太阳能热水系统计算书.docx

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太阳能热水系统计算书

太阳能热水系统计算书

酒店（1号楼、2号楼）

海南泓景建筑设计有限公司

2019年11月

太阳能热水系统计算书

一、工程概况：

本工程位于海南省陵水县，建筑地上面积为22087.28m2（含补偿面积）,地下室面积16564.00m2，建筑高度为39.8米。

二、设计依据：

1、《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）

2、《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2018

3、《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18719-2018。

4、《太阳能供热采暖工程技术规范》GB50495-2009

5、《全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇——给水排水》（2007）

6、其他相关专业资料

三、太阳能热水系统：

采用集中加热集中供热（设置集中储热水箱），直接加热，强制循环，集中设点辅助加热（热泵）的给水系统。

四、太阳能系统设计参数：

1、气象参数：

从《太阳能供热采暖工程技术规范》中查询）

三亚地区：

水平面年平均太阳辐射量：

16.627mJ/m2.d；纬度：

18.14°，三亚纬度倾角平面年平均日太阳辐射量：

16.956mJ/2；年日照时数：

2546h；年平均环境温度：

25.8°

2、热水设计参数：

（1）Qr=120L/人.（取下限值）；

（2）设计热水温度60°，设计冷水温度20°。

3、3、集热器性能参数：

1.00*2.00m（一块），集热器年平均集热效率η=0.45

五、太阳能用水量的计算：

本楼为11层酒店，分为1号楼和2号楼，1、2号楼客房数合计为248间。

每间两人计，共496人。

根据国家标准，酒店按店每人每天需热水量120L计算,则1号、2号楼的热水用水量为：

Qw=mqar=496×120=59.52m3/d。

m--用水计算单位数，人数或床位数qar--热水用水定额，L/（人·d）或L/（b·d）

六、集热面积计算：

由国标可知，每个屋面所需要集热器的面积可要据用户的每日用水量和用水水温确定，公式如下：

Ac=QwCw（tend-ti）f/JTηcd（1-η）

则AC=59520*4.187*0.9832*（60-20）*0.50/16956*0.45*0.80=802.64m2

式中，

Ac ——直接系统集热器总面积，m2；

Qw ——日均用水量，kg；

Cw——水的定压比热容，kJ/（kg·℃）；

tend——贮水箱内水的设计温度，℃；

ti   ——水的初始温度，℃；

JT  ——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，kJ/m2；

f   ——太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%～80%；

ηcd——集热器的年平均效率，%；根据经验取值宜为0.45～0.50，具体取值应根据集热器产品的实际测试结果而定；

ηL ——贮水箱和管路的热损失率，%；根据经验取值宜为0.15～0.30。

七、集热器面积的补偿计算

本项目为平屋面，集热器安装朝向为正南，根据日照分析图，满足集热器日照时间的要求，可安装集热器。

查国家建筑标准设计图集06SS128第88页，三亚最近安装倾角为18°，方位角正南时，面积补偿比为R=100%，安装倾角为18°，则本项目的集热器面积为：

A'=AC/100%=802.64/100%=802.64m2

根据太阳能集热器的实际尺寸，按每套2M2计算：

802.64/2=401.32（套）

酒店屋面实际安装402套太阳能集热器，则实际太阳能集热器面积为：

402*2=804m2

酒店V集=A×B1=804×70=56.28m3。

式中：

V集——集热系统贮热水箱的有效容积（L）；

A——太阳能集热器采光面积（m2）；

B1——单位采光面积平均每日的产热水量（L/m2·d）；d

取

1号、2号楼V集=80m3。

八、集热系统循环泵

1.根据经验每平方米集热器的流量按0.02Kg/（m.s）计算，得到

1号、2号楼集热系统的流量为0.02*804=16.08L/s

九、设计小时耗热量

Qh=3.0*496*120*4187*（60-20）*0.9832/86400=170155w

Qh--设计小时耗热量（W）m--用水计算单位数（人数或床位数）

Qr--热水用水定额（L/人。

d或L/床。

d）应按本规范表5.1.1-1采用

C--水的比热，C=4187（J/KG.C）tr--热水温度60℃

tl--冷水温度，按本规范表5.1.4选用

Kh--小时变化系数，可按表5.3.1-1采用

Pr--热水密度（kg/L）

十、全日供应热水的循环流量

170155*0.05/1.163*8=914L/H

Qx--全日供应热水的循环流量（L/h）

QS--配水管道的热水损失（W），经计算确定，一般采用设计小时耗热量的3%~5%:

At--配水管道的热水温度差,按系统大小确定，取8℃

十一、设计小时热水量

170155/1.163*（60-20）*0.9832=3720L/H

十二、辅助热源量：

该项目设计采用空气源热泵作为辅助加热装置，放置于水箱中，此形式的的辅助热源可以按容积式考虑，其贮热量应保证系统用户90min设计小时耗热量计算，即

1号、2号楼Qh'=90*60Qh=90*60*170155=918.84MJ

空气源热泵的设计小时供热量应按下式计算

Qg=k1mqrC（tr-t1）Pr/T1

1.1*536*120*4187*（60-20）*0.9832/18=83.19Kw

辅助加热量按下式计算

空气源热泵的效率按80%考虑，则EFF=80%，

则1号、2号楼空气源热泵的加热量为83.19/0.80=104kw

十三、系统控制说明：

1）冷水补水控制：

热水箱进得初次补水后。

进水管上的电磁阀关闭，当水位低于最高水位时，电磁阀开启，当达到最高水位时，电磁阀关闭。

2）集热系统控制（温差控制）：

a、当T1大于T2且T1-T2大于等于8度时集热循环泵启动，当T1小于T2或T1-T2小于等于2度，集热循环泵关闭；

b、当T2大于T3且T2-T3大于等于8度时，户内换热电动阀开启，热媒循环泵启动，；温升4度时，户内换热电动阀关闭,热媒循环泵关闭。

c、辅助热源启闭采用手动。

当户内辅助热媒开启时，户内换热电动阀关闭。

d、当T3大于T2+2度时,户内换热电动阀关闭，防止反向换热。

e、防止水箱超温：

当用户储热水箱的温度T3大于60度时，辅助热源关闭。

十四、管材、阀门及附件、管道敷设

1.生活热水管道

热水管道均采用钢塑复合管，给水管采用螺纹连接,管道与配件连接前，应检查衬塑可锻铸铁管件内橡胶密封圈或厌氧密封胶,施工应严格按厂家提供的技术操作规程执行。

图中所注给水管径DN均为公称直径，其公称外径以厂家样本为准。

给水钢塑复合管安装详见《国标02SS405-2~3》。

2.热水管道补偿：

除图中所示外，长度大于等于8米的直线横管段、接出多根立管的横管上的两根立管之间，均应设一伸缩节。

3.热水给水及回水管均按0.003的向上坡度坡向立管，其最高点设自动排气阀，最低点设泄水装置。

4.热水立管与横管的连接应设弯头侧接管，不得顶接。

十五、系统的过热保护

1、通过检查系统管道图及通过计算并考虑系统所有部件材料的最不利情况，确保可能发生的最高温度不超过有关材料的最高许用温度。

2、采用释放系统热水的方法来防止系统过热，其定温度和温度传感器的动作应符合设计要求。

3、过热保护为采用过热保护电路的差动定温器，在允许温度范围内，温控器的控制误差应保持不变。

控制误差的检验至少需要对整个运行范围内的低、中、高三组不同的温度进行检验。

4、当水箱发生过热时，不允许集热系统采集的热量再进入水箱，此时多余的热量将由集热器承担，这种保护工作一般借用温差控制中集热系统出口的温度传感器与相关控制器配合来完成的，水箱过热温度传感器的温度一般设定在80℃内，而集热系统过热温度传感器设定温度一定根据系统部件的耐热能力设定在95℃~120℃，过热时控制器启动过热保护程序，直到集热系统和水箱水温恢复在正常为止。

5、当集热系统在发生过热时，集热泵继续运行，但热媒不进入水箱，而是通过三角阀进入一个空气冷却器回路向环境散热，风机暂停不启动，当集热过热发生时，控制器启动风扇强制向环境散热，确保集热系统温度在设定的温度内。

十六、保温措施

1、室内外热水管道和设备保温50mm，防结露厚度为15mm；保温层外面均应做保护层，保护层采用玻璃布缠绕，外刷二道调和漆。

2、屋顶明露的压力管道需做防结露处理，所有热水管均需做保温。

3、保温材料采用橡塑管壳，保温厚度为50mm。

4、保温应在完成试压合格及除锈防腐处理后进行。

十七、太阳能补偿面积计算

酒店地上总建筑面积为22087.28㎡（含补偿面积），不应用太阳能热水系统建筑面积为4390.70㎡，应用太阳能热水系统建筑面积为17324.58（客房层），屋面面积为1841.16㎡，集热器计算面积为802.64㎡，集热器实际面积为804㎡，计算人数为496人，实际人数为496人，客房数为248间。

则，拟补偿建筑面积=客房数*1.5=248*1.5=372，单位㎡，小于集热器计算值与实际值，且小于应用面积*2.5％的计算值433.11㎡，故取值为372㎡；

建筑面积（不含补偿面积）=22087.28-372=21715.28，单位㎡。