集热面积保障率,辐照量,空气能选取,能源消耗,水箱选择理论依据
太阳能热水系统设计中应考虑的问题
(2) 在集热器内装设自动排空装臵，当吸热管内的水温降至0˚C时，自动
开启电磁阀将水排空；
16 6-Mar-14
4－5 太阳能热水系统设计中应考虑的问题
4－5－6 太阳能热水系统的防冻问题
(3) 在集热器附设罩盖，冬天晚上将盖子盖上；(适用于在家庭用的小型
可结合建筑结构特点，采用水箱与集热器分离的分体式自然循环系统。
闷晒式 集热器 分体式 蓄热水箱
6 6-Mar-14
4－5 太阳能热水系统设计中应考虑的问题
4－5－1 系统形式的选择
家用太阳能热水器的两种常用形式
平板型
真空管型
7 6-Mar-14
4－5 太阳能热水系统设计中应考虑的问题
4－5－2 集热器的选择
4－5－1 系统形式的选择
在选择系统形式时，不必顾虑系统的流动方式对全天效率的影响，主
要应根据用户的要求(水温及用水时间)因地制宜选择系统形式；
定温放水直流式系统的优点在于能提前得到温度合乎要求的热水，适
合餐厅、理发店及对水温有要求的场合；
集热器面积小于50m2的小型系统，宜采用自然循环系统；
太阳能热利用
4-5 太阳能热水系统设计中应考虑的问题
建筑工程学院市政工程系
6-Mar-14
1
4－5 太阳能热水系统设计中应考虑的问题
太阳能热水系统应考虑的问题包括：
系统形式的选择； 集热器形式的选择；
集热器面积的确定；
系统的保温； 热水装臵的防冻措施； 其它需要考虑的问题。
2 6-Mar-14
4－5 太阳能热水系统设计中应考虑的问题
1、集热器安装倾角的选取
集热器采光面应面朝赤道方向，根据不同的应用情况确定倾角：
集热器采集的热量计算公式
集热器采集的热量计算公式在太阳能利用领域，集热器是一种常见的设备，用于采集太阳辐射能，并将其转化为热能。
通过集热器，我们可以利用太阳的能量来加热水或空气，用于供暖、热水等用途。
在设计和使用集热器时，了解如何计算采集的热量是非常重要的。
本文将介绍集热器采集的热量计算公式，并探讨其应用。
集热器采集的热量可以通过以下公式来计算：Q = A G η。
其中，Q表示采集的热量（单位，焦耳），A表示集热器的有效面积（单位，平方米），G表示太阳辐射能的总辐射照度（单位，W/平方米），η表示集热器的热效率。
首先，我们来看一下太阳辐射能的总辐射照度G。
太阳辐射能是指太阳发出的辐射能量，它是太阳能利用的基础。
太阳辐射能的总辐射照度可以通过以下公式来计算：G = G0 cosθ。
其中，G0表示太阳常数，是太阳辐射能在地球大气层外的辐射照度，其数值约为1367W/平方米；θ表示太阳高度角，是太阳光线与地面法线的夹角。
太阳高度角的计算涉及到地理位置、日期和时间等因素，一般可以通过相关的计算公式或太阳高度角表来获取。
其次，我们来看集热器的热效率η。
集热器的热效率是指集热器将太阳辐射能转化为热能的效率，其数值通常在60%至80%之间。
集热器的热效率受到多种因素的影响，包括集热器的材料、结构、工作温度等因素。
在实际应用中，我们可以通过实验或参考相关文献来确定集热器的热效率。
最后，我们来看集热器的有效面积A。
集热器的有效面积是指集热器用于采集太阳辐射能的有效面积，其数值取决于集热器的设计和制造。
在实际应用中，我们可以通过测量或参考集热器的技术参数来获取有效面积的数值。
通过以上公式和参数，我们可以计算出集热器采集的热量Q。
在实际应用中，我们可以根据具体的情况来选择合适的集热器，并通过计算来评估其采集的热量。
同时，我们也可以通过调整集热器的参数或优化设计来提高集热器的热效率，从而提高热量的采集效果。
除了上述公式，还有一些其他与集热器采集热量相关的计算公式，例如集热器的热损失计算、集热器的热传递计算等。
各种常见储热水箱容量的计算方法
各种常见储热水箱容量的计算方法1. 引言热水箱是太阳能热水系统的重要组成部分，合理的容量设计对系统的正常运行和满足用户的热水需求至关重要。
本文将介绍几种常见的储热水箱容量的计算方法。
2. 容量计算方法2.1 基于人均热水需求量根据人均日热水需求量和家庭成员人数计算储热水箱容量。
一般来说，每人每天需要40-60升的热水。
假设有n个家庭成员，容量计算公式如下：容量 = 人均日热水需求量 * 家庭成员人数这种方法适用于家庭用户，但要注意考虑高峰用水时段的需求，以免容量不足导致供热不足。
2.2 基于太阳能集热器面积太阳能热水系统的容量通常由太阳能集热器面积决定。
根据每平方米集热器面积提供的热水容量（一般为50-70升），以及太阳能集热器的总面积，容量计算公式如下：容量 = 集热面积 * 每平方米集热器面积提供的热水容量这种方法适用于太阳能热水系统，但需要根据实际情况选择集热器的面积和面积提供的热水容量。
2.3 基于日热水使用峰谷差根据日热水使用峰谷差计算储热水箱容量。
峰谷差是指一天中最高与最低热水需求量之间的差值。
容量计算公式如下：容量 = 峰谷差 * 使用天数这种方法适用于需要承担大量热水需求的商业或公共场所，但需要准确测量和估计使用峰谷差。
3. 结论根据不同的需求和实际情况，可以选择适合的储热水箱容量计算方法。
在设计和选择热水箱容量时，还应考虑到其他因素，如气候条件、供热周期和系统效率等。
合理的容量设计能够确保太阳能热水系统的正常运行和用户的满意度。
以上是各种常见储热水箱容量的计算方法的介绍，希望对您有所帮助。
集热器面积选型计算过程
集热器面积的选型计算长沙XXX 地产有限公司——XXX 一期项目：地理位置：纬度28°14′，经度113°06′，当地纬度倾角平面年平均日辐照量11061KJ/（㎡·d ）。
根据该建筑特点，使用间接式系统；按每日45℃总用水量1800㎏计，计算太阳能热水系统集热器面积及板式换热器面积：（1）直接系统集热器总面积可按下式计算)1()(L cd f i end w w c J f t t C Q A ηη--=………………………………（公式1） 式中： c A — 直接系统集热器总面积，㎡；w Q — 日均用水量，㎏，取1800㎏；w C — 水的定压比热容，KJ/㎏·℃，取4.187KJ/㎏·℃；end t — 储水箱内水的终止温度（用水温度），℃，取45℃；i t — 水的初始温度，℃，取15℃；f J — 当地集热器采光面上的年日均辐照量KJ/㎡，长沙取11061KJ/㎡；f — 太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%~80%，长沙取50%；cd η — 集热器的年平均集热效率；根据经验值宜为0.25~0.55，具体根据产品的实际测试结果而定，取0.55；L η — 贮水箱和管路的热损失率；根据经验为0.10~0.20，取0.20；经计算得：c A =23.23㎡。
（2）间接系统集热器总面积可按下式计算)1(hxhx C L R C IN A U A U F A A +=……………………………（公式2）式中：IN A — 间接系统集热器总面积，㎡；L R U F — 集热器总热损失系数，W/（㎡·℃）；对平板型太阳能集热器，宜取4~6 W/（㎡·℃），取4.2 W/（㎡·℃）；hx U — 换热器传热系数，W/（㎡·℃），取2500W/（㎡·℃）；hx A — 换热器换热面积，㎡；公式3计算得：1.404㎡，实际取1.5㎡，型号：BR01；c A — 直接系统集热器总面积，㎡；公式1计算得：23.23㎡。
太阳能集热器面积计算公式
太阳能集热器面积计算公式
首先，我们需要了解太阳能辐射强度。
太阳辐射能够到达地球大气层，其中的一部分被大气散射和吸收，只有部分能够到达地面。
这个能够到达
地面的辐射称为水平面太阳辐射强度。
水平面太阳辐射强度的单位为千瓦
时/平方米/天，通常根据所在地的气候条件和地理位置来确定。
其次，我们需要考虑使用需求。
太阳能集热器的使用需求包括所需加
热水或空气的温度和使用时间段。
加热水或空气的温度差越大，所需面积
越大；使用时间段越长，所需面积越小。
最后，我们还需要考虑太阳能集热器的集热效率。
集热器的集热效率
是指太阳能辐射进入集热器后被吸收的比例。
太阳能集热器的集热效率受
到多种因素的影响，例如集热器的材料、结构、保温等。
下面是一个简单的太阳能集热器面积计算公式的示例：
其中，每日所需热能的单位为千瓦时/天，太阳辐射强度的单位为千
瓦时/平方米/天，使用时间的单位为小时/天，集热效率为百分比。
需要注意的是，这只是一个基础的计算公式，实际的计算还需要考虑
更多的因素，例如太阳能集热器的形状和布局、设备的选型和布置等。
此外，太阳能集热器的面积通常要留有一定的富余，以应对天气变化和使用
需求的不确定性。
总之，太阳能集热器的面积计算需要综合考虑太阳能辐射强度、使用
需求和集热效率等因素。
只有通过详细的分析和计算，才能确定合适的太
阳能集热器面积，以满足实际的使用需求。
空气能供暖系统的运行参数与效率分析
空气能供暖系统的运行参数与效率分析空气能供暖系统是一种高效节能的供暖方式，它利用室外空气中的热能来加热室内空气，为居民提供温暖舒适的室内环境。
本文将分析空气能供暖系统的运行参数与效率，帮助读者了解并优化系统的性能。
一、运行参数分析1. 空气源温度空气源温度是空气能供暖系统运行的重要参数，它直接影响系统的供热效果。
一般来说，空气源温度越高，系统的供暖效果越好。
因此，在设计和安装空气能供暖系统时，应选择具有较高空气源温度的地点，并确保系统能够稳定地获取到足够高的空气源温度。
2. 空气流量空气流量是指空气能供暖系统中空气的流动速率。
合理控制空气流量可以确保系统的供暖效果和运行稳定性。
如果空气流量过大，可能导致供暖不足或系统噪音过大；如果空气流量过小，可能导致室内温度不均匀或系统运行不稳定。
因此，调整空气流量需要根据实际情况进行优化。
3. COP值COP（Coefficient of Performance）是衡量空气能供暖系统性能的重要指标，它表示单位能量输入下系统产出的热量能力。
COP值越高，说明系统的供暖效果越好，能源利用率越高。
在实际运行中，我们可以通过监测和记录系统的能量输入和热量输出来计算COP值，以评估系统的性能表现。
二、效率分析1. 能源利用效率空气能供暖系统通过利用室外空气中的热能进行供热，相比传统的供暖方式，能源利用效率更高。
然而，由于系统的能量转换过程中存在能量损失，因此，提高空气能供暖系统的能源利用效率是一个重要的优化方向。
可以通过优化系统结构、改进换热器材料和提升控制策略等手段来实现。
2. 系统热效率系统热效率是指空气能供暖系统在实际运行中输出的热量与输入的能量之间的比值。
热效率是评价系统性能的关键指标之一，它直接影响系统的供热效果和运行成本。
提高系统的热效率可以通过改进换热器的设计和材料、优化系统控制策略和提升系统的整体能效等方式来实现。
3. 综合能效综合能效是综合考虑系统的供热效果和能源利用效率后进行评价的指标。
集热器面积计算
附件
太阳能集热器面积确定
太阳能集热系统分为直接式（在太阳能集热器中直接加热水供给用户的太阳能集热系统）和间接式（在太阳能集热器中加热液体传热工质，再通过换热器由该种传热工质加热水供给用户的太阳能集热系统）两种工作方式。
标准给出了这两类系统确定太阳能集热器面积的计算公式。
1）直接系统太阳能集热器总面积应按下式计算：
()
L cd T H 1J f 86400Q Ac ηη-= （4-1）
式中：Ac ——直接系统集热器总面积，（m 2）；
Q H ——建筑物耗热量， （W ）；
J T ——当地集热器采光面上的平均日太阳辐照量，J/（m 2•日），按附录A
选取；
f ——太阳能保证率，%，按附录A 选取；
ηcd ——基于总面积的集热器平均集热效率，%，按附录B 方法计算；
ηL ——管路及贮热装置热损失率，%，按附录C 方法计算。
2）间接系统太阳能集热器总面积应按下式计算： ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛⋅⋅+⋅=hx hx C L C N I A U A U A A 1 （4-2） 式中：A IN ——间接系统集热器总面积，m 2；
A c ——直接系统集热器总面积，m 2；
U L ——集热器总热损系数，W/（m 2·℃），测试得出；
U hx ——换热器传热系数，W/（m 2·℃），查产品样本得出；
A hx ——间接系统换热器换热面积，m 2，按附录方法计算。
膨胀水箱选型
膨胀水箱选型1. 引言膨胀水箱是一种用于存放热水的装置，广泛应用于供暖系统、太阳能系统、热泵系统等领域。
正确选型膨胀水箱对系统性能和安全起到至关重要的作用。
本文将介绍膨胀水箱的选型原则和常见的选型参数。
2. 选型原则2.1 容量选型膨胀水箱的容量选型应根据系统的热负荷和水循环系统的体积进行确定。
一般情况下，膨胀水箱的容量应满足以下条件：•容量能够满足系统循环水量的0.1%～1%。
对于小型供暖系统，通常容量在50L～100L之间；对于大型供暖系统，通常容量在500L～2000L之间。
•容量能够满足系统的热膨胀需求，一般为系统的10%～20%。
2.2 压力选型膨胀水箱的选型压力应根据系统的最大工作压力来确定。
一般情况下，选用的膨胀水箱的额定压力应大于系统的工作压力，通常选用的额定压力在1MPa～1.6MPa之间。
2.3 材质选型膨胀水箱的材质选型应考虑到介质的稳定性、耐压性和耐腐蚀性。
常见的材质有不锈钢、碳钢和玻璃钢等。
根据介质特性和使用环境选择合适的材质。
3. 选型参数3.1 容积率容积率是指膨胀水箱的有效容积与总容积之比，一般用百分比表示。
容积率的选择应根据系统的热膨胀量和容器形状来确定。
一般情况下，容积率在10%～30%之间。
3.2 额定压力额定压力是指膨胀水箱能够承受的最大压力，一般以兆帕（MPa）为单位。
根据系统的设计压力和安全系数来确定额定压力，一般选用的额定压力为系统设计压力的1.5倍。
3.3 温度参数膨胀水箱的温度参数包括最高温度、最低温度和工作温度范围。
根据系统的工作温度确定膨胀水箱的温度参数，一般情况下，最高温度为系统的最高工作温度加上一定的安全裕度，最低温度为系统的最低工作温度。
3.4 尺寸和重量膨胀水箱的尺寸和重量应根据系统的安装空间和运输条件来确定。
尺寸和重量的选择应满足系统的安装和运输要求，并确保安全稳定。
4. 结论在选型膨胀水箱时，需要根据系统的热负荷、水循环系统的体积、最大工作压力等参数来确定容量、压力和材质。
(完整版)空气源热泵机组的设计选型总结
空气源热泵机组的设计选型总结一、热水量及耗热量的计算1、日耗热量的计算依据规范《建筑给水排水设计规》GB50015-2003，全日供应热水的宿舍（ I 、 II 类）、 住宅、别墅、酒店式公寓、招待所、培训中心、旅馆、宾馆的客房 ( 不含员工 ) 、医院住院部、养老院、幼儿园、托儿所 ( 有住宿 ) 、办公楼 等建筑的集中热水供应系统的设计日耗热量应按下式计算 ：)(t t q Q l r rr d m c -⋅⋅⋅=ρ 式中 Q d —— 日耗热量 ，KJ/ d ；C —— 水的比热，4.187 KJ/ k g · ℃q r—— 热水用水定额 L/ 人·d 或 L/ 床·d m —— 用水计算单位数 （人数或床位数）ρr —— 热水密度 ，kg/Lt r —— 热水的温度，t r = 60℃ t l—— 冷水温度 ，℃ 2、设计日用水量 )(11t t Q q l r r drdc -=ρ 式中 q rd —— 设计日用水量 ，L/ d ；Q d —— 日耗热量 ，KJ/ d ；C —— 水的比热，4.187 KJ/ k g · ℃ρr—— 热水密度 ，kg/L m —— 用水计算单位数 （人数或床位数）t r 1 —— 设计热水的温度，℃ t l 1—— 设计冷水温度 ，℃ 3、设计小时耗热量全日供应热水的宿舍（ I 、 II 类）、 住宅、别墅、酒店式公寓、招待所、培训中心、旅馆、宾馆的客房 ( 不含员工 ) 、医院住院部、养老院、幼儿园、托儿所 ( 有住宿 ) 、办公楼 等建筑的集中热水供应系统的设计小时耗热量应按下式计算:T c m r l r r h h t t q K Q ρ)(-=式中 Q h—— 设计小时耗热量 ，KJ/ h ； C —— 水的比热，4.187 KJ/ k g · ℃q r—— 热水用水定额 L/ 人·d 或 L/ 床·d m —— 用水计算单位数 （人数或床位数）ρr —— 热水密度 ，kg/Lt r —— 热水的温度，t r = 60℃ t l—— 冷水温度 ，℃ T —— 每日使用时间，hK h —— 小时变化系数 ，见下标6.4.2 选取4、设计小时用水量)(t t Q q lr r hrhc -=ρ式中 Q h—— 设计小时耗热量 ，L/ h ； C —— 水的比热，4.187 KJ/ k g · ℃ρr —— 热水密度 ，kg/Lt r —— 设计热水的温度，℃ t l—— 设计冷水温度 ，℃ 二、设备选型1、机组小时供热量空气源热泵热水机组小时供热量按下式计算:T Q K Q d g 11=式中Q g —— 热泵机组设计小时供热量 KJ/ hQ d —— 最高日耗热量 KJ/d T 1—— 热泵设计工作时间 ，12～20 hK 1—— 安全系数 ，可取 1.05～1.0所选热泵的总制热功率应在相应的工况下，大于设计小时供热量Q g2、贮热水箱的选择（1）全日制集中热水供系统贮热水箱有效容积，应根据日耗热量、热泵持续工作时间及热泵工作时间内耗热量等因素确定，当其因素不确定时宜按下式计算 ： 式中： Q h —— 设计小时耗热量 (kJ/h) ； V r ——贮热水箱有效容积（ L ） ；T —— 设计小时耗热量持续时间（ h ） ；η—— 有效贮热容积系数，贮热水箱、卧式贮热水罐 η = 0.80 ～ 0.85 ，立式贮热水罐η = 0.85 ～ 0.90 ；k 2 —— 安全系数， k 2 =1.10 ～ 1.20 。
地板采暖
地板采暖系统计算：1、采暖热负荷计算：50×40=2000W=2KW ；一天的采暖总热负荷：2×24×3600/1000=172.8MJ2、太阳能保障率取50%来计算；3、集热面积的计算：Ac=172.8 /(17× 50％)=20.32m 2 ；4、储热水箱容积的设计与计算： 所以容积 q=17MJ/m2；η=50%； Ac= 20.32m 2；Q=建筑热负荷，W ；V —储热水箱有效容积，m 3； C P =4180 J/(Kg ·℃)；ρ—水的密度，1×1000kg/m3；tend=60℃ —为白天集热结束时水箱内上限水温，( 最高可以取值80℃) ；Tst=30℃ 一水箱为夜晚供热时水箱内水的最低温度，（tst 最小可为30℃。
） 所以V=（115.12×106）/(125.4×106)=0.918m 3 ；最终Vo=V ×1.2=1.102m 3；取1100L 的水箱；5、辅助能源最小功率=1.3×50×40/1000=2.6KW(1.3倍~1.5倍采暖热负荷)6、(1)管道材料选用：联聚乙烯管(PE-XA); 加热管的管径按下式计算： D —加热管内径，m ； V —加热管内热媒流速，m/s 。
G —通过某根加热管的热媒流量，m ³/h ； Q —某根加热管所负担的热负荷 ，kW ；△t —热媒流过加热管的温降 ，℃对地板辐射供暖系统，一般选择内外直径为12/16mm 、16/20mm 的PE －XA 交联聚乙烯塑 料管较常用。
D=12/16mmG=0.86*2KW/30=0.0573m 3/h加热管内热媒流速v=0.0188G/D 2 即v=1436.32m/h=0.40m/s(2)选择管间距=200mm ， ()83600p end st C V t t Ac q Q ρη⋅⋅⋅-=⋅⋅-⨯⨯()st end p t t C Q q Ac V -⋅⋅⨯⨯-⋅⋅=ρη36008()21/0188.0V G D =tQ G ∆=/86.0。
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说明：设计原则太阳能集热循环出水管径要比进水管径大，保证截面积大10%--20%，直径大8%--10%。2、管道内介
Q=K*Ac
Q是集热器最大流量单位m³/h
K流量系数，，取值范围在0.01--0.02，单位L/㎡.S
Ac；集热器轮廓集热面积
•对于平板集热器和全玻璃真空管集热器，国内外普
•对于热管式和直流式真空管集热器，推荐采用 0.0
根据流量和流速计算管道直径；
•循环管路应按V = 0.2～0.5 m/s的设计流速选取其
•取热水管路应按V = 1.0 m/s的设计流速选取其管径
集热器面积㎡
流量系数0.0150.020.0150.020.0150.020.015
流量L/s0.60.80.91.21.21.61.5
流量m³/h2.162.883.244.324.325.765.4
流速m/s1111111
冷水管道直径mm28323439394544
热水管道直径mm30353743435048
英寸英寸毫米
外径
毫米
公称通径管螺纹铜 管
1′1寸DN25∮
DN″mm
1.2′寸2DN32∮
15
1/2″(4′)φ15
1.5′寸半DN40∮
20
3/4″(6′)φ22
2′2寸DN50∮
25
1″φ28
2.5′2寸半DN65∮76
321 1/4
″
φ35
3′3寸DN80∮89
401 1/2
″
φ42
4′4寸DN100∮114
50
2″φ54
5′5寸DN125∮
6′6寸DN150∮159
8′8寸DN200∮219
10′10寸DN250∮273
12′12寸DN300∮325
14′14寸DN350∮377
2″2分DN8∮
4″4分DN15∮
6″6分DN20∮
406080100
4dq
v
径大8%--10%。2、管道内介质流速控制在1m/s范围以内
玻璃真空管集热器，国内外普遍采用0.015～0.02 L/s•m2（以集热器吸热体面积进行计算）。
真空管集热器，推荐采用 0.007 L/s•m2（以集热器吸热体面积进行计算）
～0.5 m/s的设计流速选取其管径。 （）不过一般按照1M每秒设计
1.0 m/s的设计流速选取其管径。
0.020.0150.020.0150.020.0150.020.0150.02
21.82.42.12.82.43.22.73.6
7.26.488.647.5610.088.6411.529.7212.96
111111111
504855526055645968
565361576661706474
PP-R管PEX
管
镀锌
钢管
1 英寸=25.4毫米 =8英分
mmmmmm
1/2 是 四分(4英分) DN15
φ20φ16φ21
3/4 是 六分(6英分) DN20
φ25φ20φ27
GB/T50106-2001
φ32φ34
d500一般是指内径500mm，
φ40φ42
dn500公称直径500mm
φ50φ48
公称直径nominal diameter又叫平均外径，既不是外径，也不是内
φ63φ60
容器、管子或管件的标准化直径系列中的名义直径。例如公称直径
160180140100120
0.0150.020.0150.020.0150.020.0150.020.015
343.64.83.95.24.25.64.5
10.814.412.9617.2814.0418.7215.1220.1616.2
111111111
627168787081738476
687974867890809383
外径，既不是外径，也不是内径，但接近于内径，是在内径附近的一个数据，一般=内径+壁厚的平均值，公制mm为
中的名义直径。例如公称直径为DN100的钢管，其外径可能是108mm或114mm，内径则随壁厚而不同。一般公称直径常
200240260280300
0.020.0150.020.0150.020.0150.02
64.86.45.16.85.47.2
21.617.2823.0418.3624.4819.4425.92
1111111
87789081938396
9686998910291105
径+壁厚的平均值，公制mm为基准，称DN，它是我们计算用直径，反应的是管道的实际通水能力。
壁厚而不同。一般公称直径常为与管内径相近的某整数值。
300320340360