1、1新能源科学与工程学院太阳能热利用原理与计算机模拟课程设计学 院： 新能源科学与工程学院 专业班级： 太阳能光热技术及应用 学生姓名： 周杰 学 号： 1103040028 指导教师： 黎艳兵 实施时间： 2013.11.182013.11.22 项目课程成绩： 2姓名 周杰 课程设计成绩 评语：指导教师（签名） 3摘 要我 国 拥 有 全 球 最 大 的 太 阳 能 热 水 器 （系统）生产能力，也 是 全 球 最 大 的 太 阳 能 热 水 器 系 统 的 应 用 市 场 。本 文 对 北 京 某 个 小 区 进 行 设 计 ， 并 太 阳 能 集 热 器 的 使 用进 行 了 计 算 ，
2、 去 模 拟 ， 得 出 节 能 分 析 ， 合 理 的 价 格 ， 对太 阳 能 集 热 器 的 应 用 进 行 了 ， 科 学 计 算 对 其 计 算 结 果 ，做 出 合 理 的 分 析 合 理 的 解 释 。4目录一、数据参数1、工程概括.52、参数设计.5二、集热器参数计算1、热水系统负荷计算.62、集热器采光面积.73、设备选型.84、系统节能效益分析.10三、部件参数1、天气参数.132、集热器数据.133、水泵参数.144、温差控制器.145、水箱.156、调节阀.167、T 型阀.168、Water draw.169、绘图.17四、图像1、水泵消耗的电能.182、集热器的有用
3、能.183、用水温度.194、辅助加热消耗的能源.195一、数据参数1、工程概括（1）北京某小区，北纬 3948，东经 117；内有 200人。（2）供热水时间 6点到 22点，热水温度 45，冷水温度15，每人每天用水量 40L。2、参数设计（1）气象参数年太阳辐照量：水平面 5570.481MJ/,40倾角表面6281.993MJ/年平均日太阳辐照量：水平面，15.252MJ/,40倾角表面17.217MJ/年日照时数：2755.5h，年平均温度：11.5年太阳辐照量：水平面 5570.481MJ/,40倾角表面 6281.993MJ/年平均日太阳辐照量：水平面，15.252MJ/,40倾
4、角表面17.217MJ/年日照时数：2755.5h，年平均温度：11.5（2）热水参数设计日最高用水定额：100L/(人d）日平均用水定额：40L/（人d）设计热水温度：45设计冷水温度：156二、集热器参数计算1、热水系统负荷计算（1）总用水人数 200人（2）系统设计日用热水量 mqrd式中 设计日用水量，L/d;rdq最高日热水用水定额，100L/（人d） ；rm用水计算单位数，200 人。则 20000L/drdq系统平均日用热水量 mQarw平均日用热水量，L/d；wQ日平均用水定额，40L/d；arq用水计算单位数，200 人。m则 =8000L/dwQ设计小时耗热量计算Ttcmq
5、KrLrh360)(设计小时耗热量， ;hQW用水人数，200 人；m最高日热水用水定额 人 ；rq /(10L)d水的比热容， ；c kgJ/(487热水温度，45 ；rt7冷水温度， 15，地下水温度；Lt热水密度，近似取 ；rLkg/1小时变化系数，4.8；hK每日使用时间，24h；T即 139567WhQ2、集热器采光面积（1） )1(LcdTenrwJftA直接系统集热器采光面积，；c平均日用水量，8000L/d;wQc 水的比热容，4.187kJ/(） ；热水密度，近似取 1/L；r贮水箱内水的终止温度，45；endt冷水温度，15；L年平均集热器倾角表面年平均日辐照量TJ1721
6、7kJ/；太阳能保证率， =0.5；f f管道及贮水箱的热损失率，0.2；L太阳能集热器的全日集热效率。cd（2）归一化温差 GtXai)(式中 集热器入口温度, ；it 2053)(2LendLi tft北京年平均日室外空气温度，15；at8年平均日太阳辐照度，W/;GYTSJG6.3年平均每日的日照小时数，7.5h;YS即：G=638W/则归一化温差 X=0.0078/W；即计算出集热器面积 Ac=67.5，由于集热器每块面积是2，则集热器面积应为 68；3、设备选型（1）集热器的选取集热器面积：2 2m集热器的使用寿命：15 年；集热器品牌：LMDK-平板太阳能集热器；集热器价格：150
7、0 元集热器连接方式：串联集热器基本参数瞬时效率：0.7玻璃透射率：92%热功率：1500W热损系数：3.0%水箱体积：250L外形尺寸：2015101580吸收率：95%，发射率：5%9（2）贮热水箱按每平方米太阳能集热器采光面积对应 75L 贮热水箱容积确定：水箱的有效容积 crAV75210.m水箱使用寿命：15 年辅助热源为电加热，按容积式换热器考虑。其贮热量应保证系统用户 90min 设计小时耗热量计算，即=Q62.75309hMJLtcVLendr)(辅助加热量： )(163.LrhgtTVQ辅助加热器的设计小时工热量， ;gQW设计小时耗热量，139567 ;h热水密度，近似取
8、；Lkg/1有效贮热容积系数，0.85设计小时耗热量持续时间，4h；T热水温度，45 ；rt冷水温度，15。L即 95082.25gQW电加热的效率按 95%考虑，则电加热的加热量为95082.25/0.95=100086.58辅助热源价格：电价 0.49 元/ )(hk（3 ）水泵：热水系统循环泵热水系统的循环流量为 ，水泵扬程考虑循环水量通过L/34010配水管个会水管的水头损失，计算得： 。OmH210水泵寿命：15 年水泵品牌：威乐热水循环泵 PH-1500Q(380v/50h)水泵价格：2000 元（3）控制器：温差控制器控制器品牌：温差控制器 LC-215B+电源电压及功耗：2 20VAC/50Hz;功率损耗: 220VAC4W温度测量范围：- 20 +140;温差控制器寿命：15年价格：1000元（4）水管：PPR 管4、系统节能效益分析太阳热水系统总增加投资6万元。（1）太阳能系统的年节能量 cdAinsaveJQ)1(太阳能集热系统提供的有用热量， ；s MJ间接系统的太阳能集热器面积，39 ；in 2m)1(hxCLRcINAUFA间接系统集热器总面积， ；in 2直接系统集热器总面积， ；C m集热器总热损系数，4.2 LRUF 2/(W)
