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1、高层建筑规模化应用太阳能热水系统设计与研究,Click to add your text,太阳能热水器的发展历程,2,行业参考,论文内容,第一章 绪论 第二章 太阳能热水系统的分类、特点及适用性 第三章 高层建筑应用太阳能热水系统工程设计实例 第四章 设计方案的可行性分析 第五章 结论与展望,3,行业参考,绪论,太阳能与建筑一体化概念的提出 充分利用建筑的向阳部位（如阳台、屋顶等）安置太 阳能设备； 与小区规划、建筑设计、设备安装及验收同步，节省 太阳设备成本； 太阳能系统和建筑有机结合，外观上和谐统一； 4 设计时，太阳能构件可作为建筑构件并可承担部分建筑功能。,4,行业参考,国外太阳能热水
2、器的发展情况,1 开发新型太阳能集热器，作为建筑元素，具有“建筑职能”，专注于整合质量 2 形成以集热器替代建筑墙(屋)面材料的发展趋势,5,行业参考,太阳能与建筑一体化,6,行业参考,太阳能热水系统与高层建筑一体化存在问题,遮挡问题 低层用户日照时间不足 热损失问题 管路长，低层用户热效率下降 集热面积有限 高层建筑用户多，可以安装集热器的面积相对有限 集热器安装问题 家庭购买，自行安装，严重影响建筑的功能和美观,7,行业参考,本课题设计的主要内容,（1）分析天津具体的气象特点，探讨太阳能热水集热器在建筑规模化应用中的安装方式，用AUTOCAD2007直观的设计一本太阳能集热器安装方案图册。
3、 （2）对太阳能热水器的管网进行设计，绘制供热管路图。 （3）提出一套太阳能集热器性能检测实验台的方案，包括配备的数据采集系统，能对各种类型集热器的运行性能进行实验研究。 （4）对所设计的典型的太阳能热水系统进行节能特性、环保特性分析。,8,行业参考,第二章 太阳能热水系统的分类、特点及适用性,自然循环单水箱系统 水箱底部需高于用水点至少5米只适用于对热水质量和建筑物外观要求不太高的场合,强制循环直接式单水箱系统 适用于热水供应规模较大，建筑外观要求严格，水质和防冻要求不高的场合。,9,行业参考,工质不结冰，可以在寒冷地区使用。 工质不结冰，可以在寒冷地区使用。适用于热水供应面积较大，对热水质
4、量要求不高，建筑外观要求严格，有防冻要求的场合。,10,行业参考,目前高层住宅太阳能热水系统供热方案,11,行业参考,高层建筑应用太阳能热水系统工程设计实例,本工程系天津双港新家 园5-1地块D户型18层住 宅，层高2.9米，每幢共 69户,12,行业参考,集热器面积计算,直接系统集热器总面积,间接系统集热器总面积,13,行业参考,设计理念,当屋顶集热器已经布满，仍不能满足所有用户需求时，计算不能满足的用户数目，在高层用户的南向阳台布置阳台壁挂式集热器，采用分散供热水系统。,充分利用屋顶面积，在屋顶尽可能多的布置平板型集热器。,供热系统采用强制循环间接式单水箱系统，工质采用防冻液（主要为乙二醇
5、溶液）。,14,行业参考,建筑外观图,设计方案为坡屋顶布置50块PJ-2.0A型集热器； 917层18块南立面布置PGT-3.0型集热器,15,行业参考,集中供热系统图,坡屋顶布置50块PJ-2.0A型集热器，采用集中分户供热水系统对18层全体用户、917层北向用户还有18层全体用户供热,集热器,防冻液供水管,防冻液回水管,16,行业参考,分散供热系统图,防冻液环路,接自来水,917层南向用户的南阳台上布置18块PGT-3.0型集热器，采用分散供热水系统对各自的用户供热；,17,行业参考,2-8层管路系统平面图,起居室,起居室,起居室,起居室,厨房,厨房,厨房,厨房,卧室,卧室,卧室,卧室,主
6、卧室,主卧室,主卧室,主卧室,注：黄线为防冻液供水管 蓝线为防冻液回水管 红线为热水管,18,行业参考,9-17层管路系统平面图,起居室,起居室,起居室,起居室,主卧室,主卧室,主卧室,主卧室,卧室,卧室,卧室,卧室,厨房,厨房,厨房,厨房,阳台,阳台,阳台,阳台,注：黄线为防冻液供水管 蓝线为防冻液回水管 红线为热水管,19,行业参考,管路水力计算表,20,行业参考,不同楼层的管径值,21,行业参考,水泵压力与流量计算,管网总的压力损失为1.5MPa。水泵所提供的压力为1.5MPa,流量为5.06L/s。,管段中总的局部阻力系数,流体密度，取800kg/m3,v 热媒流速，m/s,22,行业
7、参考,第四章 设计、方案的可行性分析,可行性分析,实验数据,TRNSYS模拟,经济性分析,23,行业参考,实验数据分析,本实验主要由平板式太阳能集热器、120L水箱、循环水泵、时间继电器、太阳辐射测量仪、温度传感器及数据采集系统组成。 本实验通过时间继电器来控制循环水泵的运行，通过太阳辐射测量仪来采集太阳辐射强度，由温度传感器来采集温度数据，从而得出水箱温度与太阳辐射强度之间的关系，由此关系计算出太阳能热水系统的集热效率,24,行业参考,太阳能热水系统瞬时效率曲线,4月22日瞬时效率曲线,4月24日瞬时效率曲线,4月27日瞬时效率曲线,4月22日瞬时效率曲线,25,行业参考,实验结论,（水箱温
8、度-环境温度）/太阳辐射值 越大，太阳能热水系统的热效率越高。一般来说，在晴朗的天气里，集热器热效率在11点到14点之间程上升趋势，最大可达70% ，14点以后急剧下降，集热器的平均效率在10点到15点之间可达50%。 水箱内水温在11点到15点之间升高较快，在13点之后就可达到40度以上。因此，可以说太阳能热水系统只要能够保证每天5个小时的日照时间，就可以满足住户的需要。,26,行业参考,TRNSYS模拟,27,行业参考,TRNSYS模拟,9-17层用户一天之内水箱温度变化情况,28,行业参考,TRNSYS模拟,顶层用户一天之内水箱温度变化情况,29,行业参考,TRNSYS模拟,首层用户一天
9、之内水箱温度变化情况,30,行业参考,经济性分析,增加投资的估算,31,行业参考,经济性分析,计算投资回收期,Ne=6年 此工程投资回收期为6年， 寿命期为15年,32,行业参考,方案总结,（1）坡屋顶布置50块PJ-2.0A型集热器，采用集中分户 供热水系统对18层全体用户、917层北向用户 还有18层全体用户供热； （2）917层南向用户的南阳台上布置18块PGT-3.0型 集热器，采用分散供热水系统对各自的用户供热； （3）住宅内的管路铺设采用吊顶形式，管道井内的管 网采用上供下回的常规设计，水箱的辅助热源采用 电加热装置。,33,行业参考,方案总结,优势：该设计方案可以得到足够的集热面
10、积，解决了高 层建筑集热面积不足问题，由于在高层用户南向 阳台壁挂集热器，不存在遮挡问题。 不足：由TRNSYS模拟分析可知，低层用户热效率较低 这是低层用户管道长，热损失大的原因所造成的,34,行业参考,适用建筑,（1）高层或小高层（10层以上）且住户较多； （2）建筑较密集，低层用户遮挡严重； （3）屋顶面积较大，可以布置集热器； （4）地区太阳能较为丰富，适合使用太阳能热水统； （5）中高纬度地区，冬季气温低于0。,35,行业参考,适用建筑,（1）高层或小高层（10层以上）且住户较多； （2）建筑较密集，低层用户遮挡严重； （3）屋顶面积较大，可以布置集热器； （4）地区太阳能较为丰富，
11、适合使用太阳能热水统； （5）中高纬度地区，冬季气温低于0。,36,行业参考,未来展望,未来的太阳能热水系统除了可以满足所有用户的需求外，还将更注重与住宅建筑的完美结合。 中国的住宅建设不可能像国外那样以低层别墅类的模式发展 ,也不可能像国外那样有大片的空地可以作为集中集热器的场所 ,因此只能在建筑上安装热水器。,37,行业参考,未来展望,（1）屋顶构架式：集热器不是直接放在屋面上 ,而是利用下部原有结构升出屋面形成架空的构架,使之成为集热器的安装场所。,38,行业参考,未来展望,2 阳台构架式：所谓阳台构架式指集热器安装在建筑南向阳台的做法。因为南向阳台的位置决定了它成为安装集热器的另一个重要部位。可以把集热管设在阳台外部构成遮阳构架的形式,39,行业参考,谢谢 !,