1、热能动力太阳能采暖trnsys毕业毕业论文终极版第1章绪论1.1 我国的太阳能资源我国地面接受的太阳能资源非常丰害，幅射总量为33408400（MJ三,）a,平均值为5852（MJbi,）a,主要分布在我国的西北、华北以及云南中部和西南部、广东广南部、福建东南部、海南岛东部和台湾西南部等地区.太阳能高值中心（青成高原）和低值中心（四川盆地）都处在北纬2T35这个条带中.上图为我国太阳能射分布图.图中将我国接收太阳辐射分为4哥等级,分别是：非常丰高地区（I）6700MJm,丰宫地区（三）54006700MJ三1,较丰*地区（11D42005400UJ;较差地区（IV）.二是埋地震料管的穹头局部阻
2、力(.,M的计算较为复杂，而且不能精确计算,虽然蚓及分集水辱的局部阻力系数均有实验数据，但是因为相距太近，相互影程度较大，只能将其作为一个局部整体处理，就目前来济尚无实验数据.它的计算只能定性分析.下表是各个采曝房间地焦盘管小环路的水力计算,即散热设备段的水力计算对环路1进行举例计算如下：负荷Q=IO411管长1.=40n,设计供回水温差t=5,则流*g=(0.86Q)t=(0.86*1041)/5=179.05kgh,实际管径6=20,查的比摩阻R=II6Paa,MPy=R1.M773PaPj=pv72(1N)=807PaPy+Pj=5580Pa其他各环路的水力计算如下表水管水力计算筠号负荷
3、流量kg/h管径管长v(三s)R(Pa三)Py(Pa)*NPj(Pa)Py+Pj(Pa)环路11041179.120410.2721164773228075580环路22292394.2201140.5985215943536639865833环路31614277.620720.4212661917930264421823环路41748300.7201060.4563103287234351536387环路52112363.320450.5514452004764965829704环路61833315.320940.4783403191936409236011环路71748300.72010
4、20.4563103163234351535147环路81614277.620810.4212662157730264424221环路91490256.320270.38922961793425548732环路101100189.220460.28712959383614747411环路111007173.220440.2631094814268925706环路121040178.920580.27111667403813908131环路198340.620930.517394366043039794058313O环路141980340.620790.517394310943039793507
5、3环路151662285.920740.4342822084424224323086环路161357233.420250.35419247923421186910环路171346231.5201350.3511892548366404529528环路181007173.220570.26310962373813047540环路19962165.520500.2511005023309395963环路201680289201270.4382883651470668443198环路211354232.9201410.3531912691572446631381环路221960337.120I1.1
6、0.5113864284750649849346环路231354232.9201410.3531912691572446631381环路241357233.420250.35419247924226167409环路251332229.1201300.3481852405966396128020环路261067183.520660.27812280473814649510环路271131194.520730.295136992746199111918环路282247386.5201010.5865025068528478355468环路291533263.7201410.42423405776
7、604240099环路301532263.520770.42411857524190620481对于供回水立管、干管的水力计算系统图如下图一层楼环路1的总压力揖失1551+41967=43518Pa环路2的总压力损失1151+2250+21823=25224Pa环路3的总压力损失1151+2250+1949+65833=71183环路4的总压力损失1151+2250+194785+36011=48146环路5的总压力损失1151+2250+1949+785+1561+69072=82768炉口O名Ip4践环路1的总压力损失1362+8732=10094环路2的总压力损失1362+598+570
8、6=7666环路3的总压力损失1362+598+1681+7411=11052环路4的总压力损失1362+598+1681+2353+8131=14125环路5的总压力U1.失1362+598+1681+2353+1032+75656=82682环路6的总压力损失1362+598+1681+2353+1032+1626+23086=31738三层楼环路1的总压力损失13994910=8309环路2的总压力Ie失139升1230+29528=32157环路3的总压力损失1399+1230+1956+7540=12125环路4的总压力损失1399+1230+1956+3000+5963=13548
9、环路5的总压力损失1399+1230+1956+3000+1094+31381=40060环路6的总压力损失1399+1230+1956+3000+1094+4172+31381=44232环路7的总压力#1失1399+1230+1956+3000+1094+4172+2177+49346=64374环路8的总压力损失1399+1230+1956+3000+1094+4172+2177+736+43198=58962四层楼环路1的总压力损失1542+7409=8951环路2的总压力损失1542+3594+28020=33156环路3的总压力损失1542+3594+1180+9510=15826
10、环路4的总压力损失1542+3594+1180+2260+40099=48675环路5的总压力损失1542+3594+1180+2260+936+11918=21430环路6的总压力损失1542+3594+1180+2260+936+1219+55468=66199环路7的总压力损失1542+3594+1180+2260+936+121升523+20481=31735则不利换路为一楼环路5,阻力？1=27681)=8.28水柱楼层不平衡率计算不平禽率=(P,+Pt-P,)/(p,+p1)P1楼层最长环路的压损Pt3.2.3室内采暖系统循环水泵与定压装置的选择循环水泵的型式与规格总的水流=为g=
11、7822.56kg=7.8三*h使用并联的两台泵，流取1.1-1.5倍每台泵的水流量Q=7.821.11.5=4.295.85h两台水泵并联使用时单台水泵承担的流为单台潮流的95(并联泵的衰凌问)系统最不利环路的阻力为8.28m水柱，立管总高度为10.7.泵的扬程H一般要求泵的移定场程为装置所需扬程的1.051.1倍则H=(8.28+10.7)*1.051.1=19.92920.878泵的型式和规格如下:a#叶轮*1ttSSf1.配用电机型式Dks(NPSH)r(B)KV0oh)5s)1.3920(rBin)2950382.3S1.S32-1251.1尺寸(包括电机长1.=260n三,宽=B1
12、237.5an,高B=440三,进出水管高度100aB水泵并联同时使用时的衰减问题：两台水泵并联时总流量为单台漉量的1.9倍上述所选型号满足需求定压装*R用自来水补水定压.循环水泵与定压装置的安装位置循环水泵安装在机房，在热水箱供水段的出口3.3太阳能集热系统设计计算3.3.1太阳能集热器的选择与安装太阳能保证率系统中由太阳能部分提供的热量除以系统总负荷.太阳能集热器的选界目前国内的太阳能集热器主要有平板型集热器、全玻璃真空管集热器、U形管式全玻璃真空管集热叁、热管-真空管集韩器等.平板型集然器在我国70年代就已经生产.这种集羯辱集热快、价格低、承压高,耐5冲击性能好,但谓损失大,工作温度
13、低,不耐冰冻.全玻璃真空管集羯器80年代以后在我国开始生产,这种集热器热效率高,其成本、耐冰冻性、夜间保温性能介于油管和平板集热叁之间,承压能力低(0.30.6IiPa),耐然冲击能力较差,空系统注入冷水,与玻璃真空管直接接触,真空管可能会炸裂,一根管子破裂整个系统就需停用检修,玻璃管内易结垢且难清理,系统可靠性差.为提高全玻璃真空管集热器的承压能力和防止因玻璃真空管破裂而影响运行，出现了改进型U型管式全玻璃真空管集掠辱，即在原真空管内放入U型铜管（铜管上带但具片）,水或其他能介质在铜管内循环运行,使承压能力大幅提高,通常可达1.2MPa,但热效率有所降低.在我国于1986年以后研制生产,这种
14、集候品熬效率一般比全玻项真空管略低,价格较高,但其承压能力大，耐热冲击性好,不会炸管,系统可靠度高,夜间散热损失小,不会产生夜间通过集热器Iw的焦倒流现象,一定程度上弥补了白天然效率低的缺点.根据以上分析,太阳能地板辐射采暖采用防冻性能好、承压能力高的U型管式全玻璃真空管集蒸叁、熬管式真空管集热后较好本系统中采用牯管式真空管集隽叁.直接系统太阳能集热面积的计算ACH86400QHf.Jm（IF1.）式中：Ac直接系统集热器总面积，（皿）；Q.建筑物的耗热量，（W）；工当地集热器采光面上的采暖期平均日太阳辐照量，J/（in?。日），按附录A选取；f太阳能保证率，%,按附录A选取；H-一一基于总面
15、积的集热器集热效率，%,按附录B方法计算；小一一管路及贮热装置热损失率,按附录C方法计算。附录A城市名称纬度HhH1.eHhtHUTaSyTdSd资源区沈阳414613.09114.9806.18611.4378.67.0-8.54.9I11注：H.:水平面年平均日辐照量，MJ/m：d；H.:当地纬度倾角平面年平均日辐照量，MJZm2d；H.:水平面十二月的月平均日辐照量，MJ/m：,d；H.:当地纬度倾角平面十二月的月平均日辐照量，MJ/m：d；T.：年平均环境温度，C；工：十二月的月平均环境温度S,：年平均每日的日照小时数，h；Sa：十二月的月平均每日的日照小时数，ho资源区划短期蓄热系统
16、太阳能保证率季X蓄热系统太阳能保证率I资源书常区Ig60%60%80%H资源较富区20%40%40%-60%In资源一般区10%20%20%40%IV资源贫乏区10%10%20%则J1.=II.437*10J/(m2日)，f=20%太阳能集热卷集优效率计算方法二次方程=AO-a1.1.*-a2G(T*)2式中，a1.以T*为弁考的常数a2以T*为参考的常数G总太阳照度.W/m2t方程中的归一化温差T*=ti-ta)/G短期蓄热太阳能供热采暖系统计算太阳能集热器集热效率时，归一化温差计算的参数选择应符合下列原则：1直接系统的t取供暖系统的回水温度，间接系统的t,等于供暖系统的回水温度加换热器的换
17、热温差。2t取当地12月的月平均室外环境空气温度。3G=H(3600S1.)式中：H.当地12月集热器采光面上的太阳总辐射月平均日辐照量，MJ/(m：d)S-当地12月的月平均每日的日照小时数，h1HxHIMfiIMm1.WX(5tf)1.叫佃)IM!同时司JRO2X2OIOJM|1.080.0056IUIIO|20.0*0.02t1.hMH1.(mm)W(mm)H(mm)DN(Wn)1.I(mm)i*(m,)XSfUX(EXnm)1QR102X200022002000阳25JO4.w161020000G=I1.437*10/(3600*4.9)=648.36Ib,T=(32.5+5-8.6)
18、/648.36=0.0446C(换热fi5C)Mn-=O.739-1.08*0.0446-0.0056*648.36*0.03861=0.685太阳能集热系统管路、水箱物损失率计算方法C.0.1太阳能集热系统管路单位表面积的热损失可按下式计算,乃(T)-111-+211D1码式中：q管路单位表面积的端损失，Di一管道保温层内径，m,OO-管道保温层外径，n1.I。一保温结构周圉环境的空气温度，C,/设备及管道外鼻温度，对于金属外设备及管道，通常可取介质温度，C;a表面散隽系数，W/(m2C)jJt水箱单位表面积的羯损失可按下式计算，(f)1+式中：q贮水箱单位表面积的焦损失，6保温层厚度，m,
19、对于管道保温：保温材料导热系数，W1.(m21C)II对于园形水箱保:5=0。二D1.7一管路及贮水箱热损失率n1.可按下式计算：111.=(qq)/.1111cd)由于计算复杂，采用经般值(来源(GB-T18713-2002太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范附录A)取n=0.2IUAc=86400*50302*0.2/11.437*1070.685/(1-0.2)=138.7三,间接系统太阳能集热器总面积应按下式计算：式中：AIN间接系统集焦器总面积，m2：Ac直接系统集物器总面积，2tU1.集热器总热损系数，I/(三2X?),测试得出IUhx一换物器传热系数，W/(a2D,杳产品样本
20、得出；Ahx间接系统换热器换热面积，m2,按附录E方法计第.E.0.1间接系统热交换每换热面积可按下式计算；Ahx=(1.-111.)Qhx/(eUhxtj)(E.0.1-1)式中：Ah间接系统焦交换寿换熊面积，m2,111.贮焦水箱到熊交换器的管路热损失率，一般可取0.020.05；Qhx一热交换器换热量，kW,，结垢影响系数，0.60.8Uhx一韩交换St传端系数，按络交换暑技术弁效确定；tj一传揄a差，宜取5iop,集羯器焦性能好，温差取高值，否则取低值.E.0.2热交换外换热量可按下式计算；Qhx=(kfQ)/(3600Sy)(E.0.2-1)式中：Qhx优交换器换热量，kW：k太阳箱照度时变系数，取1.51.8,取高限对太阳能利用有利，但会增加造价If太阳能保证率，%,按附录A选取；Q-太阳能供熬采暖系统负担的采暖季平均日供J1.Mt,kJ：Sy一当地的年平均每日的
