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平板太阳能热力系统在重庆规模化技术应用

分类:技术支持 标签: 2016年11月19日 下午 9:47

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关键词 中小学太阳能 空气能热水系统
0前言
鹏桑普中标的重庆市云阳县36所中小学太阳能与空气源热泵相结合的热力系统工程近日全部完工(项目编号YYZFCG-G201256)。该项目总投资798万元,投入太阳能集热器5064m2,日总供热水量553m3,满足51345人用水,是平板太阳能热力系统在重庆可再生能源示范县(云阳县)的第一次规模化应用。
1.项目概况
项目名称:云阳县36所中小学太阳能+空气源热泵热水中央工程;
项目地址:云阳县城区、各个乡镇;
学生宿舍楼多为20世纪90年代的建筑,房屋结构多为砖混结构。
2.重庆地区气候情况
参考:重庆地区气象资料和《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》)
3.太阳能设备选型设计说明
3.1太阳能集热器面积选型设计计算
根据最高日用水量[kg/(人•d)]、总人数、日总水量(t/d),可根据公式(1)、(2)、(3)、(4)、(5)得出所需集热器面积。太阳能集热器热效率计算参数(计算方法见:民用建筑太阳能热水系统工程技术手册);储水箱内水的终止温度te和水的初始温度tL参考规范选取,分别为55℃和15℃。
集热器进口温度ti的确定:
ti=tL/3+te×2/3=15/3+55×2/3=41.7℃
平均日太阳能辐射度:
G=JT/(SY×3600)=8669×103/(3×3600)=802.7W/m²
归一化温差:
T=(ti-ta)/G=(41.7-18.3)/802.7=0.029W/(m²•℃)
则该工程中太阳能集热器全日集热效率为:

式中:
te—热水温度,℃;
tL—冷水温度,℃;
ta—重庆市的年平均气温,℃:
JT—平均日太阳辐射量,J;
SY—年平均日照小时数,h。
该项目选用平板太阳能集热器,每块集热器面积2m2,集热器瞬时效率截距为0.757。
3.2直接加热系统集热面积计算
太阳能热力系统的规模:是按照温差比较强制自动循环技术的太阳能集热器,并以GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》国家标准为依据,确定设计太阳能热力系统的规模。
直接加热系统集热器面积的计算:
式中:
Ac—直接系统集热器总面积,m2;
Qw—日均用水量,kg;
Cw—水的定压比热容,4.1868kJ/(kg•℃);
tend—贮热水箱内水的设计温度55℃
ti—水的初始温度,18℃;
f—太阳能保证率,40%;
JT—正南朝向,倾角为云阳当地纬度的平面上平均日太阳辐照量,11530KJ/(m²•a)(集热器角度30º);
ηcd—太阳能集热器年平均集热效率63.5%;
ηL—管路及贮水箱的热损失率;根据所采取的保温方式,取20%。
若有学生100人,每人每天供热水50L,每天热水使用总量为5000kg,需要安装集热器面积为:

=5000×4.1868×(55-18)×0.4/11530×0.635×(1-0.2)
=52.9m2
集热器产水量=5000kg/52.9m2=95kg/m2。根据太阳能集热面积的选型设计计算,年平均集热器产热水量为95L/m2;在实际中,考虑冬、春季节,能最大可能的利用太阳能,实际集热器配水量按85L/m2计算。
4.辅助热源设计配置
4.1空气源热泵制热功率按系统热负荷计算
系统热负荷:Q=V﹒c(tr-tL)k/3612[kJ/(kW﹒h)]
式中:
Q—系统热负荷,kW﹒h;
V—设计热水量,m3;
c—水的比热容,取4.2kJ/(kg﹒℃);
tr—设计热水温度,℃;
tL—自来水补水温度,℃;
k—考虑水系统热的安全系数.取1.05~1.20。
4.2热泵机组的制热功率确定
热泵机组的制热功率确定W=Q/T
式中:
W—名义工况下机组制热量,kW;
Q—系统负荷,kW•h;
T—名义工况下设计运行时间,h,一般取10~16h。
根据国家标准及厂家提供的规格型号,配置各个系统的空气源热泵机组。
4.3云阳县各个中学设备理论配置
学生用水按每人每天50L热水配置,云阳县36所中、小学,住宿学生总人数为52637人,每人每天配热水50L,共需要热水总量为2632m3,配置太阳能集热器27704m2,空气源制热功率118433kW•h。
4.4各学校的实际配置(见表1)
根据甲方要求,集热器、配水量、空气源制热功率按实际情况作出了调整,36所学校共有住校学生51345人,系统总产热水量为560m3,配置集热器总面积5064m2,配置空气源热泵制热功率为2310.5kW•h。

表1云阳县36所学校实际配置统计
4.5项目方案调整
考虑到学校学生宿舍楼多为20世纪90年代的建筑,房屋结构多为砖混结构,施工过程中,将原招标方案中的主要质量荷载热水箱由屋面改为楼下地面,这样既安全,又方便使用。
5.系统设计原理

系统设计原理
6.部分学校安装效果图

云阳师范安装效果

云阳中学安装效果
7.结论
重庆云阳县位于三峡库区,常年大雾,在当地有关部门大力支持下,太阳能热力系统示范项目为云阳县中小学提供热水达到了预期目的,这为重庆市其他区县推广应用太阳能热力系统提供了参考依据。
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如果您有太阳能方面的需求,也可以直接与我们宋工联系:135-6460-1168

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