某学生宿舍楼太阳能热水系统设计计算案例综述
目录
TOC\o1-3\h\u16901某学生宿舍楼太阳能热水系统设计案例综述 1
238731.1太阳能资源情况 1
278121.2A9宿舍楼概况 2
20891.3生活热水计算 3
209321.4集热面积与选型 4
299221.5集热系统相关布置 6
200691.5.1太阳能集热器的布置角度 6
289821.5.2集热器布置间距 6
212261.6蓄热水箱的选择 8
17351.7电辅助热源功率计算 10
312181.8节能效益分析 11
8951.9环保效益分析 12
221621.10经济效益分析 12
1.1太阳能资源情况
广西年太阳总辐射为3682.2-5642.8MJ/㎡，总体太阳辐射资源由南到北依次递减，最高为广西南部北海地区，最低为广西北部山区。广西地区近30年来各月的平均辐射量如下图3-1所示。
图3-1广西地区近30年来各月的平均辐射量
1.2A9宿舍楼概况
本次研究以S学院A9学生宿舍楼（如图3-2所示）为例，进行太阳能热水系统的应用设计。该建筑位于广西S市S学院，东经111.3°，北纬21.5°；地上9层，每层楼共有16间宿舍，整栋宿舍共有144个房间，每间宿舍有两个单独卫生间，大致学生人数1100人。本研究采用集中供热的热水系统形式，并结合电辅助热源相。充分利用太阳能加热热水，在冬季阴雨天或其他太阳辐照量不足，热水温度不满足宿舍学生使用要求的情况下，利用电辅助热源加热学生需要的热水REF_Ref4044\w\h[7]。如此，使得A9的学生能够正常使用热水，同时太阳能热水系统的持续稳定性也能够得到维持。
图3-2S学院A9宿舍楼
由于宿舍选址位于S市，所以可参考全国各地太阳辐照量参数（见附录表1）中南宁市的太阳辐照量。南宁的水平面上年均总太阳辐照量为4567.97MJ/(㎡?a)，年均日太阳辐照量为12514.98kJ/(㎡?d);倾斜面上年均总太阳辐照量为4647.92MJ/(㎡?a)，年均日太阳辐照量为12734.04kJ/(㎡?d）。由于这是由南宁所处纬度22.48°测量的太阳辐射量，而S的纬度为21.5°，所以换算得S的水平面上年均总太阳辐照量为4775.24MJ/(㎡?a)，年均日太阳辐照量为13082.85kJ/(㎡?d）；倾斜面上年均总太阳辐照量为4858.81MJ/(㎡?a），年均日太阳辐照量为13311.81kJ/(㎡?d）。
由附录表2可知，A9学生宿舍位于年太阳能辐照量4200~5400MJ/㎡的S地区，也就是太阳能资源一般区，太阳能保证率处于0.4~0.5这个范围。
1.3生活热水计算
1.我们可以参考《建筑给水排水设计规范》，（见附录表3）选定本次设计的宿舍最高日用热水量。
本次设计目标建筑为学生宿舍，A9学生宿舍每间住8人，属于四类宿舍，结合实际调查情况，选用日最高热水定额为25L/(日·人)。一个宿舍内8个人日使用热水量200L。
用水状况如下：学生宿舍的热水是定时供应的。参考《建筑给水排水规范2010》，就把热水温度设计为60℃，并且又根据冷水温度表（见附录表4），选用设计基础冷水的水温为20℃。
2.根据每人用水30L/（每人·每日），一共有1100人，可得日总用水量为：
（3-1）
式中：—日总用水总量，L;
—热水用水定额，25L/d；根据《建筑给水排水设计规范》确定；
—用水计算单位数（人数或床位数），1100人；
1.4集热面积与选型
1.本研究的太阳能热水系统属于集中供热的系统，可以通过学生用户热水用量和水温等计算系统所需的集热器的总面积，公式如下REF_Ref4667\w\h[9]：
（3-2）
式中：—直接系统集热器采光面积，㎡；
—平均日热水用量，L/d，该值的大小与生活水平、生活习惯和气候条件相关。按最高日热水定额的80%取值，为22000L/d。
—水的比热容，C=4.187kJ/(kg?℃)；
—热水密度，1kg/L；
—储水箱内水的终止温度，60℃，按《建筑给水排水设计规范》的规定选用；
—冷水温度，20℃，按《建筑给水排水设计规范》的规定选用；
—年平均集热器倾角表面上年平均日太阳辐照量，kJ/(㎡?d），由上文中表3-1可知S集热器倾斜面上年均日太阳辐照量为13311.81kJ/(㎡?d），此时是由纬度21.5°测量的太阳辐射量。（可参考GB/T50364-2005，对于全年运行的系统，关于集热器倾角安装应该是和S当地纬度21.5°一样）。
—太阳能保证率，参考附录表2，取0.5；
—集热器年或月平均集