太陽(yáng)能熱利用原理

1、新能源科學(xué)與工程學(xué)院太陽(yáng)能熱利用原理與計(jì)算機(jī)模擬課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 新能源科學(xué)與工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 太陽(yáng)能光熱技術(shù)及應(yīng)用 學(xué)生姓名： 周杰 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 黎艷兵 實(shí)施時(shí)間： 2013.11.182013.11.22 項(xiàng)目課程成績(jī)： 姓名 周杰 課程設(shè)計(jì)成績(jī) 評(píng)語(yǔ)： 指導(dǎo)教師（簽名） 摘 要我國(guó)擁有全球最大的太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）生產(chǎn)能力，也是全球最大的太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)的應(yīng)用市場(chǎng)。本文對(duì)北京某個(gè)小區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并太陽(yáng)能集熱器的使用進(jìn)行了計(jì)算，去模擬，得出節(jié)能分析，合理的價(jià)格，對(duì)太陽(yáng)能集熱器的應(yīng)用進(jìn)行了，科學(xué)計(jì)算對(duì)其計(jì)算結(jié)果，做出合理的分析合理的解釋。目錄一、數(shù)據(jù)參數(shù)1、工程概括.52、參數(shù)

2、設(shè)計(jì).5二、集熱器參數(shù)計(jì)算1、熱水系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算.62、集熱器采光面積.73、設(shè)備選型.84、系統(tǒng)節(jié)能效益分析.10三、部件參數(shù)1、天氣參數(shù).132、集熱器數(shù)據(jù).133、水泵參數(shù).144、溫差控制器.145、 水箱.156、調(diào)節(jié)閥.167、T型閥.168、Water draw.169、繪圖.17四、圖像1、水泵消耗的電能.182、集熱器的有用能.183、用水溫度.194、輔助加熱消耗的能源.19一、數(shù)據(jù)參數(shù)1、工程概括（1）北京某小區(qū)，北緯3948，東經(jīng)117；內(nèi)有200人。（2）供熱水時(shí)間6點(diǎn)到22點(diǎn)，熱水溫度45，冷水溫度15，每人每天用水量40L。2、參數(shù)設(shè)計(jì)（1）氣象參數(shù)年太陽(yáng)輻照量：水

3、平面5570.481MJ/,40傾角表面6281.993MJ/年平均日太陽(yáng)輻照量：水平面，15.252MJ/,40傾角表面17.217MJ/年日照時(shí)數(shù)：2755.5h，年平均溫度：11.5年太陽(yáng)輻照量：水平面5570.481MJ/,40傾角表面6281.993MJ/年平均日太陽(yáng)輻照量：水平面，15.252MJ/,40傾角表面17.217MJ/年日照時(shí)數(shù)：2755.5h，年平均溫度：11.5（2）熱水參數(shù)設(shè)計(jì)日最高用水定額：100L/(人d）日平均用水定額：40L/（人d）設(shè)計(jì)熱水溫度：45設(shè)計(jì)冷水溫度：15二、集熱器參數(shù)計(jì)算1、熱水系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算（1）總用水人數(shù)200人（2）系統(tǒng)設(shè)計(jì)日用熱水量式

4、中 設(shè)計(jì)日用水量，L/d; 最高日熱水用水定額，100L/（人d）； m用水計(jì)算單位數(shù)，200人。則 20000L/d系統(tǒng)平均日用熱水量 平均日用熱水量，L/d； 日平均用水定額，40L/d； 用水計(jì)算單位數(shù)，200人。則 =8000L/d設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量計(jì)算 設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量，; 用水人數(shù)，200人； 最高日熱水用水定額人； 水的比熱容，； 熱水溫度，45； 冷水溫度，15，地下水溫度； 熱水密度，近似取； 小時(shí)變化系數(shù)，4.8； 每日使用時(shí)間，24h；即 W2、集熱器采光面積（1） 直接系統(tǒng)集熱器采光面積，； 平均日用水量，8000L/d; c 水的比熱容，4.187kJ/(）； 熱水密度，近

5、似取1/L； 貯水箱內(nèi)水的終止溫度，45； 冷水溫度，15； 年平均集熱器傾角表面年平均日輻照量17217kJ/； 太陽(yáng)能保證率， =0.5； 管道及貯水箱的熱損失率，0.2； 太陽(yáng)能集熱器的全日集熱效率。（2）歸一化溫差式中 集熱器入口溫度, ； 北京年平均日室外空氣溫度，15； 年平均日太陽(yáng)輻照度，W/;年平均每日的日照小時(shí)數(shù)，7.5h;即：G=638W/則歸一化溫差X=0.0078/W；即計(jì)算出集熱器面積Ac=67.5，由于集熱器每塊面積是2，則集熱器面積應(yīng)為68；3、設(shè)備選型（1）集熱器的選取集熱器面積：2集熱器的使用壽命：15年；集熱器品牌：LMDK-平板太陽(yáng)能集熱器；集熱器價(jià)格：1

6、500元集熱器連接方式：串聯(lián)集熱器基本參數(shù)瞬時(shí)效率：0.7玻璃透射率：92%熱功率：1500W熱損系數(shù)：3.0%水箱體積：250L外形尺寸：2015101580吸收率：95%，發(fā)射率：5%（2）貯熱水箱按每平方米太陽(yáng)能集熱器采光面積對(duì)應(yīng)75L貯熱水箱容積確定：水箱的有效容積 水箱使用壽命：15年輔助熱源為電加熱，按容積式換熱器考慮。其貯熱量應(yīng)保證系統(tǒng)用戶90min設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量計(jì)算，即=輔助加熱量：輔助加熱器的設(shè)計(jì)小時(shí)工熱量，;設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量，;熱水密度，近似??；有效貯熱容積系數(shù)，0.85設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量持續(xù)時(shí)間，4h；熱水溫度，45；冷水溫度，15。即 95082.25電加熱的效率按95%考慮

7、，則電加熱的加熱量為95082.25/0.95=.58輔助熱源價(jià)格：電價(jià)0.49元/（3）水泵：熱水系統(tǒng)循環(huán)泵熱水系統(tǒng)的循環(huán)流量為，水泵揚(yáng)程考慮循環(huán)水量通過(guò)配水管個(gè)會(huì)水管的水頭損失，計(jì)算得：。水泵壽命：15年水泵品牌：威樂(lè)熱水循環(huán)泵PH-1500Q(380v/50h)水泵價(jià)格：2000元（3） 控制器：溫差控制器控制器品牌：溫差控制器 LC-215B+電源電壓及功耗：220VAC/50Hz;功率損耗:220VAC4W溫度測(cè)量范圍：-20+140;溫差控制器壽命：15年價(jià)格：1000元（4） 水管：PPR管4、系統(tǒng)節(jié)能效益分析太陽(yáng)熱水系統(tǒng)總增加投資6萬(wàn)元。（1） 太陽(yáng)能系統(tǒng)的年節(jié)能量太陽(yáng)能集熱系

8、統(tǒng)提供的有用熱量，；間接系統(tǒng)的太陽(yáng)能集熱器面積，39；間接系統(tǒng)集熱器總面積，；直接系統(tǒng)集熱器總面積，；集熱器總熱損系數(shù)，4.2換熱器傳熱系數(shù)，2500間接系統(tǒng)換熱器換熱面積，1.5=74太陽(yáng)能集熱器采光表面上的年太陽(yáng)輻照量，5964.229MJ/；太陽(yáng)能集熱器的全日集熱效率，0.62；管路和水箱的熱損失率，0.25即 =MJ去電加熱設(shè)備的效率為95%，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的年節(jié)能量太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的年節(jié)能量，MJ；輔助熱源系統(tǒng)的工作效率，0.95；我過(guò)單位供電煤耗，；即 MJ(2) 壽命期內(nèi)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的總節(jié)能費(fèi)用SAC系統(tǒng)壽命期能總節(jié)省費(fèi)用，元：PI折現(xiàn)系數(shù)；d5年以上銀行貸款利率5.94%e年燃

9、料價(jià)格上漲率，1%N分析節(jié)省費(fèi)用年限，15年P(guān)I=10.353常規(guī)能源熱價(jià)，效率95%熱價(jià)0.14元/MJ太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)總增加投資，6.0萬(wàn)元DJ維修費(fèi)用占總增加投資1%MJ15年內(nèi)節(jié)省 SAV=10.8萬(wàn)元三、部件參數(shù)1、天氣參數(shù)Parameter1Data Reader Mode2-3Sky model for diffuse radiation4-4Tracking mode1-Input1Ground reflectance0.3-2Slope of surface40degrees3Azimuth of surface0.0degrees2、集熱器數(shù)據(jù)Parameter1Number

10、 in series10-2Collector area68m23Fluid specific heat4.190KJ/kg.K4Efficiency mode1-5Tested flow rate40.0kg/hr.m26Intercept efficiency0.80-7Efficiency slope13.0KJ/hr.m2.K8Efficiency curvature0.05KJ/hr.m2.K29Optical mode 22-101st-order IAM0.2-112nd-order IAM0-Input1Inlet temperature15.0C2Inlet flow rat

11、e500/hr3Ambient temperature15C3、水泵參數(shù)Parameter1Rated flow rate500/hr3Rated power1000KJ/.KInput1Inlet fluid temperature15.02Inlet fluid flow rate500/hr4、溫差控制器Parameter2High limit cut-out100.01Upper input temperature Th20.0Input2Lower input temperature Tl15.03Monitoring temperature Tin20.05Upper dead b

12、and DT10.0Temp.Difference6Lower dead band T2.0Temp.Difference6、 水箱Parameter2Tank volume65Tank loss coefficient (-)-3.0KJ/hr.m2.K6Height of node-10.6m7Height of node-20.6m8Height of node-30.6m9Height of node-40.6m10Height of node-50.6m11Height of node-60.6m12Auxiliary heater mode1-13Node containing h

13、eating element 11-14Node containing thermostat 11-15Set point temperature for element 145.016Dead band for heating element 15.0delta17Maximum heating rate of element 19000KJ/hr25Boiling point100Input5Environment temperature15.06、調(diào)節(jié)閥Input1Inlet temperature20.02Inlet flow rate500/hr3Heat source temper

14、ature55.04Set point temperature457、T型閥Input1Temperature at inlet 1502Flow rate at inlet 1500/hr3Temperature at inlet 2504Flow rate at inlet 2500/hr8、Water drawParameter1Initial value of time0hr2Initial value of function0.0/hr3Time at point-16hr4Water draw at point -10.0/hr5Time at point-26hr6Water draw at point -2500/hr7Time at point-322hr8Water draw at point -3500/hr9Time at point-422hr10Water draw at point -42.5/hr9、繪圖Parameter1Nb. of left-axis variables2-2Nb. of right-axis variables2-3Left axis minimum0.0-4Left axis maximum150.0-5Right axis minimum0.0-6Right axis maximum100