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太阳能系统在铁岭某酒店的设计及应用

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摘要：介绍了太阳能集中热水供应系统，在医院住院楼的应用，对太阳能储热系统、换热系统的设计及经济技术比较进行了阐述。

关键词：太阳能集热系统集热器储热水箱太阳能换热系统全玻璃真空集热管

0引言

随着国民经济的高速发展，人民生活水平的快速提高，居民对生活舒适性的要求日益增高，在使用生活热水方面尤为突出。太阳能作为可再生清洁能源已经越来越广泛用于人民生活中。本文就太阳能集中热水系统在酒店的设计及应用做以总结，与同行共同探讨。

1太阳能热水系统组成

太阳能热水系统是利用“温室效应”原理，将太阳辐射能转变为热能，并将热量传递给工作介质从而获得热水的供热系统。太阳能热水系统由太阳集热器、贮热水箱、循环泵、辅助热源、控制系统和相关附件组成。

2太阳能热水系统的确定

太阳能热水系统的系统设计应遵循节水节能、经济应用、安全简便的原则。从节水节能考虑，必须设置保温措施；从使用功能考虑，目前最应解决的是冷热是系统压力平衡的问题，优先选用承压式系统；从建筑美观考虑，优先选用分离式系统；从水质卫生考虑，优先选用间接式系统。

3太阳能设计参数

3.1气象参数年太阳辐照量：水平面4781.46MJ/m2，41°倾角表面5466.63MJ/m2；年日照时数：2555.0h；年平均日照时数：7.0h；年平均温度：8.6℃；年平均日太阳辐照量：水平面13.09MJ/m2，41°倾角表面14.98MJ/m2。

3.2热水设计参数日最高用水定额：150L/（床位·d）；日平均用水定额：取日最高用水定额的50%，75L/（床位·d）；设计热水温度：60℃；设计冷水温度：10℃。

3.3太阳集热器性能参数集热器类型：平板集热器；集热器规格：2000mm×3000mm（长×宽）。

4工程概况

4.1建筑说明本工程位于铁岭市，酒店共十层，一层商铺及酒店大堂，二层至三层为酒店配套，四至十层为客房。

4.2生活热水供应酒店四层至十层为客房，采用太阳能热水集中式供水系统，间接式系统，24小时全日供应热水，太阳集热器安装在屋面，水箱等设备安装在专用的设备机房内，辅助热源为电加热，放置在供热水箱内。

5热水系统负荷计耗热量计算

5.1用水人数共525床位。

5.2系统日耗热量、热水量计算

5.2.1系统日耗热量按公式（1）计算确定

Qd=mqrC(tr-tL)ρ/86400（1）

式中Qd——日耗热量，W；m——用水计算单位数qr—热水用水定额，（L/cap·d）；C——水的比热容，C=4187J/（kg·℃）；ρ——热水密度，kg/L；tr——热水温度，tr=60℃；tL——冷水温度；经计算Qd=187570W。

5.2.2系统设计日用热水量：qrd=mqr=78750L/d

式中qrd—日用水量，（L/d）

5.2.3系统平均日用热水量

qra=75L/（床位·d）

QW=mqra=39375L/d

式中qra——日平均用水定额，L/（床位·d）；qw——平均日用水量，L/d。

5.3设计小时耗热量计算

Qh=KhmqrC(tr-tl)pr/86400

=qrh*C(tr-tl)pr/3.6

=896334W

=896KW

式中Qh——设计小时耗热量，W；Kh——小时变化系数。

6太阳能集热系统的设计

在间接式太阳能热水系统中，由于太阳能热水系统仅作为热源使用，必然损耗一部分热量，造成热效率下降。因此在获得相同水温的情况下，采用间接式系统需要布置比直接式系统更多的集热器。间接系统的集热器总面积可按下式计算：

AIN=AC·(1+FRUL·AC/Uhx·Ahx)

式中AIN——间接系统集热器总面积，m2；AC——直接系统集热器总面积，m2；FRUL——集热器总热损系统，W/m2·℃，平板型集热器取4～6，真空管集热器取1～2，具体数值要根据集热器产品的实际测试结果而定；Uhx——换热器传热系统，W/㎡·℃；Ahx——间接系统换热器面积，m2。

根据计算共选择132块集热器，实际集热面积为470m2。

根据换热器面积，在酒店可利用的屋面上布置太阳能集热器阵列。实际工程总由于屋面的面积有限，可利用的面积不能布置下所需的太阳能集热器。设定屋面集热器的出水温度为T1，太阳能储热水箱出水温度为T2，采用定温放水+温差联合循环的循环模式。利用集热器出口的温控元件检测出口温度T1，当T1达到设定温度时，电磁阀自动打开，利用冷水将集热系统中的热水顶入储热水箱；系统利用感温元件对集热器出口温度T1与储热水箱的温度T2进行感应、比较、分析，当温差达到设定值时，系统开始循环。采用定温补水+低水位补水+定时补水。定温补水：即当集热器的出口温度T1低于设定温度时关闭电磁阀，低水位补水，如水位低于最低水位点1/5时，生活冷水强制从集热器补入储热水箱。