1、太陽能熱水供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與防過熱的探討106低溫建筑技術(shù)20O9年第6期(總第132期)太陽能熱水供給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與防過熱的探討孔德騫,金瑋濤(哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院.哈爾濱150090)【摘要】從設(shè)計(jì)角度介紹了太陽能熱水系統(tǒng)的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)原那么,通過對熱水用量和日照輻射吸收量的分析確定太陽能熱水系統(tǒng)中集熱面積計(jì)算的根本方法,并提出了設(shè)置儲熱水箱和熱平衡水箱解決日照豐富季節(jié)太陽能熱水系統(tǒng)水溫過熱問題的方法.【關(guān)鍵詞】太陽能;集熱器;集熱面積;儲熱水箱【中圖分類號】TU822.1【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】10016864(2OO9)O60106020引言目前我國民用建筑的整體舒適度低于世界興旺國

2、家水平,但建筑能耗卻占全國能源消費(fèi)總量25%以上,隨著近年來我國經(jīng)濟(jì)快速開展和人民生活水平不斷提高,生活熱水供應(yīng)正逐漸成為城市公共建筑和住宅建筑必須具備的功能設(shè)施,這就更加快了建筑能耗的大幅增長.因此,除了提倡節(jié)能保護(hù)現(xiàn)有不可再生能源外,還須盡快提高新能源和可再生能源的應(yīng)用比例.太陽能是一種永不枯竭的綠色能源,有很好的經(jīng)濟(jì)性,環(huán)保性,由于太陽能分散,能流密度低的特點(diǎn),在太陽能熱利用領(lǐng)域中用以生產(chǎn)低溫?zé)崴奶柲軣崴b置在技術(shù)上最成熟,應(yīng)用也最廣泛.1太陽能熱水系統(tǒng)的特點(diǎn)和應(yīng)用原那么太陽能熱水系統(tǒng)與常規(guī)熱水系統(tǒng)最大不同是:太陽能作熱量是按照最大時計(jì)算,而太陽能熱水系統(tǒng)耗熱量是按照日耗熱量計(jì)算.太

3、陽輻照量隨地理位置,季節(jié),天氣情況及集熱器設(shè)置位置,角度均有不同且發(fā)生變化.所以,太陽能集熱量的大小與當(dāng)?shù)氐奶栞椪斩群蜌夂驐l件密切相關(guān),必須依據(jù)多年氣象輻射資料和氣象資料作為參數(shù),來作為確定太陽能集熱量的計(jì)算條件.太陽能輻射強(qiáng)度和fl照時間確實(shí)定,應(yīng)以?中國氣象輻射資料年冊?為依據(jù),如表1.表1設(shè)計(jì)所在地各月的輻照度與太陽能吸收量情況太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì),首先應(yīng)考慮工程是否位于太陽能資源豐富的地區(qū).太陽能的保證率一般取50%一90%范圍,太陽輻照資源好的地區(qū)取值高,太陽輻照資源差的地區(qū)取值性,對于常年使用,標(biāo)準(zhǔn)要求較高的建筑的太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)輔助加熱設(shè)施,在極端惡劣的天氣條件下,輔助加熱設(shè)施

4、能夠提供所需的大局部熱量.太陽能系統(tǒng)雖然節(jié)約能源,但由于常常需要輔助加熱設(shè)施,初投資會大于常規(guī)能源.投資能力越大,太陽能的保征熱能力可減少輔助加熱設(shè)施負(fù)荷,提高太陽能利用率,適當(dāng)能集熱面積和儲熱系統(tǒng)時,投資回收年限是重要影響因素.2熱水負(fù)荷確實(shí)定在設(shè)計(jì)中首先應(yīng)確定熱水日用量,根據(jù)太陽能不穩(wěn)定性的特點(diǎn),單純依靠太陽能保證全年每一天生活熱水用量顯然不適宜,因?yàn)樽罡呷赵谝荒曛谐霈F(xiàn)次數(shù)不很多,所以熱水負(fù)荷不必嚴(yán)格按GB500152003,?建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?中給出的最高日用水定額確定,如按此情況確定,系統(tǒng)集熱面積過大,日照充足季節(jié)水溫過高,需放掉局部熱水補(bǔ)充冷水,不利氣候:陰天和冬季日照時間最短季

5、節(jié),通常太陽能熱水系統(tǒng)配備輔助加熱設(shè)施,所以太陽能熱水系統(tǒng)的熱水負(fù)荷可2003,?建筑給水排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?推薦的熱水供給溫度為60,水溫高于65時,會降低使用平安性,增大系統(tǒng)熱損耗;而儲水溫度低于55時,不易殺死滋生在溫水中的各種細(xì)菌,尤其是軍團(tuán)菌類細(xì)菌,水溫如常期在3540之間,那么易造成細(xì)菌大量繁殖.在設(shè)計(jì)中建議水溫5560為宜,另外可利用晴好天氣制備7075高溫?zé)崴ㄆ趯φ麄€系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制大流量循環(huán)(熱定額下限值或最高日用水量的6o%70%計(jì).3太陽能熱水系統(tǒng)集熱面積確實(shí)定按計(jì)算熱水負(fù)荷量計(jì)算出平均日熱水的需熱量與系統(tǒng)的散熱量總和為集熱總量.再根據(jù)集熱總量,太陽能保證孔德騫等:太陽能熱水供給

6、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與防過熱的探討l07率,集熱器的性能,集熱器單位面積的集熱量來計(jì)算出太陽果以冬季太陽輻射量為依據(jù)來認(rèn)定太陽能保證率,可能由于冬季太陽輻射量少,按此條件造成集熱面積過大,夏季出現(xiàn)射量這依據(jù),那么在其它季節(jié)集熱量缺乏不滿足使用,特別是為對應(yīng)月份所需太陽能集熱面積,系列2為設(shè)計(jì)太陽能集熱面積.表2所需太陽能集熱面積90o7005o0300lo00直接式太陽能熱水器的總集熱面積計(jì)算Ad=Q?f/【叩odX(11)J式中,A為直接換熱系統(tǒng)太陽能集熱器總面積,m2;Q為系統(tǒng)設(shè)計(jì)日平均需熱量,kJ;f為太陽能保證率,無量綱,根據(jù)地區(qū)太陽能資源等情況取0.40.9;為設(shè)計(jì)Et太陽輻照量,kJ;為集熱器

7、設(shè)計(jì)月平均集熱效率;為管路及貯熱水箱熱損失率,一般取0.100.20.間接式太陽能集熱系統(tǒng)集熱器總面積的計(jì)算Am=Ad【1+(Ad),(Ah)J式中,A為間接式系統(tǒng)集熱器總面積,;A為直接式系統(tǒng)集熱器總面積,m2;U為集熱器熱損失系統(tǒng),W,rn2?;為換熱器熱損失系統(tǒng),W,m2?qC;A為熱交換器換熱面積,m2.4系統(tǒng)貯熱確實(shí)定及防過熱問題探討太陽能熱水系統(tǒng)熱源不穩(wěn)定,太陽輻照強(qiáng)度與熱水供給量隨時間變化曲線不吻合,要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定熱水供給,需設(shè)置貯積()必須與太陽能集熱面積合理匹配,貯熱容積過大,水溫難以上升;貯熱容積過小,夏季易發(fā)生超溫,影響供水安全.另外貯熱容積與輔助加熱也有關(guān)聯(lián),貯熱容積越大,

8、所需輔助加熱量越少.最經(jīng)濟(jì)的貯熱方式是設(shè)置貯熱水箱,其具有儲熱量大,溫度,同時防止供水過熱,在設(shè)計(jì)中宜設(shè)兩個水箱:一個為高溫水箱,一個為熱平衡水箱,見圖l.1一高溫水箱2熱平衡水箱3一集熱循環(huán)泵4一太陽能集熱器5一水箱熱循環(huán)泵6一感溫控制器7一自力溫控閥8遙控浮球閥圖】熱水箱集熱,循環(huán)原理圖兩個水箱容積之和為輻照度最高日設(shè)計(jì)集熱面積集熱量可將冷水加熱至70的總水量(),高溫水箱容積為l1月平均日輻照度集熱器可將冷水加熱至40C的水量().儲熱水箱總有效容積Vz=1.1Q儲,c.p(t一tI)(f)式中,Q儲為集熱器最高日將冷水加熱至70的集熱量,Q儲=Q.一9+Q3,砌;Q為每日所需熱量(系統(tǒng)

9、平均日需熱量),MJ;為集熱器高效集熱之前(上午lO:00以前)使用熱水帶走的熱量,;為每日的總熱損耗,MJ;c為水的定壓比熱容(c=4.187kJ,lcg?);p為熱水密度,L;tl為冷水計(jì)算溫度,;t為熱水計(jì)算溫度(取70C),.高溫水箱的有效容積=Q儲lIc.ID(t,一t1)(1)108低溫建筑技術(shù)2OO9年第6期(總第132期)夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能思考梁靜(上海三凱建設(shè)監(jiān)理.上海200002)【摘要】分析了夏熱冬冷地區(qū)的環(huán)境氣候和居住建筑能耗特征,從居住區(qū)規(guī)劃與設(shè)計(jì),建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu),采暖,通風(fēng)與空調(diào)節(jié)能等方面指出了夏熱冬冷地區(qū)居住建筑的節(jié)能措施.【關(guān)鍵詞】夏熱冬冷地區(qū);居住建筑;建

10、筑節(jié)能;節(jié)能措施【中圖分類號】TU201.5【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B【文章編號】10016864(2021)060108020引言湖南地處我國東南腹地,長江中游,夏季酷熱,冬季陰冷熱工性能差,炎夏和寒冬室內(nèi)熱環(huán)境質(zhì)量惡劣,采暖,空調(diào)能源利用效率低,建筑能耗己達(dá)全省能源消耗總量的27.6%.1夏熱冬冷地區(qū)氣候特點(diǎn)GB5017693,?民用建筑熱工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?中,將全國劃分為五個熱工氣候分區(qū),即嚴(yán)寒地區(qū),寒冷地區(qū),夏熱冬冷地地區(qū)氣候條件的顯著特點(diǎn)是夏季炎熱,冬季寒冷,春季雨水多濕度大.度為253O,每年日平均氣溫高于35的的酷熱天氣,多達(dá)45d.最熱月一般為每年8月,l4:0o時的平均氣溫在3l33.而室內(nèi)

11、溫度一般又高于室外12,全天無涼爽時能消散,氣溫仍居高不下.冬季寒冷,潮濕,最冷月平均氣溫為5812,日最低氣溫低于1O霾.由于潮濕,水汽從人體中吸收熱量,因而陰涼寒冷.由于地表水資源豐富,環(huán)境濕度常年保持在60%85%左右.夏季氣溫高,晝夜溫差小,氣壓低,濕度大,人體熱量難以排出,揮發(fā),使人感到悶熱難受;冬季氣溫低,濕度大,讓人感到陰涼寒冷.2夏熱冬冷地區(qū)居住建筑節(jié)能措施夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點(diǎn)是冬季濕冷,夏季炎熱,全年區(qū)住宅建筑的節(jié)能不但要考慮冬季保溫,還要考慮夏季隔熱,同時還不能無視春秋過渡季節(jié)的通風(fēng)問題.建設(shè)節(jié)能居住建筑不等于節(jié)能技術(shù)的堆積和羅列,采用了保溫隔熱材料,安裝了中空玻璃窗,使

12、用了太陽能熱水器不等于實(shí)現(xiàn)了建筑節(jié)能,需要從居住區(qū)規(guī)劃,建筑設(shè)計(jì),材料設(shè)備選擇,施工安裝到運(yùn)行管理等各個環(huán)節(jié)綜合考慮.影響居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)的因素很多,主要因素有建筑體形,朝向,日照間距,窗墻面積比,室內(nèi)平面布置設(shè)計(jì)等,另外陽臺底部的處理,外墻顏色等因素也都直接或間接地影響建筑物的節(jié)能效果.居住區(qū)規(guī)劃時,建筑排列可采用錯位布置,便于夏季的東南風(fēng),使得每一棟居民樓都具有良好的通風(fēng),相互不產(chǎn)生采取南偏東15o傾斜布置,減小建筑的日照間距.同時,以計(jì)算機(jī)日照軟件驗(yàn)證El照間距,盡量地在滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的同時減小建筑間距疏導(dǎo)通風(fēng).的集熱量,MJ;t為熱水計(jì)算溫度(取40),.集熱時高溫水箱與集熱器循環(huán),當(dāng)高溫水箱高位水溫高于60時,兩水箱問連通管上熱平衡水泵開啟,高溫水箱向水時兩個水箱聯(lián)合工作,兩水箱出水管連接處設(shè)自立式溫控閥控制高溫水箱出水量,出水溫度高于55時,調(diào)小高溫水箱出水管控制閥;出水溫度低于45時調(diào)節(jié)熱平衡水箱出水管控制閥開啟量,冬季水溫低時關(guān)閉熱平衡水箱,保存高溫水箱工作,日照不夠時啟動輔助加熱.對于長期無人用水或用水量很小時及集熱系統(tǒng)循環(huán)泵發(fā)生故障不能運(yùn)行時,將導(dǎo)致超溫現(xiàn)象,需設(shè)置超溫報(bào)警裝置.為防止?fàn)C傷事