太阳能水暖方案.doc

日喀则市委办公室食堂太阳能供暖 设计方案 日喀则市平均海拔高度3800米以上，冬季最低温度零下40摄氏度左右。属于高海拔、高寒冷地区。这里的冬季漫长，采暖期长达8个月，气候、地理环境非常恶劣。由于当地缺乏燃料和电力，该大楼的冬季供暖问题一直未曾解决好，对工作人员的工作和生活造成很大的影响。由于该地区太阳光照强烈，日照时间长，采用太阳能供暖系统对该大楼进行供暖，只要设计合理，完全可行。 一﹒设计原则 （1）由于该太阳能供暖工程系具有重要的示范推广意义，因此，必须保证该工程具有非常显著的供暖效果。由于日喀则市地处偏远，环境气候恶劣，经济、交通等条件比较落后，因此，该太阳能供暖系统的设计，应当充分结合当地实际情况，设计要周到、细致，做到万无一失，降低故障发生率，保证运行可靠。 （2）设计模块化，建筑面积为一模块单元，可以灵活组合，适应不同面积楼房建筑的太阳能供暖施工。 （3）尽量降低供暖系统的耗电量，相应降低与之配套的光伏发电系统的造价。 二．太阳能集热器的选择 ??根据目前国内槽式、平板式、真空管式太阳能集热器在太阳能供暖工程中的运行状况，并结合我厂的自身优势，我们决定采用生产工艺完全成熟的10㎡碟式聚光器作为太阳能集热器。由于碟式聚光器具有双轴自动跟踪太阳的功能，因此，其采光效率要比其它固定式和单轴跟踪的太阳能集热器高50%~30%，而且碟式聚光器为点聚焦，热量接收器可以做到小型化，这样就相应降低了热量接收器的散热面积，在气候严寒的高原地区，可以大大降低热量接收器的散热量，提高其供暖效率。另外，由于碟式聚光器的抛物面材质为有机玻璃钢材料，强度大，完全可以抵御青藏高原上频发的冰雹、大风等自然灾害。 ??根据该地区日照条件较好，全年供暖期较长的特点，该太阳能供暖系统采取短期储热的方式，储热时间设计为2天。我们在保证为大楼正常供暖的情况下，还应当有富余的热量储存起来，在连续2天不见阳光的情况下，保证向大楼正常供暖。 ??根据国家权威部门发布的《全国主要城镇采暖期有关参数及建筑物采暖耗热量、采暖耗煤量指标》，计算用采暖期为240天，耗热量指标为21.2W∕㎡,我们以此为参照，设定日喀则市的建筑物耗热量为最上限30 W∕㎡，则500㎡建筑面积的大楼一天24小时的耗热量为500㎡×30 W∕㎡×24=360000W。当地的阳光辐照强度在1000W/㎡左右，按照10㎡碟式聚光器的采光效率为80%计算，则晴天采集到的阳光功率为8KW左右。由于在热量的吸收和输送过程中系统大概会损失10%的热量，所以，我们在计算10㎡碟式聚光器的热效功率时，按照7KW来计算。日喀则市的年日照时数为3000小时左右，平均每天的日照时间大于8个小时，我们设定碟式聚光器平均每天的采光时间为6个小时，则：360000W÷（7000W×6）=8.57≈9，也就是说，用9个10㎡的碟式聚光器就可以满足500㎡大楼的供暖耗热量。另外，我们增加7套碟式聚光器用来采集太阳光热量并储存起来，以备阴天、夜晚使用。因此，我们设计用16套10㎡碟式聚光器为该大楼供暖采集能量。 三．储热系统 ? ?由于我们设计该系统的储热时间为2天，是短期储热，储热量不是很大，因此，我们设计用水来储存热量。那么，我们该用多少吨水来储存热量呢？该大楼每平方米的耗热量我们按照30W计算，则每天的总用热量为：30 W∕㎡×500㎡×（3600S×24h）=1296000000J≈309544Kcal[注：1Kcal/(kg.℃)=4.1868KJ/(kg.k)],两天的用热量为309544×2=619088Kcal。设储存水的温度为85℃，为大楼供暖两天后水温降到30℃，温差为85℃-30℃=55℃，则所需水的质量为619088Kcal÷[1Kcal/(kg.℃)×55℃]≈11256.1kg≈11.3吨。所以，用水箱储存12吨左右的水，水温加热到85℃，就可以满足该大楼2天的供暖要求，如果适当提高储存水的温度，用10吨的水就能满足储热需求。 四．传热介质的选择 ??由于日喀则市的海拔3800米左右，冬季气候严寒，因此，我们选择倾点-30℃~-45℃，闪点300℃的导热油作为传热介质。 五．碟式聚光器的排列和输油管道的连接 ???为了避免聚光器互相遮挡阳光，根据日喀则市的地理纬度，我们计算出两套聚光器的前、后、左、右间隔距离为9米。16套聚光器的输油管道采取并联方式，把总输油管道内导热油的流动阻力降到最低，降低各温控油泵的耗电量。 六﹒循环方式 ?? 该系统导热油采用强制循环方式，在每套碟式聚光器的输油管道上安装一台自动温控油泵，自动感知焦点处热量接收器内导热油的温度，并控制油泵的启动和停止，保证从热量接收器内流出的导热油保持在一个设定的温度。温控油泵安装在热量接收器的进油管道上，安装在这里的优点是碟式聚