1．项目设计原则
太阳能集热器设计项目应遵循以下几方面的设计原则，科学设计太阳热水系统，使其达到合理、可靠、先进。
（1）遵守国家相关法律、法规及太阳能、给排水、采暖和土建等专业的相关标准、规范。
（2）综合考虑产品、系统的技术先进性、运行可靠性、经济性、使用便利性和使用寿命等各方面因素，选择实用、经济的方案。
（3）系统设计应安全可靠，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，并根据不同地区采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗风、抗震等技术措施。（4）安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器，应有防止热水渗漏的安全保障措施；应设置防止太阳能集热器损坏后部件坠落伤人的安全防护设施；集热器不应跨越建筑变形缝设置。
（5）太阳能热水系统的给水应对超过有关标准的原水做水质软化处理。
（6）安装在建筑上的太阳能热水系统不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观；应避免集热器的反射光对附近建筑物引起的光污染。
（7）太阳能热水系统的管线应有组织布置，做到安全、隐蔽、易于检修；为减少热损及循环阻力，循环管路尤其热水循环管路应尽量短而少弯；为了达到流量平衡和减少管路热损，绕行的管路应是冷水管或低温水管；管路的通径面积应与并联的集热器或集热器组管路通径面积的总和相适应。
（8）太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件；轻质填充墙不应作为太阳能热水系统的支承结构。储水箱和集热器的安装位置应使其在满载情况下分别满足建筑物上其所处部位的承载要求，必要时应请建筑结构专业人员复核建筑载荷。
2．项目设计要求
鉴于该项目为连云港地区太阳能工程项目，并采用电辅助能源热水系统用于日常生活使用的特点，我认为，该项目设计要求有以下几点：
（1）根据图纸的要求，在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能热水系统，太阳能集热系统布置方式、色彩等应尽可能做到与建筑相协调。
（2）系统采用楼面太阳能集中集热方式，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以电辅助加热为辅。要求24小时热水供应，打开龙头既有热水。
（3）系统应备有超压保护、低温保护、过热保护等功能。
（4）系统应保证全天供应热水，并考虑在高峰用水情况下，确保热水供应问题，循环供水方式打开淋浴头进出热水。
（5）系统设计应考虑优先利用太阳能源加热热水；当太阳能不足时，再利用辅助能源补充热能，以达到环保和节能降耗的目的。
（6）要综合考虑建筑设计，合理选择太阳能和其他主要设备的放置位置。（7）太阳能系统和电辅助加热系统应可靠、耐用、方便管理。
（8）在保证工程质量的前提下，尽可能降低工程造价，提高工程的性价比。
3. 项目设计依据
（1） GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》
（2） GB/T50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》
（3） GB/T20095-2006《太阳能热水系统性能评价规范》
（4） GB/T4271-2007 《太阳能集热器性能实验方法》
（5） GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》
（6） 0017-2003《钢结构设计规范》
（7） B5009-2001《建筑结构载荷规范》
（8） B50207-2002《屋面工程质量验收规范》
（9） 50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》
（10）50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》
（11）50303-2002《建筑电气安装工程施工质量验收规范》
（12）50300《建筑工程施工质量验收统一标准》
（13）GB/T4271-2007 《太阳能集热器性能实验方法》
（14）GB/T17581-1998《真空管太阳集热器》
（15）NY/514-2002《家用太阳热水器储水箱》
（16）GB/T18708-2002《家用太阳热水系统热性能试验方式》
（17）NY/T343-1998《家用太阳热水器技术条件》
（18）NY/T6510-2002《家用太阳热水系统安装、运行维护技术规范》
（19）NY/T513-2002《家用太阳热水器电辅助热源》
4．项目基本设计
（1）根据连云港地区冬季寒冷结冰的特点，选用抗冻性强、热效率高、安全可靠的热管真空管型集热器。
（2）太阳能系统设计为定温加温差循环太阳热水系统，达到充分利用太阳能，系统集热效率高；电辅助加热采用温控方式作为太阳能热水系统辅助能源。（3）冬季采用自限温伴热带防止管路结冰冻坏。
（4）供水承压供水，供水方式简单、方便。
（5）采用先进的中央快速热水器作为太阳能的补充能源，当遇阴雨天气太阳能不足时系统自动切换至电辅助加热模式，客人的全天候用水需求。
（6） 采用工业级可编程电脑控制器，实现太阳能和辅助加热系统的全自动化、智能化，确保控制系统的可靠性，实现自动化运行，并具有可以根据用户的实际需要，任意修改控制程序，使系统实现真正意义上的全自动控制和智能化管理。
5．项目具体设计
5.1 连云港地区气象参数、太阳能资源调查情况
（1）太阳能资源情况：江苏省连云港市处于暖温带南部，属于太阳能资源较丰富区，维度为北纬34.7度，年日照时数在2500小时左右；水平面上太阳能辐照量为4200—5400MJ/㎡.a 。
（2）气象参数：年平均温度14.3℃。1月平均温度-0.4℃，极端低温-19.5℃：7月平均温度26.5℃，极端高温39.9℃。历年平均降水量920多毫米，常年无霜期为220天，主导风向为东南风。气象资料显示：连云港四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高温多雨，每年大约紧有20-30天处于阳光不足状况状态。
5.2 热水系统负荷计算
5.2.1系统日耗热量、热水量计算
本项目设计对象为高级宾馆，要求是全日供热水，24小时热水供应且即开即热，并采用集中式热水供应。实际客房12间，床位24个，人数24人。人均日用水量取60L 。
日耗热量可按此公式计算：Q d =q r c ρ(t r -t L )m/86400
式中：Q d 为日耗热量，单位W ；
q r 为热水用水定额，取60L/人；
C 为水的比热容，C=4178J/(kg ·℃）；
ρ为热水密度，60℃密度为0.982kg/L ；
t r -t L 为温升，设计温升45℃（连云港地区t L 取15℃）；
m —用水设计单位，为24。
经计算可得日耗热量Q d =3077w
设计日热水量可按此公式计算：q rd =q r ·m
经计算日热水量q rd =1440L
5.2.2 设计小时耗热量、热水量计算
小时耗热量计算:()/86400h h r r l Q K q c t t m ρ=- 式中:q r —热水用水定额，60L/单位。
K h —小时变化系数，查表得K h =6.84。
t r -t l —温升，设计温升45℃。
m —用水设计单位，取24床位。
ρ—热水密度，60℃密度0.982kg/L 。
计算得小时耗热量Q h =21000w
小时热水量计算：q rh =Q h /1.163(t r -t L )ρ
计算得小时热水量q rh =408.6L/h
5.3 太阳能集热系统设计
太阳能集热系统主要包括太阳能集热器、贮水箱及相应的阀门和控制系统，由于该项目为强制循环系统包括循环水泵。
5.3.1 太阳能集热系统选型
太阳能集热系统选型主要考虑以下因素：
①太阳能集热器类型：本项目要求为采用全玻璃真空管集热器；
②系统工作方式：本项目系统为强制循环；
③换热方式：本项目系统为直接系统；
④备份热源：本项目系统为电加热器。
本项目系统选用双排直插式全玻璃真空管集热器，集中集热—集中供热方式，系统为强制循环运行方式，换热方式为直接系统，辅助能源为电加热。
5.3.2 太阳能集热面积的确定
根据我国现行标准，太阳能热水系统根据贮水箱容积可分为家用太阳能热水器（贮水箱容积小于600L ）和太阳能热水系统（贮水箱容积大于600L ），本项目系统贮水箱容积明显大于600L ，所以属于太阳能热水系统。
直接式太阳能热水系统集热的总面积可根据系统的日平均用水量和用水温度确定，按以下公式计算：
)1()(01L cd W W C J f T T C Q A ηη--=
A C —集热器采光面积/㎡
Q W —日均用热水量，L
C W —水的定压比热容 4.18KJ/(KG ·℃)
T 1 — 要求水温
T 0 —初始水温
f —太阳能保证率
J —平均日辐照量17540KJ/(m 2
·d)
ηcd —集热器全日集热效率
ηL —热损失率
式中相关参数按以下方法确定：
（1)日均用热水量 Q W
由5.2.1计算结果日热水量q rd =1440L ，鉴于极端天气情况，热水供应设计为
日均1500L 。
（2）T 1 — 要求水温，要求为60℃，T 0 —初始水温，连云港地区年平均水温为
15℃。
（3）太阳能保证率?是确定系统所需集热器面积的一个关键因素，也是影响太阳能热水系统经济性能的重要参数。实际选用的太阳能保证率与系统使用期内的太阳辐射、气候条件、系统热性能、用户使用热水的规律和特点、热水负荷、系统成本和投资者的预期投资规模等因素有关。
通常在工程的方案设计阶段，太阳能保证率?可用经验法确定。表1是按我
表1 不同地区太阳能保证率的选值范围
用表1选取?值时，全年使用的太阳能热水系统取中间值，连云港地区属于资源一般区，?值取40%∽50%中间值，为45%。
（4）ηcd —集热器全日集热效率的确定
当缺乏相关数据时，ηcd 可按经验在0.25~0.5之间取值，取ηcd =0.48。
（5）ηL —热损失率的确定
当条件限制无法进行精确计算时，可取经验值0.2~0.3。保温较差时取上限，
反之取下限，本项目取0.2。
综上所述：式中取值代入上面公式，可以得出集热器采光面积A C =18.85㎡ 。
5.3.3 太阳能集热个数、类型的确定
由5.3.2计算出的集热器采光面积A C =18.85㎡可以得出，若本工程采用Ф
47*1500型双排直插式全玻璃真空管，单根集热面积为 3.14*（0.047-0.01）*（1500-40）/2=0.0848㎡,所需真空管数目为18.85/0.0848=223，其中双排直插式全玻璃真空管每组有50根全玻璃真空管，故需4.5组，鉴于工程需要，本项目需5组模块。太阳能集热系统采用串联形式。
5.3.4 太阳能集热器的定位
由于本工程太阳能集热器类型为双排直插式全玻璃真空管，在安装时无需考虑集热器安装倾角，水平安装即可。安装时，在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器，应有防止热水渗漏的安全保障措施；应设置防止太阳能集热器
损坏后部件坠落伤人的安全防护设施；集热器不应跨越建筑变形缝设置。另外，安装时，在建筑上的太阳能热水系统不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观；应避免集热器的反射光对附近建筑物引起的光污染。
5.4 贮水箱的设计
贮水箱设计应注意以下事项：
1.贮水箱选择时，水箱容积按工程要求确定，水箱形状根据安装条件和水箱布置方式确定。
2.贮水箱结构设计合理，满足太阳能热水系统安全、稳定供应的要求，应设溢流口、排污管、排气管、温度测点、水位显示。
3.内部设置电加热元器件的贮水箱，其内箱应做接地处理。
4.太阳能集中式系统的贮水箱的水位控制应考虑保持一定的安全容积，高水位应低于溢水口不少于100mm ，低水位应高于设计最低水位不小于200mm 。
本项目贮水箱根据5.2.1计算结果日热水量q rd =1440L ，可得，贮水箱实际
容积应大于此数值，以防止极端情况，可取贮水箱容积为2000L 。因为全玻璃真空管由于真空管与水箱连接处承压后易泄露，不适合承压，承压式水箱一般适用于热管真空管或平板集热器，所以本工程采用开式水箱。
5.5 辅助热源
为保证太阳能热水系统可靠供应热水，系统采用电能作为补给能源。恶劣天气状况下，不考虑太阳能提供的能源份额，依据热水供应负荷计算，电能应在设计时间内向系统提供热水所需的全部热量。
辅助热源控制：设定好电加热保护水位，即水位低于该设定值，电加热不启动，终止加热的水温不宜超过60℃。温控加热：当水温低于40℃（可自己做调整）时，电加热启动，水温高于60℃时，电加热关闭，这样既节约能源且操作方便。手动加热，在不需要设定温控加热的情况下，可设置手动加热功能，按下加热按钮，电加热启动，到设定温度时，电加热自动停止。
辅助热源的设计可用以下公式计算：P=24Q d /ηa （1-ηL ）T
式中：p 为辅助热源加热功率，W ；
ηa 为辅助热源加热设备热效率；
ηL 为管道及贮水箱热损率，一般取0.05~0.1；
T 为设计辅助热源的每日加热时间，h ；
Q d 为日耗热量，W 。
小时耗热量计算:()/86400h h r r l Q K q c t t m ρ=- 式中:q r —热水用水定额，60L/单位。
K h —小时变化系数，查表得K h =6.84。
t r -t l —温升，设计温升45℃。
m —用水设计单位，取24床位。
ρ—热水密度，60℃密度0.982kg/L 。
计算得：Q h =21kw 。
所以选用21kw 的电辅加热。
5.6 管道设计
管道采用国标热镀锌管，及各类闸阀、截止阀、电磁阀等均采用国标铜，重质管件。
保温层厚度的计算公式 5.175.135.12.1/41.3q t d w
λδ= 式中δ—保温层厚度mm ；
w d —管道的外径mm ；
λ—保温层的导热系数㎏/（h ·m ·℃）；取0.035W/（m ·℃）即0.126㎏/（h · m ·℃）；
t —未保温的管道的外表面的温度℃；
q —保温后的允许热损失㎏/（m ·h ）。
结合建设部2003年颁布的《全国民用建筑工程设计技术措施·给水排水》中的规定，根据公式计算的保温层厚度分别是：
公称管径25mm ，橡塑保温层厚度为：24mm
公称管径32mm ，橡塑保温层厚度为：24mm
公称管径40mm ，橡塑保温层厚度为：25mm
公称管径50mm ，橡塑保温层厚度为：25mm
公称管径100mm ，橡塑保温层厚度为：27mm
保温层外包0.25mm 厚铝板，对管道及保温层做进一步保护。
5.7 水泵的设计
所有水泵采用韩进水泵。具体如下：
PHJ-550A 型全自动管道增压泵；
HJ-180E 热水循环泵；
HJ-180E 介质循环泵。
韩进水泵特点：
（1） 采用先进的结构设计，电机本体带有过电流、过热保护，无本体机械故障不会烧电机，确保安全正常运行，效率高；
（2） 采用高效叶轮，噪音小；
（3） 采用高级的密封件，不漏水，寿命长。
（4）与电磁阀、单向阀配套运行,系统还装有循环系统安全运行过滤保护器。
5.8 附件的设计
5.8.1排气装置
本系统设为上行下给式系统，其配水干管最高处及向上抬高的管段应设自动排气阀，阀下设检修用阀门；当入户支管有分户计量表时，应在各供水立管顶安装自动排气阀；集热系统中充注防冻液时，集热系统管路和设备应采用手动排气装置，不宜使用自动排气阀。
5.8.2放空装置
在热水管道系统的最低点及向下凹的管段应设放空装置或利用最低配水点放空。
5.8.3 温度计
（1）水加热设备、贮水箱应装温度计；
（2）水加热器的热水供回水干管上应安装温度计；
（3）温度计的刻度范围应为工作温度的2倍；
（4）温度计安装的位置应方便读取数据。
5.8.4 压力表
（1）热水加压泵、循环水泵的出水管上应设压力表；
（2）压力表的精度不应低于2.5级，即允许误差为表盘刻度极限值得1.5%；（3）压力表盘刻度极限值宜为工作压力的2倍，表盘直径不应小于100mm；（4）装设位置应便于操作人员观察与清洗且应避免受辐射热、冻结或振动的不利影响。
5.9集热系统的管路设计要求
（1）集热器循环管路应有0.3%-0.5%的坡度；
（2）在有水回流的防冻系统中，管路的坡度应使系统中的水自动回流，不应积存；
（3）在循环管路中，易发生气塞的位置应安装吸气阀；在系统各回路及系统要防冻部分的管路的最低点及易积存的位置应设有排空阀。
（4）在本项目强制循环系统的管路上，易设有防止传热工质夜间倒流的单向阀。
6. 项目运行原理
（1）恒温自动进水（定温进水）：
当集热器出水口温度高于65度时，电磁阀(或水泵)打开，自动进水，将热水顶入热水箱；当集热器出水口温度下降至60度时，电磁阀(或水泵)停止工作，实现恒温自动进水功能。
（2）温差循环：
a.当热水箱底部温度低于60度（可以根据需要调整设置温度）时，系统将运行于恒温循环模式。采用温差循环方式运行，即当集热器出水口温度高于热水箱底部温度8度时，热循环泵工作；将热水箱下部水抽出送入集水器，将集热器内热水顶出，当集热器和热水箱底部温度差降至2度时热循环泵停止，如此往复，实现恒温循环；当热水箱底部温度高于60度（可以根据需要调整设置温度）时退出恒温循环模式。
b.当热水箱水满后，系统将运行于温差循环模式。即当集热器出水口温度比热水箱底部温高7度（可以根据需要调整设置温度）时，热循环泵工作；当集热器出水口温度比热水箱底部温度高2度时，循热环泵停止，实现温差循环功能。
c.当管道温度低于2度（可以根据需要调整设置温度）时，热循环泵工作，当管道温度高于5度时，热循环泵停止，实现防冻循环功能。
（3）集热器防空晒保护：
当集热器出水口温度高于96度时，所有循环停止运行，当集热器出水口温度低于90度时，所有循环恢复运行，实现集热器防空晒保护功能。
（4）智能自动辅助加热:
阴雨天气或寒冷冬季，当热水箱水量不足以保证供应时，自动启动（或提示）辅助能源设备进行加热。
7. 项目主要设备、材料及部件
（1）双排直插式联集管集热器：
双排插式集热器产品的特点：
a.结构合理、使用寿命长：横插式集热器三角形结构，不易变形，抗风性能好；这种集热器没有普通太阳能热水器的水箱，而是通过联箱（内腔较小）将真空管有效地组合在一起，结构非常紧凑，换热快，集热效率高。
b.可任意组合：用双排直插式集热器组成的集热单元，可根据需要组合成不同集热面积的热水系统，更有效的利用楼面；配套电控系统后，可让太阳能热水系统实现多功能全自动运行。
（2）集热器支架：
支架采用热镀锌角钢，支撑稳固；紧固件全部为不锈钢螺栓螺母，防腐能力强。安装完成后再涂敷防腐漆，既有双层防腐效果，又可根据现场需要选择颜色，达到视觉效果的美观。
（3）工程保温水箱：
根据使用需求、现场情况及系统设计需要，确定保温水箱形式，保温水箱分圆形预制和组合式不锈钢（球形板）水箱两种，均做相应保温、防腐处理；本项目采用圆形预制不锈钢水箱。
产品特点：
a.选材优质精良：内胆采用S30408不锈钢（SUS304/2B）板材，厚度1.5、
1.2㎜，外壳为0.8mm厚不锈钢板；食品级不锈钢SUS304极大延长水箱的使用寿命，并能较好的防止水质的二次污染。
b.保温性能好：保温层为70mm厚聚氨酯保温块，保温性能良好场组装焊接，无需吊装设备。
c.箱体轻盈美观：高质量的冲压工艺，既保证了箱体最大限度的承压需要，又降低了材料厚度，满足了箱体的美观实用的要求。
8. 项目设计图纸
项目设计图纸包括平面布置图、东立面布置图、北立面布置图、太阳能系统原理图、电气控制图。（详见附页）
太阳能热水系统结构设计计算书 1、每块太阳能设备恒载计算 不利恒载考虑2.5kN ，有利恒载考虑0.3kN 。 2、每块太阳能设备风荷载计算 210 1.0 2.0 1.230.350.86k gz s z w w kN m βμμ-==???=?（风吸） 太阳能集热器表面积A=22 m 所以，每块太阳能设备风吸力=0.86x2=1.72kN ，分解为水平力=0.77kN ，竖向力=1.55kN （吸） 3、每块太阳能设备地震作用计算 采用质点法计算每块太阳能设备的地震作用 重力荷载代表值eq G =不利恒载，1α=0.08，则地震作用=2.5x0.08=0.2kN 。 4、弹性连接件的计算 太阳能设备与主体连接的节点设计采用弹性连接件来避免主体结构过大侧移影响。 每块太阳能设备产生剪力计算： 1）风荷载起控制作用=1.4x0.77=1.08kN 2）地震作用起控制作用=1.3x0.2+0.2x1.4x0.77=0.48kN 所以，太阳能设备与主体连接的节点产生最大剪力设计值=1.08/4=0.27kN (→) 太阳能设备与主体连接的节点产生最大吸力设计值=(1.55x1.4-0.3)/4=0.47kN (↑) 太阳能设备与主体连接的节点产生最大压力设计值=(2.5x1.2)/4=0.75kN (↓) 单个M12螺栓（B 级5.6级）的受剪承载力设计值243k 0.27k 4b b v v v d N n f N N π== ＞，即螺栓抗剪满足要求。 单个M12螺栓（B 级5.6级）的受拉承载力设计值217.5k 0.47k 4b b e t t d N f N N π== ＞，即螺栓抗拉满足要求。 普槽14b 不利截面抗剪承载力计算=9.5x100x125=119kN ＞0.75kN ，满足要求。 5、结论 太阳能设备采用弹性连接件与主体结构连接。其中，重力等效为屋面活荷载0.5 2kN m -?（标准值）参与主体结构计算，连接节点处考虑重力、风荷载、地震作用效应，抗承载力均有较大余量，满足规范要求。
前言 太阳能光伏发电是新能源和可再生能源的重要组成部分，由于它集开发利用绿色可再生能源、改善生态环境、改善人民生活条件于一体，被认为是当今世界上最有发展前景的新能源技术，因而越来越受到人们的青睐。随着世界光伏市场需求持续高速增长、我国《可再生能源法》的颁布实施以及我国光伏企业在国际光伏市场上举足轻重的良好表现，我国光伏技术应用呈现了前所未有的快速增长的态势并表现出强大的生命力。它的广泛应用是保护生态环境、走经济社会可持续发展的必由之路。 太阳能发电的利用通常有两种方式，一种是将太阳能发电系统所发出的电力输送到电网中供给其他负载使用，而在需要用电的时候则从电网中获取电能，称谓并网发电方式。另一种是依靠蓄电池来进行能量存储的所谓独立发电方式，它主要用于因架设线路困难市电无法到达的场合，应用十分广泛。
1.项目概况 1.1项目背景及意义 本项目拟先设计一个独立系统，安装在客户工厂的屋顶上，用于演示光伏阵列采取跟踪模式和固定模式时发电的情况，待客户参考后再设计一套发电量更大的系统，向工厂提供生产生活用电。本系统建成后将为客户产品做出很好的宣传，系统会直观的显示采用跟踪系统后发电总量的提升情况。 1.2光伏发电系统的要求 因本系统仅是一个参考项目，所以这里就只设计一个2.88kWp的小型系统，平均每天发电5.5kWh,可供一个1kW的负载工作5.5小时。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 江阴市位于北纬31°40’34”至31°57’36”，东经119°至120°34’30”。气候为亚热带北纬湿润季风区，冬季干冷多晴，夏季湿热雷雨。年降水量1041.6毫米，年平均气温15.2℃。具有气候温和、雨量充沛、四季分明等特点。其中4月-10月平均温度在10℃以上，最冷为1月份，平均温度2.5℃；最热月7月份，平均温度27.6℃。
太阳能热水系统控制及原理 一、智能型太阳能、热泵互补热水系统原理说明： 注：进水在集热器入口，集热循环水泵出口，集热水箱底部出水供用户使用。 太阳能供水系统原理说明 新能源太阳能中央热水器由以下四大部分组成： 太阳能集热器：吸收太阳能，将光能转化为热能，使冷水在集热器内被加热； 保温水箱：储存热水，可保温3天，内胆为不锈钢，外包8厘米保温层，最外层是铝合金外壳； 热泵辅助加热系统：用于阴雨天辅助加热；
供热水管道：将经过增压泵加压后的热水引向各用水点，主管道有保温层，未端有回水管。 晴天，当太阳能把集热器内的冷水加热至55℃时（该温度可调），冷水管上的电磁阀门自动打开，冷水被自来水压力压入集热器内，集热器内的热水被挤出，然后进入到保温水箱中储存待用，当冷水到达集热器出口处的温度探头时，探头温度底于55℃，电磁阀门就立刻关闭，冷水停留在集热器内继续被太阳能加热，2-5分钟后，水温又达到55℃时，电磁阀门再次打开，集热器内的热水又被挤到保温水箱中，按此规律，一次又一次的产生热水进入水箱，水箱内热水逐渐增加，一直增加到水箱水满为止。水箱水满后，就停止进水，如果还有太阳，为了充分利用太阳能，循环泵会自动启动，把水箱内55℃的热水抽出来，经过太阳能集热器循环加热，使水温进一步升高至60-70℃，当水温达到70℃时，就停止循环加热，限制水温不要超过70℃，以免烫伤人，又可防止结水垢（产生水垢的温度条件是水温超过80℃）。 热泵加热系统只有在太阳能光照不足时才启动，为最大限度地利用太阳能，减少电能的消耗，我们将设定3个时间段检测保温水箱的水位。在上午10：30～11：30，如果保温水箱内热水水位还不到40%的位置，则自动启动热泵加热系统，往保温水箱补充50℃的热水，如果水位达到设定值，则热泵系统停止工作。
分体式真空管太阳能热水系统设计
1 设计背景意义
随着社会不断发展，能源使用带来的环境问题及其诱因逐渐为人所认识， 如何很好的节约和利用能源，特别是可持续能源，已经成为一个重要的环 保课题。当今，世界都在宣传低碳环保的思想。人们开始大力发展太阳能 产业。太阳能具有： （1）储量的“无限性”。 （2）太阳能对于地球上的绝 大多数地区具有存在的普遍性，可就地取用。 （3）开发利用时几乎不产生 任何污染。 家用太阳能热水器就是一个节约能源，绿色环保经济。所以研究智能化家 庭住宅里的能源如何被更有效地节约和利用，也有着十分现实和长远的意义。 本设计旨在利用能源知识设计出家庭实用型的热水系统，实现以下目的与功 用。 环保效益——相对于使用化石燃料制造热水，能减少二氧化碳的产生。 节省能源——太阳能是属于每个人的能源，只要有场地与设备，任何人 都可免费使用它。 安全——不像使用瓦斯有爆炸或中毒的危险，或使用燃料油锅炉有爆炸 的顾虑，或使用电力会有漏电的可能。 不占空间——不需专人操作自动运转。另外，太阳能热水器装在屋顶上， 不会占用任何室内空间。 具经济效益——正常的太阳能热水器是不易损坏，基本热源为免费的 太阳能，所以使用它十分符合经济成本效益。
2.发展历史、现状及前景
2.1 太阳能热水器发展史
（1）闷晒式太阳能热水器
20 世纪 70-80 年代，居民多用闷晒式热水器。由于存在效率低，散热快， 储水量少，冬季无法使用等缺点。 （2）平板式太阳能热水器 20 世纪 80—90 年代，逐步发展了真空管型太阳能热水器，并逐渐成 为市场主导产品。 （3）热管真空管式。 2000 年后，太阳能行业进入高速发展时期。我国发展的新一代热管真 空管式太阳能热水器，导热快，热效力高，特殊实用于阳光不足或天天日 照时光短的地域。2000 年，分体式太阳能热水器逐渐开始面世，太阳能与 建筑一体化也成为了行业的热点；通过技术上的开发研究，太阳能热水器
1．项目设计原则 太阳能集热器设计项目应遵循以下几方面的设计原则，科学设计太阳热水系统，使其达到合理、可靠、先进。 （1）遵守国家相关法律、法规及太阳能、给排水、采暖和土建等专业的相关标准、规范。 （2）综合考虑产品、系统的技术先进性、运行可靠性、经济性、使用便利性和使用寿命等各方面因素，选择实用、经济的方案。 （3）系统设计应安全可靠，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，并根据不同地区采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗风、抗震等技术措施。（4）安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器，应有防止热水渗漏的安全保障措施；应设置防止太阳能集热器损坏后部件坠落伤人的安全防护设施；集热器不应跨越建筑变形缝设置。 （5）太阳能热水系统的给水应对超过有关标准的原水做水质软化处理。 （6）安装在建筑上的太阳能热水系统不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观；应避免集热器的反射光对附近建筑物引起的光污染。 （7）太阳能热水系统的管线应有组织布置，做到安全、隐蔽、易于检修；为减少热损及循环阻力，循环管路尤其热水循环管路应尽量短而少弯；为了达到流量平衡和减少管路热损，绕行的管路应是冷水管或低温水管；管路的通径面积应与并联的集热器或集热器组管路通径面积的总和相适应。 （8）太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件；轻质填充墙不应作为太阳能热水系统的支承结构。储水箱和集热器的安装位置应使其在满载情况下分别满足建筑物上其所处部位的承载要求，必要时应请建筑结构专业人员复核建筑载荷。 2．项目设计要求 鉴于该项目为连云港地区太阳能工程项目，并采用电辅助能源热水系统用于日常生活使用的特点，我认为，该项目设计要求有以下几点： （1）根据图纸的要求，在不影响楼房外观的情况下，合理设计太阳能热水系统，太阳能集热系统布置方式、色彩等应尽可能做到与建筑相协调。 （2）系统采用楼面太阳能集中集热方式，春、夏、秋、冬晴天以太阳能制热为主，以电辅助加热为辅。要求24小时热水供应，打开龙头既有热水。 （3）系统应备有超压保护、低温保护、过热保护等功能。 （4）系统应保证全天供应热水，并考虑在高峰用水情况下，确保热水供应问题，循环供水方式打开淋浴头进出热水。
太阳能与常规能源效益对比 随着社会经济迅速发展，能源紧缺已成当前世界面临的重要问 题，节约能源是我国的一项长期战略方针。在这样环境下，使用绿色 可再生能源已成为一种趋势，而太阳能作为其中之一，受到越来越多的关注。而利用太阳热水器究竟能够节省多少能源，大多用户不是很了解，下面我们以10吨太阳能热水系统为例，简单介绍使用太阳能热水器与使用其他常规能源的效益对比： 1、加热10吨热水(15C-55 C)所需要的能量 依据以下公式可计算得： Q w = Cm(t end-t a) =4.187*10000*(55-15) = 1674800KJ 其中 c:水的定压比热容，此处取4.187KJ心g ? C); m:水的质量，10000kg; t a：水的初始温度，15C； t end:贮热水箱内水的终止温度，55 C； 2、太阳能与电热水器效益对比 电加热的转化效率一般在90%左右，要产相同能量所需总电能为：0电=Q= 1674800/0.9 = 1860888kj 其中
Q所需热能； n:电的实际转换效率； 电热与热能的换算公式为：1度= 1kw?h= 3600000j= 3600kj 根据以上公式则每天需要电能为： 1860888/3600 = 517kwh 电费按0.6元/ kwh，则需517兴0.6 = 310元 由以上计算可以得出结论：用电热水器加热的热水20 (15C -55 C)吨每天所需电能517度，在电价为0.6元/kwh的情况下，折合人民币310元。 由于全国各地的气候条件不同，临汾市太阳能的实际使用天数 在270天，使用太阳能与使用电热水器相比，太阳能每年可节约费用为310元/天*270天/年=83740元/年 10吨太阳能系统一次性投资在18万元左右，所以太阳能系统的一次 性投资在2-3年内可回收成本。 3、太阳能与煤炭的效益对比 煤炭热值q煤炭=17690KJ/Kg 临汾煤炭参考价格0.7元/Kg 煤炭热转化效率为二45%左右，则要产生小要产相同热量所需总 煤炭为：Q =mq V=Q= 1674800/(17690*0.45)?210Kg q 每天所需要的费用为 210*0.7=147 元/天
(一)太阳能热水器的能量平衡方程 太阳能热水器实际吸收到的太阳辐射能一部分用来加热水，另一部分用于加热集热器、水箱、管路等其他部分，以及支付系统各部分的热损失。根据能量平衡理论，太阳能热水器的能量平衡方程可表达为 Q A=Q U+Q L+Q S 式中Q A —每天每平方米太阳能热水器吸热表面吸收的太阳辐射，kJ或kcal Q U —每天每平方米太阳能热水器中工作流体获得的热量，又称有效得热，kJ 或kcal Q L —每天每平方米太阳能热水器通过辐射、对流和传导散失到周围环境的热量，又称热损失，kJ或kcal Q S —太阳能热水器贮存的能量，kJ或kcal 上式Q A =(ta)H T Q U =MC p (t e -t i )或M=Q U /C p (t e -t i ) Q L =U L (T e -T a )Dt Q S = SC c DT 其中 H T —单位面积集热器倾斜面太阳辐射日总量 kJ/ m2或kcal/m2 (ta)—透过吸收率乘积 % t e 、t i 、t a —热水器终止水温、初始水温和环境温度℃ M—单位面积太阳能热水器的产水量kg/ m2 C p —水定压比热kJ/kg℃ 或kcal/kg℃ U L —太阳能热水器总热损系数W/m2℃ 或kcal/ m2℃h Dt—集热器吸收辐射的累计时间s C c —单位面积太阳能热水器各部分的热容 kJ/ m2℃ T f —热水器的平均温度℃ DT—太阳能热水器各部分的温升℃
t—时间 s 各月代表日的选择 计算各月太阳辐射日总量月平均值，按中央气象局有关专家推荐，按下表选择各月代表日以简化计算。 (三)珠海市的太阳辐射资源和气象条件 根据广东省气象局提供的历年统计数据，把珠海地区的气象条件列如表2供分析参考，
扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计 题目：北京市发电系统设计 课程：太阳能光伏发电系统设计 专业：电气工程及其自动化 班级：电气0703 姓名：严小波 指导教师：夏扬 完成日期： 2011年3月11日
目录 1光伏软件Meteonorm和PVsyst的介绍---------------------------------------------3 1.1 Meteonorm--------------------------------------------------------------------------3 1.2 PVsyst-------------------------------------------------------------------------------4 2中国北京市光照辐射气象资料-------------------------------------------------------11 3独立光伏系统设计----------------------------------------------------------------------13 3.1负载计算（功率1kw，2kw，3kw，4kw，5kw）-----------------------------13 3.2蓄电池容量设计（电压：24V，48V）----------------------------------------13 3.3太阳能电池板容量设计，倾角设计--------------------------------------------13 3.4太阳能电池板安装间隔计算及作图。-----------------------------------------16 3.5逆变器选型--------------------------------------------------------------------------17 3.6控制器选型--------------------------------------------------------------------------17 3.7系统发电量预估--------------------------------------------------------------------18
太阳能热水系统设计及经济性分析 摘要：介绍宁波地区一种集中式太阳能热水系统，并对其进行经济性分析及绿建评价介绍。 关键词：太阳能热水集中式经济性分析绿建评价CO2减排量 项目拟建教学综合大楼地下一层，地上层数均为九层。其中综合楼建筑高度为：35.9m。 1热源 燃气真空热水锅炉房作为主要热源，太阳能作为辅助热源。 2热水系统分区 热水分区同给水系统，生活热水的供回水温度为60℃/50℃。热水系统横干管及立管设置同程，各卫生间内的横支管均设置循环回水管。 各楼设置循环水泵进行机械循环，循环流量为最大小时热水用水量的5%。 3太阳能热水系统概况 考虑到用水量较大，用水时间较集中，集热器面积较大，屋顶有充足的位置设置太阳能集热器，因此选用集中式系统。 系统优点：集热器和储热容积的共享，可以使同一单元的热水使用峰值下降，均衡度提高，有利于提高系统的经济效益。供水的温度和水量保证率高，类似于集中热水系统。本系统集热器采用U型真空管，采用混凝土基础安置在楼顶，没有坠落隐患，工程造价低；管理方便。本系统集热器及循环控制设备均设于公共空间，便于物业统一管理，统一维护，能够更有效的保证系统长期正常运行，在设备使用年限内持续发挥效力，避免了用户因维护成本高而放弃使用所造成的投资浪费。 系统缺点：有收取热水费的管理问题，若不采用集中辅助加热的形式，系统内各用户用热量的均衡难以控制。若采用集中辅助加热的形式，收取热水热水费及维护管理比较复杂。但本项目作为物业集中统一管理不收热水费，故无此缺点。 通过以上对集中式系统的分析，笔者认为选用集中集热、集中储热的集中式太阳能供水系统，比较适合本工程的用水需求。 4太阳能热水系统计算
******地块 *************项目 住宅太阳能热水系统得比较及选用
住宅太阳能热水系统得比较及选用 概述 近年来,不可再生能源得大量消耗,全球气候变暖,资源紧缺,生态环境恶化引起全 中应用非常重视,可再生能源大致包含太阳能、水能、地热能、风能、生物质能等。而太阳能以其清洁、储量巨大、成本低、与能源质量高等众多优点成为可再生能源利用得首选资源,我国从20世纪80年代中期开始推行建筑节能,出台了一系列鼓励或指导性政策。1998年1月1日施行、2007年10月28日修订通过得《中华人民共与国节约能源法》第四十条规定:“国家鼓励在新建建筑与既有建筑节能改造中使用新型墙体材料等节能建筑材料与节能设备,安装与使用太阳能等可再生能源利用系统。”。2006年1月1日起施行得《可再生能源法》第十七条强调:“国家鼓励单位与个人安装与使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖与制冷系统……。”。2011年1月1日施行得《上海市建筑节能条例》第十一条中要求“新建有热水系统设计要求得公共建筑或者六层以下住宅,建设单位应当统一设计并安装符合相关标准得太阳能热水系统”。我国得其它很多省市也均出台了设置太阳能得规定,太阳能热水系统这种绿色能源正在被社会广泛得应用。在住宅建筑中,太阳能热水系统尤其合适。 上海位于北纬31、2度,东经121、4度,属于我国太阳能资源第三类分区,太阳年总辐照量大约为4700MJ/m2、a,年均日照时数1900-2000h,日照百分率44%,在安全与使用合理前提下,上海地区热水系统太阳能保证率可达到60%以上,太阳能资源较为丰富。太阳能热水应用潜力较大。下面将住宅中太阳能热水系统得几种常用方案进行介绍并作比较,再结合本项目得特点,做出最适合本项目得太阳能热水系统方案推荐。 住宅中常用得太阳能热水系统介绍 常用得太阳能水系统一般由以下几部分组成: 太阳能热水系统按介质可分为直接加热与间接加热。直接加热系统就是指在太阳能集热器中直接加热水供给用户得系统;直接加热系统得优点就是集热效率高,设计简单,成本较低,在我国目前普遍采用,缺点就是冬天环境温度低于零度摄氏温度时,水结冰容易冻坏系统,且水管易结垢。间接加热系统就是指在太阳能集热器中加热某种传热工质(一般为纯水),再利用传热工质通过热交换器加热水供给用户系统。由于热交换器阻力较大,间接系统一般采用强制循环系统。考虑到用水卫生,减缓集热器结垢及防冻因素,在投资允许得条件下,一般优先推荐采用间接系统。间接加热系统得优点就是将集热与供热分开,设计灵活;可以采用防冻液为传热工质,避免出现冬天冻坏系统,缺点就是成本较直接加热系统要高,通过换热器热损耗部分热量。
太阳能热水系统设计、安装及工程验收 技术规范（试行） 1范围 本标准规定了太阳热水系统设计、安装要求及工程验收的技术规范。 本标准规范适用于提供生活用及类似用途热水的储水箱容积大于0.6m3的具有液体传热工质的强迫循环太阳热水系统。这些系统根据当地条件单独设计和安装。 2引用标准 GBJ 205——1983 钢结构工程施工及验收规范 GB/T 700——1988 碳素结构钢 GB/T 714——2000 桥梁用结构钢 GB/T 4706.1——1998 家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求（eqv IEC335——1:1991） GB/T 4272——1992 设备及管道保温技术通则 GB/T 8175——1987 设备及管道保温设计导则 GB 8877——1988 家用电器安装、使用、检修安全要求 GB/T 12936——1991 太阳能热利用术语 GB 14536.1——1998家用和类似用途电自动控制器第一部分：通用要求GB/T 15513——1995 太阳热水器吸热体、连接管及其配件所用弹性材料的评价方法 GB/T 17581——1998真空管太阳集热器 GB 50057——1994建筑物防雷设计规范 GB 50171——1992 电器装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范 GB 50207——1994 屋面工程技术规范 GB 50258——1996 电气装置安装工程1KW及以下配线工程施工及验收规范 JB 4088——1999 日用管状电热元件 3 定义 3.1顶水法 利用水的压力将冷水从储水箱或集热器底部注入系统并将储水箱中的热水从储水箱的上部顶出的取热水方法。 3.2 膨胀罐和泄压阀 系统中，介质预热膨胀，膨胀罐是安装于系统循环管路上为这种体积变化提供空间的容器，泄压阀是保证设备和管道内介质压力在设定压力之下，保护设备和管道，防止发生意外。 4 系统类别与特征 4.1强迫循环系统 强迫循环系统是利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热器进行循环的太阳热水系统。强迫循环系统通常采用温差控制、定时器控制等方式。4.2 辅助加热
太阳能光伏发电设计思路
摘要：简要介绍太阳能光伏发电系统设计思路和组成光伏系统器件选型方法，分析和研究太阳能光伏发电的热点和核心技术。 前言：当今世界，能源是促进经济发达与社会进步的原动力。目前所使用之主要能源为化石能源，然而其蕴藏量有限，且在开发过程造成空气污染、环境破坏，积极开发低污染及低危险性的新能源乃为迫切需要。 太阳能发电是指太阳能光伏发电，光伏发电是利用半导光生伏特效应将光能直接转变为电能的一种发电技术。太能是一种非常理想的干净、安全且随处可得的清洁能源，因此各国均不断地研发各种相关技术，藉以提高系统发电效率并降低发电成本，推广普及使用太阳能。
第一部分 太阳能电池发电系统原理 太阳能电池发电系统（又称光伏发电系统），从大类上分为 独立（离网）和并网光伏发电系统两大类。 目前应用比较广泛的光伏发电系统，主要是在偏远地区可以 作为独立的电源使用，也可以与风力发电机或柴油机等组成混合发电系统，在城市太阳能光伏建筑集成并网发电得到了快速发展，光伏发电与建筑一体化是太阳能光伏与建筑的完美结合，属于分布式发电的一种。它能够减少电网用电，大大减轻公共电网的压力，就近向电网输送电力。 1.1独立的电源使用（光伏离网发电系统） 太阳能光伏组件组成太阳电池方阵，在充足情况下，一方面给负载供电（直流负载，若交流负载需要逆变器），另一方面给蓄电池组充电，晚上依靠蓄电池组放电供负载使用（如下图示意）。 图1-1直流负载光伏发电示意图 在方阵工作时，阻塞二极管防止向电池方阵反充电，止逆二极管两端有一定的电压降，对硅二极管通常为0.60.8V ；肖特基或锗 太阳电池方阵 控制器 负载 阻塞二极管 蓄电池
屋 面 太 阳 能 热 水 系 统 编写时间：2008年05月 屋面太阳能热水系统 一、太阳能建筑 1 太阳能建筑被建筑界认为将成为现代建筑的发展趋势。 太阳能建筑是指用太阳能代替部分常规能源为建筑物提供采暖、热水、空调、照明、通风、动力等一系列功能，以满足或部分满足人们生活和生产需要的建筑。 2 太阳能建筑的发展阶段： 第一阶段：被动式太阳房。它是一种完全通过建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间和外部形体的巧妙处理以及材料、结构的恰当选择、集取、蓄存、分配太阳热能的建筑。 第二阶段：主动式太阳房。它是一种以太阳能集热器、管道、风机、泵、散热器及贮热装置等组成的太阳能采暖系统或与吸收式制冷机组成的太阳能采暖和空调建筑。 第三阶段：零能耗房屋。利用太阳能电池等光电转换设备提供建筑所需的全部能源，完全用太阳能满足建筑采暖、空调、照明用电等一系列功能要求的建筑。 3 现阶段我国发展太阳能建筑的必要性。 目前在常规能源少，建筑能耗大的情况下，要求环境保护以及实现全面小康要求等因素共同作用下，我国大力发展太阳能建筑迫在眉睫。 降低建筑能耗的需要： 我国建筑总能耗约占社会终端能耗的27.6%，其中，北方城镇建筑采暖和农村生活用煤约为1.6亿吨标准煤/年，占我国2004年煤产量的11.4%，建筑用电和其他类型的建筑用能
折合电力总计约为5500亿千瓦时/年，占全国社会终端电耗的27%-29%。按照目前的建筑能耗状况，到2020年我国建筑能耗将比2004年增加2.5亿吨标准煤/年和新增耗电5800亿-6300亿千瓦时/年，总计折合电力约1.3万亿千瓦时，新增量相当于目前建筑总能耗的1.3倍。根据发达国家经验，随着城市的发展，建筑将超越工业、交通等其他行业而最终居于社会能源消耗的首位，达到33%左右。我国城市化进程如果按照发达国家发展模式，使人均建筑能耗接近发达国家的人均水平，需要消耗全球目前消耗的能源总量的1/4来满足中国建筑的用能要求。因此，探索一条不同于世界上其他发达国家的节能途径，充分利用我国拥有丰富的太阳能资源，大力发展太阳能建筑成为当前降低建筑能耗的需要。 环境保护的需要： 有关资料显示，世界各国建筑能耗中排放的二氧化碳约占全球排放总量的1/3，我国目前约90%的二氧化硫和氮氧化物排放来自化石能源的生产和消费。目前，我国仍有4亿左右农村居民依靠直接燃烧秸秆、薪柴等提供生活用能，生物质燃烧产生大量的二氧化碳及有害物质。大气污染造成的酸雨、呼吸道疾病已严重威胁人体健康和经济发展。我国具有丰富的太阳能资源，年日照时数在2000小时以上地区约占国土面积的2/3以上，对太阳能应用的预测结果为，在正常和生态驱动发展两种模式下，2050年我国太阳能利用在总能源供给中分别达到4.7%和10%。对我国未来二氧化碳减排的潜力估计是，到2010年以后，太阳能利用对减排开始有明显作用，2020年以后开始有较显著的作用。 二、太阳能的基本知识 太阳能是最重要的基本能源，生物质能、风能、潮汐能、水能等都来自太阳能，太阳内部进行着由氢聚变成氦的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，不断地向宇宙空间辐射能量，这就是太阳能。太阳能内部的这种核聚变反应可以维持很长时间，据估计约有几十亿至几百亿年，相对于人类的有限生存时间而言，太阳能可以说是取之不尽，用之不竭的。 1 太阳辐射 太阳辐射热是地表大气热过程的主要能源，也是对建筑物影响较大的一个参数。当太阳的射线到达大气层时，其中一部分能量被大气中的臭氧、水蒸气、二氧化碳和尘埃等吸收，另一部分被云层中的尘埃、冰晶、微小水珠及各种气体分子等反射或折射而形成漫反射，这一部分辐射能中的一部分返回到宇宙中去，另一部分到达地面。我们把改变了原来方向而到达地面的这部分太阳辐射称为"散射辐射"，其余未被吸收和散射的太阳辐射能仍按原来的方向，透过大气层直达地面，故称此部分为"直接辐射"。直接辐射和散射辐射之和为"总辐射"。 2 太阳常数 在太阳与地球的平均距离处垂直于入射光线的大气界面单位面积上的热辐射流称为太阳常数，通常用I表示。从理论上计算得该常数I﹦1395.6W/m2,称为天文太阳常数，用实测分析决定的太阳常数I﹦1256W/m2 称为气象太阳常数。 3 辐射换热 由于任何物体都具有发射辐射和对外来辐射吸收反射的能力，所以在空间任意两个相互分离的物体，彼此间就会产生辐射换热。如果两个物体的温度不同，则较热的物体向外辐射而失去的热量比吸收外来辐射而得到的热量多，较冷的物体则相反。这样在两个物体之间就形成了辐射换热。应注意的是：即使两个物体温度相同，他们之间也在进行着辐射换热，只是处于动平衡状态。两表面间的辐射换热量主要取决于表面的温度、表面发射和吸收辐射的能力，以及它们之间的相互位置。 4 赤纬 即太阳光线与地球赤道面的夹角，它是随着地球在公转轨道上的位置即日期的不同而变化。赤纬从赤道面算起，向北为正，向南为负。
.太阳能热水系统设计计算 .1基本参数 (1) 用水人数 404号楼共有住户21户，每户以2.8人计，用水人数共计约59人。 (2) 用水定额(热水定额) 404号楼有集中热水供应和淋浴设备，每人每日用热水定额以60℃热水计算，取100L/人·d。 (3) 用水时间 24小时全日供应热水 2设计计算 (1) 设计小时耗热量的计算 式中：Qh—设计小时耗热量(W) m—用水人数 qr—热水用水定额(L/人·d) Qh—水的比热，c=4187(J/kg·℃) tr—热水温度，tr=60(℃) tL—冷水温度，tL=10(℃) r—热水密度(kg/L)，r=0.983kg/L kh—小时变化系数，kh＝5.12 Qh=71951(W) (2) 设计小时热水量 式中：qrh—设计小时热水量(L/h) h—设计小时耗热量(W) tr—设计热水温度(℃)，tr=55(℃) tL—设计冷水温度(℃)，tL=10(℃)
r—热水密度(kg/L)，r=0.986(kg/L) qrh=1394.32(L/h) (3) 全日供应热水系统的热水循环流量 式中：qx—全日供应热水的循环流量(L/h) Qs—配水管道的热损失(W)，取设计耗热量的5% △t—配水管道的热水温度差(℃)，取5℃ qx= 615.6(L/h) (4) 热水供水管的设计秒流量q(L/s) 计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率 式中：Uo—生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率(%) qr—最高热水用水定额 m—每户用水人数 kh—热水小时变化系数 Ng—每户设置的卫生器具给水当量数 T—用水时数(h) 0.2—一个卫生器具，给水当量的额定流量(L/s) Uo＝0.012% 查《建筑给水排水设计规范》(GB50015－2003)得系统热水供水管的设计秒流量为q=2.51(L/s)。 3 设备选取 (1) 蓄水箱 对于太阳能热水系统，由于受自然条件(太阳辐射一天之内随时间变化)的限制，太阳能集热系统，不可能全天24小时满足设计小时用水量(qrh)的要求。为满足使用要求，根据实际情况，考虑蓄热水箱水量、太阳能集热板的功率和用户用水量之间的关系，设计水箱容量为4.5个最大小时用水量(qrh)，则必能满足用水量的要求。 水箱的有效容积vk＝4.5 qrh≈6.5m3。 (2) 太阳能系统水泵选择：
太阳能热水系统计算书 （征求意见稿） 项目名称： 建设单位： 设计单位： 施工图审查单位： 联系人及联系方式：
太阳能热水系统计算书 一、单体建筑太阳能热水计算 栋： 1、本栋标准层有 户 居室，以每户 人计算，人数为 人；（用水人数取值见附表） 户 居室，以每户 人计算，人数为 人； 标准层每层计 人， 本栋共计 人。 2、全年平均每人每天热水用量取50L/（人·天），太阳能热水系统满足 层用户热水需求，则太阳能热水系统能提供的热水量w Q = L 。 3、屋面实际安装太阳能集热器面积如下： ） （）（L T J C Q A ηη--= 1f t t cd i end w w c 式中 w Q ——太阳能热水系统供水量 w C ——水的定压比热容，4.1868kJ/（kg· ℃）； i end t t -——贮水箱内水的温升，取40℃； f ——太阳能保证率，50%； T J ——深圳地区正南方向、倾角为纬度的平面全年日平均太阳辐照量，取 1.47×104kJ/ （m 2·天）； cd η——集热器的年平均集热效率，50%； L η——贮水箱和管路的热损失率，20％。 =-??????=--= ） （）（）（%201%471047.1%50451868.454001f t t 4 cd i end w w c L T J C Q A ηη m 2（例） 4、屋面面积 m 2 ，实际可利用面积 m 2 ，太阳能集热器覆盖率是 %。 5、综合上述分析， 栋太阳能满足 层用户需求且满铺屋面。
二、本工程太阳能热水系统汇总表（例） 附表住宅建筑太阳能热水系统设计用水人数
太阳能光伏照明控制系统的硬件电路项 目设计方案 1.1概述 传统的化石能源资源日益枯竭，严重的环境污染制约了世界经济的可持续发展。能 源的需求有增无减，能源资源已成为重要的战略物资，化石能源储量的有限性是发展可 再生能源的主要因素之一。根据世界能源权威机构的分析，按照目前已经探明的化石能 源储量以及开采速度来计算，全球石油剩余可采年限仅有 41年，其年占世界能源总消 耗量的40.5%,国内剩余可开采年限为15年；天然气剩余可采年限61.9年，其年占世 界能源总消耗量的24.1%，国内剩余可开采年限30年；煤炭剩余可采年限230年，其 年占世界能源总消耗量的25.2%，国内剩余可开采年限81年；铀剩余可采年限71年, 其年占世界能源总消耗量的 7.6%，国内剩余可开采年限为50年。 太阳能利用和光伏发电是最有发展前景的可再生能源，因此，世界各国都把太阳能 光伏发电的商业化开发和利用作为重要的发展方向，制定了相应的导向政策。在光伏发 电的历史上，最早规模化推广的是日本，而后是德国，再发展到现在大力推广的包括美 国、西班牙、意大利、挪威、澳大利亚、韩国、印度等超过 40个国家与地区，如日本 “新阳光计划”、欧盟“可再生能源白皮书”，以及美国国家光伏发展计划、百万太阳能 屋顶计划、光伏先锋计划等的相继推出，成为近年来推动太阳能光伏发电产业的主要动 力。根据欧盟的预测：到2030年太阳能发电将占总能耗10%以上，到2050年太阳能发 电将占总能耗20% 1.2光伏照明系统的结构 光伏照明系统主要由五大部分组成，即太阳能电池、蓄电池、控制器、照明电路、 负载，如下图1-1所示。 在系统中，控制器是整个系统的核心。它控制蓄电池的充电及蓄电池对负载的供电, 对蓄电池性能、使用寿命有非常大的影响。目前，光伏系统主要由于控制器控制蓄电池 充电方式不合理，降低了蓄电池寿命而导致整个系统可靠性不高，因此，在控制器的设 计中采用什么样的充电 图1- 1光伏系统组成框图
家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级标准 由全国太阳能标准化技术委员会提出，全国能源基础与管理标准化技术委员会（SAC/TC20）、全国太阳能标准化 技术委员会(SAC/TC402)共同归口，中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会、中国标准化研究院等单位起草的《家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级》国家标准于2010年11月22日在北京通过审定。 全国太阳能标准化技术委员会委员、有关专家和标准起草人员共43人出席了会议，其中审定委员会委员15人。审定委员会经过认真审议，一致认为：该标准在制定过程中考虑了我国家用太阳能热水系统现有的科研、设计、制造水平，参考了国内的相关标准，进行了大量的产品检测和数据的设计、分析，在行业广泛征求了意见，并经多次研讨修改，该项标准的技术指标科学合理、可操作性强，达到了国内先进水平。该标准的制定将提高我国家用太阳能热水系统能效的水平，促进太阳能热利用产业的技术进步和生产企业产品质量的提供哦啊，为节能管理提供了技术依据。 我国是世界公认的最大和最有潜力的太阳能热水器市场，热性能是用来反映家用太阳能热水器太阳能转换为热能效率最重要的指标。本标准规定了家用太阳能热水系统的能效限定值、能效等级、节能评价值、试验方法和检验规则，适用于贮热水箱容积在0.6 m3以下的太阳能热水系统。本标准的制定将在鼓励企业提高能源使用效率，充分发挥资源的潜力，方便广大消费者选择能源转换效率高的产品等方面发挥重要的标准化技术支撑和保障作用。 注：各等级家用太阳能热水系统的能效系数应符合表1至表4的规定。 表1 紧凑式家用太阳能热水系统能效等级
表2 分离直接式（分体单回路）家用太阳能热水系统能效等级
某太阳能热水工程设计 一、设计范围 二、计算参数 （一）设计用水定额、用水单位数 （二）冷、热水设计温度 （三）气象参数 三、计算内容 （一）热水系统负荷计算 1、系统日耗热量 ()86400 r r L d q c t t m Q ρ-= 式中：d Q ——日耗热量，W ； r q ——热水用水定额，L/(人·d)或L/(b ·d); c ——水的比热容，J/(kg ·℃); ρ——热水密度，kg/L; r t ——热水温度，℃； L t ——冷水温度，℃； m ——用水计算单位数，人数或床位数。 2、系统设计日用水量 rd r q q m = 式中：rd q ——设计日用水量，L/d; r q ——热水用水定额，L/(人·d)或L/(b ·d); m ——用水计算单位数，人数或床位数。
3、系统平均日用水量 w ar Q q m = 式中：w Q ——日平均用热水量，L/d; ar q ——日平均用水定额，L/(人·d)； m ——用水计算单位数，人数或床位数。 4、设计小时耗热量 ()86400 r r L h h mq c t t Q K ρ-= 式中：h Q ——设计小时耗热量，W ； m ——用水计算单位数，人数或床位数； r q ——热水用水定额，L/(人·d)或L/(b ·d); c ——水的比热容，J/(kg ·℃); ρ——热水密度，kg/L; r t ——热水温度，℃； L t ——冷水温度，℃； h K ——小时变化系数。 （二）集热器方位 太阳能集热器宜朝向正南，或南偏东、偏西30°的朝向范围内设置，太阳集热器的倾角可选择在当地纬度±10°的范围内。 （三）日照间距S 某一时刻太阳能集热器不被前方障碍物遮挡阳光的日照间距应按下式计算： 0coth cos D H γ=?? 式中：D ——日照间距， m ；
集分式太阳能热水系统分析 前言 集中集热-分户换热系统是近几年来广泛应用于太阳能集中供热水工程项目的系统形式之一，这种系统是不同于以往太阳能热水系统的一种新的应用形式。 集中集热-分户换热系统最早出现是在2007年，由北京市太阳能研究所集团有限公司提出，其原理是借鉴了阳台壁挂式太阳能热水器的储热水箱设计思想，整体系统构想是应天津市建委的要求，响应当时天津市政府民心工程的设计理念，与天津市建筑设计院共同研究并设计推出的一套太阳能与多层、中高层民用建筑领域结合的系统形式。 “集中集热-分户供热”主要解决了太阳能热水系统对于高层、小高层建筑收费难的问题，同时，在体现公平、合理使用太阳能的原则下，彰显了“能量免费”和“使用者付费”的设计理念，因此，该系统一经推出，短短几年就占据了民用建筑太阳能应用领域的绝大部分市场，甚至在行业内形成了这样一种趋势——能够设计“集中集热-分户供热”系统的太阳能公司方能被太阳能行业专业人士认可。 诚然，“集中集热-分户供热”太阳能系统由于其系统优势——解决了收费问题，使其更容易被房地产开发商和用户接受，但“集中集热-分户供热”太阳能热水系统目前也有其难以解决的问题，本文将一并提出，希望行业内外有关人士能建言献策，将“集中集热-分户供热”太阳能热水系统不断完善使之发扬光大。 集中集热-分户供热系统详解 “集中集热-分户供热”太阳能热水系统容易与“集中-分散供热水系统”相混淆，对照《民用建筑太阳能设计规范》GB50364-2005相关条款的规定，集中-分散供热水系统是不适合高层或小高层运用的。 表1-1 太阳能热水系统设计选用表（摘自GB50365-2005表4.2.6） 表一：太阳能热水系统设计选用表 针对此问题，作为《民用建筑太阳能设计规范》GB50364-2005国家标准的主要起草人之一，北京市太阳能研究所学术委员会主任、国家新能源工程技术研究中心副主任何梓年老师给出了两点解释：
I C S27.160 F12 中华人民共和国国家标准 G B/T25966 2010 带电辅助能源的家用太阳能 热水系统技术条件 S p e c i f i c a t i o no f d o m e s t i c s o l a rw a t e r h e a t i n g s y s t e m s w i t h e l e c t r i c a l a u x i l i a r y h e a t s o u r c e 2011-01-10发布2011-05-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
目次 …………………………………………………………………………………………………………前言Ⅲ1范围1………………………………………………………………………………………………………2规范性引用文件1…………………………………………………………………………………………3术语和定义1………………………………………………………………………………………………4符号与单位1………………………………………………………………………………………………5产品分类与标记2…………………………………………………………………………………………6技术要求3…………………………………………………………………………………………………7试验方法5…………………………………………………………………………………………………8检验规则8…………………………………………………………………………………………………9标志二包装二运输二贮存9 …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………附录A(规范性附录)符号和单位11……………………………………………………………………………………………………参考文献12 表1各部分标记规定2……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………表2输入功率偏差3 ……………………………………………………………………………图1泄漏电流试验电路原理图5 ……………………………………………………………………………图2电气强度试验电路原理图6 ……………………………………………………………………………图3接地电阻试验电路原理图6 …………………………………………………………………图4热水系统液体工质耐压测试原理图7