自然循环平板式太阳能热水系统的设计计算【摘要】随着我国的改革开放的程度进一步加强，我国的经济建设取得了举世瞩目的成就。现阶段，低碳、生态、节能成为经济建设的主题，太阳能热水系统是现阶段发展的相对成熟的装备，对其进行推广对我国的和谐社会的建立具有重要的作用。笔者结合自己多年的工作经验，现简要谈谈自然循环平板式太阳能热水系统的设计计算。【关键词】自然循环，平板式太阳能，热水系统，设计中图分类号：TK511文献标识码：A文章编号：一．前言可再生能源逐步替代常规能源是世界发展的趋势。太阳能集热技术可以利用太阳能满足生活热水、采暖、供电等多种需求，是运用可再生能源的重要技术手段之一。太阳能热水系统是一种重要的可再生能源利用技术，推广应用太阳能热水系统，对于减少矿物能源消耗、减少环境污染、缓解用能紧张形势、促进节能减排、实现可持续发展都具有重要意义。太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康居住环境，不仅让住户家庭生活舒适，而且节能环保。本文主要针对自然循环平板式太阳能热水系统的设计和计算做了一些探讨。二.太阳能热水系统的研究现状能源是整个世界发展和经济增长的最基本动力，是人类赖以生存的物质基础。随着全球人口不断增长，能源的需求也在倍增，与此同时常规能源正在急剧减少，能源问题逐步突现。我国作为世界上最大的发展中国家，是一个能源生产和消费大国，同时又是一个以煤炭为主要能源的国家，发展经济与环境污染的矛盾比较突出，能源问题日益成为制约我国社会经济可持续发展的瓶颈。因此要实现经济社会的可持续发展，必须寻找新的可再生能源来替代原有的化石能源。太阳能是永不枯竭的清洁可再生能源之一，是21世纪以后人类可期待的、最有希望的能源之一。我国拥有丰富的太阳能资源，据统计，每年中国陆地接收的太阳辐射总量，相当于24000亿t标煤全国总面积2/3地区年日照时间都超过3000h，特别是西北一些地区超过3000h，这为中国大力开发太阳能资源提供了可能。我国太阳能热水器的应用研究开始于上世纪70年代末，30多年来，太阳能热水器己在中国推广利用，2006年全国总产量达到1800万m2，占世界总量的75%，总销售额约320亿元；总保有量为9000万m2，占世界总量的60%以上，居世界首位。由于太阳能热水器出色的节能减排效果和经济实用性，为2020年实现保有量30000万m2，和现有保有量比，即有25000万m2的增长空间。三.太阳能热泵地板辐射采暖系统设计要点1.设计参数的确定结合我国北方太阳能集热器的利用情况，并考虑地面辐射采暖的特点，我们设计供水温度定为45℃，回水温度定为30℃，室内采暖设计参数按照规范要求比常规采暖降低2℃，此处取16℃。2.供暖热负荷的确定太阳能热泵地板辐射采暖系统采暖负荷的计算方法与普通采暖相同，主要包含围护结构耗热量、冷风渗透耗热量、冷风侵入耗热量以及太阳辐射进入室内的热量，此系统是以辐射采暖为主（占60%以上），辅以对流传热。在设计确定采暖负荷时，可以依照规范要求取全面辐射采暖耗热量的90%。3.系统设计流量的确定太阳能采暖系统的设计流量计算式为：G=3.6*g*A式中G为太阳能集热系统的设计流量，m3/h；g为太阳能集热器的单位面积流量，[L/（h.m2）]；A为集热系统中的集热器总面积（m2）；其中太阳能集热器的单位面积流量g与太阳能集热器的特性有关，一般根据太阳能集热器生产厂家给出的数值确定。4.集热器集热面积的确定由于该系统以太阳热作为热泵的低位热源，热泵的蒸发温度较高，供热系统也高于其他热泵供暖系统，但是在一定的建筑物负荷下，若只是增加集热器面积会使集热器的工作温度升高，导致集热器的热损失增加，集热效率降低。因此合理确定集热器的总面积与系统的节能特性和经济性紧密相关。太阳能集热系统的集热器面积计算公式为：Ac=Qf/JTηcd(1-ηL)式中AC为太阳能集热系统所需集热器总面积，m2；Q为建筑物的采暖日累计负荷，kJ/日；f为太阳能保证率；JT当地集热器采光面上的采暖期平均日太阳辐照量，KJ/（m2.日）；ηcd为集热器全日集热效率，国标经验值取0.45~0.60；ηL为管路及贮水箱热损失率，国标经验值取0.2~0.25。四.太阳能集热器的结构特...