x20=857378.8 元节省天然气费:年节省费用:950194x2.4x1000/(34000x0.8)=83841元寿命期内节省费用:153790 x[1+ /1+0.1) + /1+0.1) 2+ /1+0.1) 3 .............. + /1+0.1)20]-910840x0.01x20=4621901 元节省柴油费:年节省费用:950194x5.42x1000/(46040x0.8)=139825.5元寿命期内节省费用:139825.5x[1+ (1+0.1) + (1+0.1) 2+ (1+0.1) 3 .............. +(1+0.1)20]-910840x0.01x20=7829831 元节省燃煤费:年节省费用:950194x0.8x1000/(29298x0.65)=39916.4元寿命期内节省费用:765034 x[1+ (1+0.1) + (1+0.1) 2+ (1+0.1) 3 ................ +(1+0.1)20]-910840x0.01x20=2105039.5元太阳能热水系统二氧化碳的减排量取W=29308KJ/kg;n=20 年;FCO2=0.866kg 碳/ kg 标准煤,Eff=0.95代人公式则Qco2 =1890t20 年内二氧化碳的减排量为1890t。

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