四、简要设计

　　4．1设计参考依据

　　（1）GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

　　（2）GB50364-2005《民用建筑太阳热水系统应用技术规范》

　　（3）GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》

　　（4）GB/T17581-1998《真空管太阳集热器》

　　（5）GB/T17049-1997《全玻璃真空太阳集热管》

　　（6）GB/T6424-1997《太阳能集热器技术条件》

　　（7）GB4301-84《太阳能集热器热性能试验方法》

　　（8）GB/T15513-1995《太阳能热水器吸热体、连接管及其配件秘用弹性材料的评价方法》

　　（9）GBJ1788《钢结构设计规范》

　　（10）GB/T12936《太阳能热利用术语》

　　（11）GB50275《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》

　　（13）用户要求

　　4.2设计参数

　　（1）气象参数

　　查有关资料，杭州：纬度30º14’，经度120º10’，高度41.7m

　　全年各月平均室外气温、水平面/当地纬度斜面上的月平均日太阳辐照量（MJ/㎡·d）

　　年太阳辐照量：水平面4129.595MJ/㎡，当地纬度倾角表面5463.685MJ/㎡。

　　年平均日太阳辐照量：水平面11.303MJ/㎡，当地纬度倾角表面14.969MJ/㎡

　　年平均日照时数：1800-2000小时

　　年平均日日照时数：4.99小时

　　年平均温度：16.45ºC

　　冷水计算温度：10ºC

　　（2）热水设计参数

　　设计计算人口：1#楼109户、2#楼79户、3#楼79户、4#楼100户

　　设计热水用水量标准：普通户型储水水箱容量按150L设计，跃层户型按200L设计

　　计算生活热水温度：55℃，计算冷水温度：10℃

　　（3）常规能源费用

　　电价：0.65元/（KW/h）（2008年，每月50千瓦/时以下不加价，50千瓦/时以上加价0.10元）

　　（4）太阳集热器性能参数

　　集热器类型：国标高效平板集热器</P>

　　集热器规格：2000mm×1000mm（长×宽）

　　4.3工程概况

　　（1）建筑说明

　　本工程位于杭州市闲林镇，杭州的地理位置为：纬度30º14’，经度120º10’，高度41.7m，该住宅小区为由4栋11层板式小高层德式风格住宅组成。

　　（2）用户要求

　　根据用户提供的建筑图纸设计太阳能热水系统，方案为：（1）太阳能热水系统基本形式按集中—分散式太阳能热水系统设计；（2）独立的分户式太阳能热水系统；（3）用户认为适合本小区的其他方案。

　　根据用户提供的建筑图纸，我方认为该小区适合采用方案（1），但考虑到系统稳定性及可靠性及与建筑结合美观程度等因素，本次设计根据方案（1）进行设计，同时进一步完善系统方案。其中集中集热模块采用平板集热器，集热系统采用承压系统，内充介质防冻液，防结垢，防冻、耐腐蚀。提高系统使用寿命。

　　（3）生活热水供应

　　太阳能集热系统放置在屋顶，太阳能为间接式供水系统。每户一个储热水箱放置在户内，太阳能通过每户住宅储热水箱内的换热器为用户制备热水，本系统全天24小时供应热水；电加热作为辅助能源。太阳能集热器统一安装在屋面上。

　　4.4系统热水负荷计算

　　（1）用水人数

　　选4#楼1单元为设计内容。

　　1单元总住户为20户，每户以150L设计。

　　（2）系统日耗热量、热水量计算

　　2.1系统日耗热量

　　取m=20户；qr=150L/户；c=4187J（kg·℃）；pr=1kg/L；tr=55℃；tL=10℃。

　　代入公式Qd=mqrc（tr-tL）pr/86400

　　则Qd=6542W

　　2.2系统日用热水量

　　取qr=150L/户；m=20户。

　　代入公式qrd=qrm

　　则qrd=3000L/d

　　（3）设计小时耗热量计算Qh

　　取m=20户；qr=150L/户；c=4187J（kg·℃）；pr=1kg/L；tr=55℃；tL=10℃；Kh=5.12。

　　代入公式Qh=Khmqrc（tr-tL）pr/86400

　　则Qh=33495W

　　4.5热水循环流量、设计秒流量计算

　　（1）全日供应热水系统的热水循环流量

　　取Qs=5%Qh；Δt=5℃

　　代入公式：qx=Qs/1.163Δt

　　则qx=288L/h

　　（2）供热水管的设计秒流量q（L/s），计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率

　　取qr=50L/（人·d）；ms=3；kh=5.12；Ng=2；T=24小时。

　　代入公式Uo=qrmskh/(0.2NgT×3600)(%)

　　则Uo=1.48%

　　查《建筑给排水设计规范》（GB50015-2003）的系统热水供水管的设计秒流量为q=0.85L/s

　　4.6太阳能集热系统设计

　　（1）太阳能集热器的定位

　　太阳集热器与建筑方向同方位，朝向为正南方向。建筑为坡屋顶，太阳集热器倾角与该建筑屋面坡度一致。

　　（2）太阳能集热面积确定

　　本系统为间接系统，间接系统集热器面积的计算和选择应首先计算直接系统集热器面积。

　　2.1直接系统集热器面积计算

　　a、太阳能保证率f的确定杭州属于资源一般地区，系统全年运行，按照国家标准、经验值和计算机模拟法，取太阳能保证率为50%。

　　b、确定管路及储热水箱的热损太阳集热系统的集热器管路、换热器及等部件均在室外，户用储热水箱放置在室内，因此根据经验值取0.2.

　　c、集热器年平均集热效率的确定根据归一化温差并查厂家集热器效率曲线，取=55%。

　　综上，取QW=3000L/d；c=4.187KJ/(Kg·℃)；pr=1kg/L；tend=55℃；tL=10℃；f=0.5；JT=14969KJ/㎡；=0.2；=0.55.

　　代入公式=QWc（tend-tL）f/JT(1-)

　　则=42.91㎡

　　2.1间接系统集热器面积计算

　　根据公式计算：AIN=AC·[1+(FRUL·AC/Uhx·Ahx)]

　　其中：AIN—间接系统集热总面积，㎡；

　　AC—直接系统集热总面积，㎡；

　　FRUL—集热器总热损系数，W/(㎡·℃),平板型集热器取4-6，真空管集热器取1-2，具体数值要根据集热器产品的实际测试结果而定；

　　Uhx—换热器换热系数，W/(㎡·℃)；

　　Ahx—间接系统换热面积，㎡。，单个水箱内盘管换热面积为1㎡，总换热面积Ahx=20㎡

　　取FRUL=6W/(㎡·℃)；Uhx=600W/(㎡·℃)

　　代入得AIN=45.65㎡

　　由于该小高层屋面为坡屋面，为了与建筑一体化及保证使用效果，设计该系统选择24块平板型集热器,该类型集热器每块集热面积为2平米，集热面积共为48平米。

　　4.7关键设备选型