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1、1新能源科学与工程学院新能源科学与工程学院太阳能热利用原理与太阳能热利用原理与 计算机模拟课程设计计算机模拟课程设计学学 院：院： 新能源科学与工程学院 专业班级：专业班级： 太阳能光热技术及应用 学生姓名：学生姓名： 周杰 学学 号：号： 1103040028 指导教师：指导教师： 黎艳兵 实施时间：实施时间： 2013.11.182013.11.22 项目课程成绩：项目课程成绩： 2姓名姓名 周杰周杰 课程设计成绩课程设计成绩 评语：评语：指导教师（签名）指导教师（签名） 3摘 要我国拥有全球最大的太阳能热水器 （系统）生产能力，也是全球最大的太阳能热水器 系统的应用市场。本文对北京某个小
2、区进行设计，并太阳能集热器的使用进行了计算，去模拟，得出节能分析，合理的价格，对太阳能集热器的应用进行了，科学计算对其计算结果，做出合理的分析合理的解释。4目录一、数据参数、数据参数1、工程概括.52、参数设计.5二、集热器参数计算二、集热器参数计算1、热水系统负荷计算.62、集热器采光面积.73、设备选型.84、系统节能效益分析.10三、部件参数三、部件参数1、天气参数.132、集热器数据.133、水泵参数.144、温差控制器.145、水箱.156、调节阀.167、T 型阀.168、Water draw.169、绘图.17四、图像四、图像1、水泵消耗的电能.182、集热器的有用能.183、用
3、水温度.194、辅助加热消耗的能源.195一、数据参数一、数据参数 1、工程概括（1）北京某小区，北纬 3948，东经 117；内有 200人。（2）供热水时间 6 点到 22 点，热水温度 45，冷水温度15，每人每天用水量 40L。2、参数设计（1 1）气象参数）气象参数年太阳辐照量：水平面 5570.481MJ/,40倾角表面6281.993MJ/年平均日太阳辐照量：水平面，15.252MJ/,40倾角表面17.217MJ/年日照时数：2755.5h，年平均温度：11.5年太阳辐照量：水平面 5570.481MJ/,40倾角表面 6281.993MJ/年平均日太阳辐照量：水平面，15.2
4、52MJ/,40倾角表面17.217MJ/年日照时数：2755.5h，年平均温度：11.5（2 2）热水参数设计）热水参数设计日最高用水定额：100L/(人d）日平均用水定额：40L/（人d）设计热水温度：45设计冷水温度：156二、集热器参数计算二、集热器参数计算 1、热水系统负荷计算（1）总用水人数 200 人（2）系统设计日用热水量mqqrrd式中 设计日用水量，L/d;rdq最高日热水用水定额，100L/（人d） ；rqm用水计算单位数，200 人。则 20000L/drdq系统平均日用热水量mqQarw平均日用热水量，L/d；wQ日平均用水定额，40L/d；arq用水计算单位数，20
5、0 人。m则 =8000L/dwQ设计小时耗热量计算TttcmqKQrLrr hh3600)(设计小时耗热量，;hQW用水人数，200 人；m最高日热水用水定额人；rq/(100L)d水的比热容， ；ckgJ /(4187)热水温度，45；rt7冷水温度，15，地下水温度；Lt热水密度，近似取；rLkg /1小时变化系数，4.8；hK每日使用时间，24h；T即 139567WhQ2、集热器采光面积（1）)1 ()(LcdTLendrw JfttcQAc 直接系统集热器采光面积，；cA平均日用水量，8000L/d;wQc 水的比热容，4.187kJ/(） ；热水密度，近似取 1/L；r贮水箱内水
6、的终止温度，45；endt冷水温度，15；Lt年平均集热器倾角表面年平均日辐照量TJ17217kJ/；太阳能保证率， =0.5；ff管道及贮水箱的热损失率，0.2；L太阳能集热器的全日集热效率。cd（2）归一化温差GttXai)( 式中 集热器入口温度, ；it2053)( 2 3LLendL itttftt北京年平均日室外空气温度，15；at8年平均日太阳辐照度，W/;GYT SJG6 . 3年平均每日的日照小时数，7.5h;YS即：G=638W/则归一化温差 X=0.0078/W；即计算出集热器面积 Ac=67.5，由于集热器每块面积是2，则集热器面积应为 68；3、设备选型（1）集热器的
7、选取集热器面积：22m集热器的使用寿命：15 年；集热器品牌：LMDK-平板太阳能集热器；集热器价格：1500 元集热器连接方式：串联集热器基本参数瞬时效率：0.7玻璃透射率：92%热功率：1500W热损系数：3.0%水箱体积：250L外形尺寸：2015101580吸收率：95%，发射率：5%9（2）贮热水箱按每平方米太阳能集热器采光面积对应 75L 贮热水箱容积确定：水箱的有效容积 crAV75210. 5m水箱使用寿命：15 年辅助热源为电加热，按容积式换热器考虑。其贮热量应保证系统用户 90min 设计小时耗热量计算，即=Q662.7536090hQMJLttcQVLendr6000)(
8、辅助加热量：)(163. 1Lrr hgttTVQQ辅助加热器的设计小时工热量，;gQW设计小时耗热量，139567;hQW热水密度，近似取；Lkg /1有效贮热容积系数，0.85设计小时耗热量持续时间，4h；T热水温度，45；rt冷水温度，15。Lt即 95082.25gQW电加热的效率按 95%考虑，则电加热的加热量为95082.25/0.95=100086.58W辅助热源价格：电价 0.49 元/)(hkW （3）水泵：热水系统循环泵热水系统的循环流量为，水泵扬程考虑循环水量通过hL/34010配水管个会水管的水头损失，计算得：。OmHH210水泵寿命：15 年水泵品牌：威乐热水循环泵
9、PH-1500Q(380v/50h)水泵价格：2000 元（3）控制器：温差控制器控制器品牌：温差控制器温差控制器 LC-215B+LC-215B+电源电压及功耗：220VAC/50Hz;功率损耗: 2 2 0 V A C 4W温度测量范围：-20+140;温差控制器寿命：15年价格：1000元（4 4）水管：PPRPPR 管管4、系统节能效益分析太阳热水系统总增加投资6万元。（1）太阳能系统的年节能量cdcAinsaveJAQ)1 ( 太阳能集热系统提供的有用热量，；saveQMJ间接系统的太阳能集热器面积，39；inA2m)1 (hxhxCLR cINAUAUFAA间接系统集热器总面积，；
10、inA2m直接系统集热器总面积，；CA2m集热器总热损系数，4.2LRUF2/(mW)11换热器传热系数，2500hxU2/(mW)间接系统换热器换热面积，1.5hxA2m=74CA2m太阳能集热器采光表面上的年太阳辐照量，AJ5964.229MJ/；2m太阳能集热器的全日集热效率，0.62；cd管路和水箱的热损失率，0.25c即 =205230MJsaveQ去电加热设备的效率为95%，太阳能热水系统的年节能量ssavee sQCQ3600308.29太阳能热水系统的年节能量，MJ；sQ辅助热源系统的工作效率，0.95；s我过单位供电煤耗，；eC)/(349hkWg即 613801MJsQ(2
11、)寿命期内太阳能热水系统的总节能费用ddcsADJACQPISAV)()()11(11edde edPIn SAC系统寿命期能总节省费用，元：PI折现系数；d5年以上银行贷款利率5.94%e年燃料价格上涨率，1%12N分析节省费用年限，15年PI=10.353常规能源热价，效率95%热价0.14元/MJCC太阳能热水系统总增加投资，6.0万元dADJ维修费用占总增加投资1%174396MJsQ15年内节省 SAV=10.8万元13三、部件参数三、部件参数 1、天气参数Parameter1Data Reader Mode2-3Sky model for diffuse radiation4-4Tracking mode1-Input1Ground reflectance0.3-2Slope of surface40degrees3Azimuth of surface0.0degrees 2、集热器数据Parameter1Number in ser
