太阳能供热采暖系统设计.pdf

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1、太阳能供热采暖系统设计何涛中国建筑科学研究院教授级高级工程师国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）副主任2012年5月一、系统简介二、负荷特点三、系统设计系统概念太阳能供热采暖系统，顾名思义，是要同时满足供热和采暖两方面功能要求的系统。系统一般由太阳能集热器、贮水箱、循环管路、辅助热源、控制系统、末端设备及其他附件组成。系统主要特点u生活热水系统和采暖系统共用一套系统组件。u但是由于建筑物的采暖负荷远大于热水负荷，负荷的季节性变化、每日变化、热水品质等特性也不尽相同。因此，太阳能采暖系统所需的集热器面积会大于热水系统所需

2、的集热器面积。u太阳能集热系统要做到全年综合利用，否则就会造成系统投资和自然资源的双重浪费，并有可能在非采暖季因系统过热而产生安全隐患。围护结构要求u太阳能供热采暖系统，首先应考虑降低建筑物的耗热量，检查建筑物围护结构的热工性能，使得建筑热工与节能设计不低于国家有关建筑节能标准的规定。在此基础上，有条件的工程项目还应适当提高标准。太阳能系统保证率围护结构能耗一、系统简介二、负荷特点三、系统设计负荷特点采暖负荷和供热负荷的特性比较序号供热负荷采暖负荷1负荷量相对较小负荷量相对较大2全年使用，负荷较为均衡只在采暖季使用，有季节

3、特性每日集中使用，有峰值；日变化量每日负荷相对平稳；日变化量较3较大小热水可以循环使用；只需少量补4热水不能循环使用；需要及时补水水5集热系统进出口温差较大集热系统进出口温差较小6无软化要求需要软化，防止管路结垢堵塞采暖热负荷太阳能供热采暖系统应该依据建筑耗热量来设计，建筑耗热量按下式进行计算：Q=Q+-QQHHTINFIHQH—建筑物耗热量，W；QHT—通过围护结构的传热耗热量，W；QINF—空气渗透耗热量，W；QIH—建筑物内部得热量（照明、电器、炊事、人体散热和被动太阳能得热等），W。热水供应负荷mqcr()tt-r

4、wwrlQ=w86400QW—生活热水日平均耗热量，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)；Cw—水的比热容，取4187J/(kg·℃)；r—热水密度，kg/L；wt—热水温度；rt—冷水温度。l一、系统简介二、负荷特点三、系统设计总则太阳能供热采暖系统选用的系统形式和产品应综合考虑：u当地的太阳能资源和气候条件，u建筑物类型u投资规模在保证系统使用功能的前提下，要使系统的性价比最优。总则u太阳能供热采暖系统应根据不同地区和使用条件采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗

5、风、抗震和保证电气安全等技术措施。u太阳能供热采暖系统应设置其它能源辅助加热/换热设备，做到因地制宜、经济适用。应优先选用工业余热、生物质燃料等低品味热能的应用。总则u集热器效率受室外环境气温和系统工作温度的影响很大。在进行集热器设计选型时一定要针对设计运行参数进行计算，否则可能会造成集热器面积的偏差，导致节能效果的偏差。总则太阳能供热采暖系统最显著的特点是利用太阳能替代常规能源，从而节约供热采暖系统的能耗，减轻环境污染。在系统设计完成后，应进行系统节能、环保效益预评估，当业主或开发商对评估结果不满意时，可以调整设计方案、

6、参数，进行重新设计。总则p系统选型u太阳能集热系统：太阳能集热器1、循环管路、集热循环泵7或风机等动力设备和相关附件组成；u蓄热系统：蓄热（换热）水箱2、蓄热水池或卵石蓄热堆等蓄热装置和管路、附件；u末端供热采暖系统：低温热水地板辐射采暖末端供暖系统为宜；u自动控制系统和其它能源辅助加热/换热设备。总则太阳能供热采暖系统原理图示例总则p系统选型-太阳能集热系统u液体工质集热器是目前应用最为广泛，市场最为主流的产品。考虑到用水卫生和防冻等因素，一般优先推荐采用间接式系统。u目前空气集热器多与蓄热能力较高的卵石床等结合使用在太

7、阳能采暖中，在工业过程的加热、除湿等过程中也有应用。对于空气集热器系统多采用直接式系统。总则p系统选型-蓄热系统u目前国内基本上是应用短期蓄热系统，但国外已有大量的季节蓄热太阳能供热采暖系统工程实践，并且有十多年的工程应用经验，技术成熟，由太阳能替代的常规能源量更大。国内也有少量工程实例应用了太阳能季节蓄热系统。u蓄热系统应根据系统的投资规模和工程应用地区的气候特点来选择，一般来说，气候干燥、阴、雨、雪天较少和冬季气温较高地区可用短期蓄热系统，选择蓄热能力较低和蓄热周期较短的蓄热设备；而冬季寒冷、夏季凉爽、不需设空调系统的

8、地区，更适宜选择季节蓄热太阳能供热采暖系统，以利于系统全年的综合利用。总则p系统选型-末端系统u应使用低温热水地板辐射采暖末端供暖系统；寒冷地区但应适当加大散热器面积以满足室温设计要求；夏热冬冷和温和地区，可以选用工作温度稍高的末端供暖系统，如散热器等，以降低投资；u夏热冬冷地区，系统的全年综合利用可以