典型村镇住宅太阳能供热采暖系统方案.docVIP

严寒地区典型村镇住宅的太阳能供热采暖系统设计 西安建筑科技大学 邓带丽 李安桂 摘要：村镇太阳能的有效利用方式与气候区及建筑形式密切相关。本文以太阳能资源区划指标Ⅲ类（太阳辐照量4200～5400MJ/(m2·a)[1]。同时我国疆域广阔，气候多样，因地域、气候和生活方式不同而异彩纷呈的多种建筑形式。本文以太阳能资源区划指标Ⅲ类（太阳辐照量4200～5400MJ/(m2·a) [],属严寒气候区的辽宁省沈阳市东陵区朝鲜族的典型住宅为例，对其进行供热采暖系统设计。 1 典型建筑的基本概况 沈阳市东陵区处于我国东北地区，月平均最低气温达-12℃，属严寒区，采暖期长达151天，采暖负荷占整个建筑负荷的60%。沈阳市的太阳能水平面年辐射量在5000-5400 MJ/㎡，年日照时数在2200-3000h，属于Ⅲ类太阳能资源区[8]。 本设计中所选建筑是沈阳市典型的建筑形式[5]，如图1-1所示，底层采用传统的布局形式，以满足老年人对传统环境的喜好，为了合理的利用太阳能将主要功能房间布置于南向，同时考虑充分利用太阳能，加大南向窗面积，以及添加阳光间，作为冬季。在组合形式上，为了节能省地，本建筑取缔了独院式建筑布局形式，选择4-6户相连的组合式布局。本图选择联排式中冬季最不利的一户为例。 由于经济条件的差异辽宁省村镇建筑的结构形式多样，其中砖混结构占主要部分[2]，根据《辽宁省民用建筑节能设计标准实施细则》DB 21/1007-1998（采暖部分）规定，建筑维护结构的基本信息如表1-1. （a）[6] 外墙材料层 厚度 导热系数 热阻 总传热系数W/(㎡、K) （mm） W/(m、K） (㎡、K）/W 0.49 白灰砂浆 20 0.81 0.02 承重空心砖墙 240 0.58 0.41 聚苯板 80 0.05 1.6 承重空心砖墙 120 0.58 0.21 水泥砂浆 20 0.93 0.02 屋顶材料层 厚度 导热系数 热阻 总传热系数 （mm） W/(m、K） (㎡、K）/W W/(㎡、K) 防水层 10 0.17 0.06 0.44 水泥砂浆找平层 20 0.93 0.02 干炉渣找坡 100 0.435 0.23 水泥聚苯板 80 0.081 0.99 加气混凝土条板 200 0.25 0.8 混合砂浆抹面 20 0.87 0.02 带玻璃阳台外门双层金属框 3.26 单框二层玻璃窗 3.49 双面抹灰24砖墙 1.72 热负荷 2.1 生活热水负荷 根据《建筑给排水设计规范》GB50015-2003的规定，住宅建筑中当有集中热水供应和沐浴设备时，每人每日最高日用水定额为～[3]，农村地区用水相较少，取值GB50015-2003的规定，热水系统的热水供水温度控制在55～60为好[1]，因此在此选择集热器出水温度时采暖地区为45℃。由于沈阳市农村饮水多取自井水，年平均水温在6-10℃[3]，取中值8℃热负荷按式（2.1.1）计算： （2.1.1） 式中 Qh——设计小时耗热量， J； m——用水计算单位数，人数或床位数； qr——热水用水定额，L/人.D或L/床.d等。 C——水的比热，c=4187J/(Kg.℃)； tr——热水温度，一般取tr=60℃； tL——冷水温度，沈阳地区取8℃； ——热水密度，Kg/L。 则日生活热水负荷为37.18MJ,各月热水负荷如表2-1。 表2-1 各月生活热水负荷 单位：MJ 月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 生活热水负荷 1153 1041 1153 1115.4 1153 1115.4 1153 1153 1115.4 1153 1115.4 1153 2.2 采暖热负荷 为了适应不同经济条件下建筑热舒适性的要求，设计了室内采暖设计温度分别为18℃的标准型和室内设计温度为10℃的基本型两种采暖模式。根据《采暖通风与空气调节设计规范规范》（GB 50019-2003）及《简明供热设计手册》的要求，选取各参数，计算各房间耗热量，以老人居室及儿童间为例其计算值如表2-2，其他房间类同. 表2-2 老人居室、儿童间耗热量计算表 维护结构 标准型 基本型 老人居室 儿童间 老人居室 儿童间 南外墙 南外窗 南外墙 南外门 屋顶 南外窗 南外墙 南外窗 南外墙 南外门 屋顶 南外窗 面积 ㎡ 6.6 2.7 5.94 1.8 14.85 1.5 6.6 2.7 5.94 1.8 14.85 1.5 传热系数 W/(㎡、K） 0.49 3.26 0.49 4.35 0.44 3.26