生活热水太阳能集热器面积的确定

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1、中国工程建设标准化协会建筑给水排水专业委员会、中国土木工程学会水工业分会建筑给水捧水委员会第人届委员会成立大会暨学术交流年会论文集生活热水太阳能集热器面积的确定赵世明高峰(中国建筑设计研究院，北京100044)摘要生活热水太阳能集热器的设计日用水量应取平均日用水量而不是最高日用水量，平均日用水量在缺少实测资料的前提下可按现行最高日用水量的50％选取。储热水箱中的终止设计温度是所允许的最高水温，按60。C选取为宜。太阳能保证率是设计日用热水负荷中太阳能加热提供的热水比率，一般为30％一80％。太阳能

2、资源丰富地区取高值，贫乏地区取低值。关键词太阳能集热器面积生活热水生活热水太阳能利用工程中，太阳能集热器的面积确定是非常重要的，它在一定程度上决定着太阳能利用设施的设置规模。在我国，太阳能集热器面积是用总面积表征，并且有较为成熟的计算表达式，见(1)、(2)两式。然而，公式中的一些参数取值尚未很好解决，致使太阳能生活热水系统的设计和运行产生很多问题。1集热器总面积公式直接加热系统集热器总面积根据(1)式计算n一1。肛—Qw—clp,广(t—e．a—-一tz)f(1)“。，而(1一r／工)⋯式中月广

3、一直接式系统集热器总面积，m2；船一设计日用热水量，L；r水的定压比热容，kJ／(kg·oc)；p。一水的密度，kg／L：匕。厂——储热水箱内水的终止设计温度，oc；卜水的初始温度，0c；卜太阳能保证率，无量纲；．，_厂一当地集热器总面积上的年平均日或月平均日太阳辐射量，kJ／m21刁——集热器年或月平均集热效率，根据经验值取0．25’0．50，具体取值根据集热器产品的实际测试结果而定；刁广管路及储热水箱热损失率。间接加热系统集热器总面积根据(2)式计算n1’砧吼(1+—FRU—L,40)(2)U

4、h彳h式中月广间接式系统集热器总面积，Ⅲ2：332中国工程建设标准化协会建筑给水捧水专业委员会、中国土木工程学会水工业分会建筑给水捧水委员会第六届委员会成立大会暨学术交流年会论文集昂￡垂一集热器总热损失系数，平板型集热器取4’6，真空管集热器取l’2，具体取值根据集热器产品的实际测试结果而定；％，一换热器传热系数，W／(m2·0c)；4。广一间接系统换热器换热面积，m2。2设计日用热水量研设计日用热水量决定着太阳能集热加热部分以及储热水箱的规模大小。该水量的确定技术目前在我国并未成熟，在概念上和技

5、术上都存在着尚待解决的问题，包括日用水量的概念和数据确定。设计日用热水量目前存在着不同的确定方法，主要有：按最高日用水量确定和按平均日用水量确定2．1按最高日用水量设计存在的问题目前有的工程包括有奥运工程采用最高日用水定额计算设计日用热水量、配置太阳能集热加热器，这种方法会降低太阳能系统的经济性。首先，根据大学教材《水泵及水泵站》，最高日用水出现的频率很小，只有百分之几晗1，直观的说就是一年中只有十几天的用水达到最高日水量。太阳能系统按此水量设计，则一年中只有极少的天数达到设计负荷，可以满负荷运行

6、，绝大多数时间低负荷运行或闲置一部分设备。这延长了太阳能设备的回收期，降低了其经济性。其次，太阳能集热器长时间低负荷运行或部分闲置使得集热系统的过热防护问题变得突出起来。集热系统低负荷运行或闲置使系统处于闷晒状态，导致集热系统过热。过热现象会对集热器和管路系统造成损坏。因此需要采取过热防护措施，进行散热降温，甚至增设冷却系统。这造成整套太阳能系统的投资和运行费用进一步提高，经济性进一步下降。2．2太阳能设备应按平均日用水量设置太阳能集热加热(集热板和间接加热器)系统的利用，追求的首要目标是节能的经

7、济效益。系统满负荷运行的时间比例越多，则系统的利用率越高，投资回收期越短。集热器设计用水量取的低，则用户实际用水超出设计水量的机会越大，太阳能设备满负荷运行的时间越长，投资回收期越短。然而，太阳能设备的规模过小，虽然回收期很短，但太阳能资源又未被充分合理利用。综合平衡之后，设计用水量应按平时经常出现的数值选用，这样可使集热加热设备和太阳能同时得到较充分的利用。在超出设置流量的用水时间段，启动辅助热源补充热量。从概率上讲，平均日用水量是出现频率非常大的水量，所以太阳能集热加热设备要按平均日用水定额设

8、计。2．3平均日用水定额的确定传统的建筑给排水系统设计考虑的都是最高用水工况，平均日用水包括日均热水定额在我国建筑给排水领域的设计规范中都未涉及，即使有关太阳能生活热水系统设计的国家标准∞1和CECS协会标准H1，也没有平均日用水设计数据。在《建筑中水设计规范》和《建筑与小区雨水利用工程技术规范》中涉及到了平均日生活用水量，但也未能给出资料，只是根据最高日用水定额进行粗略折减。平均日热水用量的取得，需要对各类建筑进行大量的实测，并对实测资料进行数理统计。在缺少333中国工程建设标准