太阳能热水系统设备选型手册4

太阳能附属设备选型手册101�2�、冷水计算温度�摘自GB50015《建筑给水排水设计规范》太阳能附属设备选型手册1029.3.2.2、第二步:计算系统热负荷热负荷计算公式�Q=V*c�tr-tl�k/860(kcal/kWh)式中�Q——系统热负荷�kWh��V——设计热水量�L��c——水的比热�取1k.cal/(L•℃)�tr——设计热水温度�℃��tl——自来水补水温度�℃�k——考虑水系统热损失的安全系数�取1.05~1.209.3.2.3第三步:确定机组工作时间�名义工况下确定机组的型号和数量�机组的数量确定�N=Q/(T•W)N——机组数量�台�Q——系统热负荷�kWh�T——名义工况下设计运行时间�一般取10~16小时�W——名义工况下机组制热量�kW�9.3.2.4第四步:按冬季温度条件校核机组制热量。按项目当地冬季计算温度�查询热泵热水机组的性能曲线�确定机组冬季计算温度时的制热量�按热泵热水机组最长工作时间来核对机组日制热总量�如满足不了制热要求�重新调整机组型号和数量�或者加辅助电加热和其它补热方式。太阳能附属设备选型手册1039.3.2.5其它设备选型�循环水泵�依据机组水流量�机组内部水阻力损失和系统水阻力损失确定。水箱有效容积�依据日用水总量�和用水规律、机组制热量来确定。9.3.2.6典型实例��1�宾馆客房热水系统工程地点�上海�日用水量�36m3�水温�55℃。计算过程�第一步:查询气象参数上海�年平均气温16℃;冬季室外计算干球温度-4℃;相对湿度75%;冬季平均气温5℃左右;最低气温-5℃;自来水温度是15�20℃;气候条件比较适合空气源热泵热水机组的使用计算过程�第二步�确定总用水量�并根据总热水量确定总热负荷总用水量36m3/天。取安全系数K=1.1�则总热负荷�Q=V*c�tr-tl�K/860(kcal/kWh)=36000*�55-20�1.1/860=1611kWh计算过程�TFS-SKR1600制热性能曲线30405060708090-505101520253035环境温度℃制热量kW出水45℃出水50℃出水55℃出水60℃太阳能附属设备选型手册104第三步�选定机组的型号�计算机组数量设定机组工作时间12h/天。设选用15P机组�该机组名义工况下的制热量为36kW。计算机组数量�N=Q/(T²W)=1611/(12*36)=3.73≈4台计算过程�第四步�校核冬季工况的制热量。取安全系数K=1.2。则冬季总热负荷�Qd=V*c�tr-tl�K/860(kcal/kWh)=36000*�55-15�1.2/860=2009kWh按冬季室外计算温度-5℃校核�冬季机组工作时间按16h/天�则单台机组实际需要的制热量�Qc=Qd/�N²T�=2009/�4³16�=31.4kW计算过程�第四步�校核冬季工况的制热量。取安全系数K=1.2。则冬季总热负荷�参考机组性能曲线图�该机组在环境温度-5℃时的制热量约为19kW�所以要选择的辅助电加热功率�Wf=�31.4-19�=12.4≈12kW结论�4台15P热泵热水机组能够满足该项目的要求。�2�泳池项目选型步骤第一步:查询当地气象�水文参数�确定自来水补水温度�环境温度�第二步:计算系统热负荷;a.初始热负荷;b.补水热负荷;c.散热热负荷.第三步:确定机组工作时间�名义工况下确定机组的型号和数量�第四步:按冬季温度条件校核机组制热量。※室内游泳池热水系统工程地点�广州泳池面积575m2�泳池水容积747.5m3�太阳能附属设备选型手册105泳池水温为28℃�。第一步�查询气象参数广州地区冬季最低气温5℃冷水温度20℃第二步�日热水热负荷初始加热负荷��泳池内的水由自来水温度提升至使用温度�Q=V*c�tr-tl�/860(Kcal/kWh)=747500*8/860=6953kWh其中�Q——设计热负荷�kWh��V——为游泳池水容积(L)�c——水的比热�取1Kcal/(L•℃)�tr——热水温度�℃��tl——冷水温度�℃�自来水温度第二步�日热水热负荷补水热负荷�Qb=V*c*K*�tr-tl�/860(kcal/kWh)=747500³0.05³�28-20�/860=348kWh其中�Qb——设计补水热负荷�KWh��V——为游泳池水容积(L)�c——水的比热�取1Kcal/(L•℃)�K——泳池日补水量系数�选取5%�tr——热水温度�℃��tl——冷水温度�℃�自来水温度第二步�日热水热负荷散热热负荷。Q=F*q*24=575³0.37³24=5106kWh其中�F——为泳池面积��m2)太阳能附属设备选型手册106q——泳池单位面积小时散热量�查表取0.37第三步�确机组的型号和数量选取30P型机组初始加热用机组的数量确定(名义工况):N=Q/(T²W)=6953/(35³72)≈5台N——机组数量�台�Q——设计耗热量�kWh�T——名义工况下设计运行时间�24~48h�选取35h�W——名义工况下机组制热量�kW�第三步�确定机组型号和数量,选20P型机组散热+补水负荷用机组数量确定�名义工况��N=Q/(T²W)=�5106+348�/(12*48)≈10台N——机组数量�台�Q——设计耗热量�kWh�T——名义工况下设计运行时间�10~18h�选取12h�W——名义工况下机组制热量�kW�第四步�按冬季室外计算温度5℃校核。该机组在环境温度5℃时的制热量为50.5kW。初始加热5台机组冬季制热量6953kWh时需时间T=Q/(N²W)=6953/(5*50.5)=27.5h结论�符合设计要求。第四步�按冬季室外计算温度5℃校核。该机组在环境温度5℃时的制热量为50.5kW。散热+补水负荷冬季制热量5454kWh时需时间T=Q/(N²W)=5454/(7*50.5)太阳能附属设备选型手册107=15.4h结论�符合设计要求。结论�此项目夏季选用5台30P组始加热时启动�10台20P机日常补热�冬季启动7台30P机组�启用10台20P机组�为泳池补热。附表1�游泳池每m2米水面面积的平均热散失量表中数值按下列条件计算�水温27℃�空气相对湿度50%�风速�室内0.5m/s;室外2m/s附表2�泳池日补水量系K�占池水容积的百分数�附表3�游泳池和水上游乐池的池水设计温度附表3�游泳池和水上游乐池的池水设计温度太阳能附属设备选型手册1089.4、太阳能与热泵相结合方式第10章、换热器选型10.1、板式换热器基本任务让温度不同的两气体或者液体�在器内流过时�为了防止它们之间的彼此混杂而用固体壁隔开�这样从进口到出口热流体传给冷流体的结果�热流体将被冷却�而冷流体将被加热。10.2、换热器的传热过程换热器计算的基础是热平衡方程式和传热方程式(1-1)指明了换热器运行的热平衡�即�能量守恒原则热流体被冷却所提供的热量�KJ/s或W��除了散失到外界环境的热损失之外�必然是传给冷流体升温所需要的热量(KJ/s),由于散失的热量相对而言所占的比例很小�所以可以忽略不计。于是)()(/2//222//1/111ttCqttCqQmm����QQQch��hQ太阳能附属设备选型手册109(1-2)下角标“1”和“2”各指热流体和冷流体�上角标“/”和“//”各指进口和出口�qm为质量流量�kg/s�,C为定压比热容�KJ/kg*℃�。10.3、传热过程对于间壁式换热器�无论管式或板式热量将从热流体经由管壁或者平壁的导热传往冷流体的热量传递过程就是传热过程。1�传热过程和传热系数传热方程式�1-3�式中�k—为传热系数�W/(m2�℃)或KJ/(m2℃S)F—为换热面积�2�通过平壁的传热对于平壁的传热过程�传热系数为式中分别为平壁两侧流体与壁面的对流换热表面传热系数.为平壁的导热数�为平壁的厚度。10.4、换热器的种类换热器作为传热设备被广泛用于耗能用量大的领域。随着节能技术的飞速发展�换热器的种类越来越多。适用于不同介质、不同工况、不同温度、不同压力的换热器�结构型式也不同�换热器按换热器的结构可分为�浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管板换热器、板式换热器等。10.5、基本知识10.5.1.板式换热器的传热系数W/(m2�℃)工作介质水—水水平平直波纹板人字形波纹板浅密波纹板3500�4000�约为管壳式的2�3倍�4500�52006000�7000蒸气—水制冷剂、冷凝器制冷剂、蒸发器1500�2000�约为管壳式的2�3倍�1000�1500�约为管壳式的2�3倍�水蒸气—水3000�4000tKFttkFQ����)(2121111�������k1�2��太阳能附属设备选型手册110蒸汽-油水蒸气�或热水�—油800�930水-油冷水—油400�580油-油油—油170�350气-水烟气—水�板壳式�300�40010.5.2.换热器传热强化与削弱�1�强化传热由传热基本方程式知�强化传热的两个基本途径是�加大传热温差和减小传热的总热阻。加大传热温差�加大传热温差的途径有�a.提高热流体温度和降低冷流体温度�b.改变流体流程。�2�.减小传热总热阻�根据总热阻由传热过程各热阻串联组成原理�可采用的措施有�a:减少导热阻�如定期吹灰�消除污垢b:减少对流换热热阻�即在表面传热系数的一侧加装肋片�适当增加流体流速�增加流体的扰动和混合以破坏边界层等c:减少辐射热阻�可采用增加系统黑度、增加物体间角系数等措施。�3�削弱传热隔热保温技术上采用�与强化传热相反�除减少传热温差外�工程上削弱传热的主要措施是在平壁上敷设保温层�热阻总是随保温层厚度的增加而增加�从而达到削弱传热目的�即采用所谓的隔热保温技术。这一技术包括保温层材料的选择�厚度的确定�先进的保温结构以及工艺、检测技术等。�4�其它换热器部分常见的换热器主要包括�间壁式换热器和混合式换热器A、间壁式换热器种类很多�主要有�套管式、管壳式、板式、螺旋板式等。�即间接换热�a套管式换热器�它是换热器中最简单的一种�由两根同心圆筒组成。kmRtttkFQ����)(21太阳能附属设备选型手册111b管壳式换热器�如图两种流体一种在管内走�另一种在壳内走。管壳式结构坚固�易于制造�适应性强�便于清洗�在高压高温场合下均可使用。但它传热系数低�体积大�显得笨重。c螺旋板式换热器�它是由两张平行的金属薄板卷支撑两个螺旋通道�再加上下盖板及连接管而成。它有利于提高对流换热系数�但不宜清洗且承压能力低。B、混合式换热器主要有�冷却塔、气体洗涤塔、混合式冷凝器等。�直接换热�这种换热设备一般在大型制冷等方面使用。10.6、板式换热器的优点及应用�10.6.1、�1�体积小�占地面积少��2�传热效率高��3�组装灵活��4�金属消耗量低��5�热损失小��6�拆卸、清洗、检修方便��7�板式换热器缺点是密封周边较长容易泄漏�使用温度只能低于150°C�承受压差较小�处理量较小�一旦发现板片结垢必须拆开清洗结构紧凑�占用空间小很小的空间即可提供较大的换热面积�不需另外的拆装空间�相同使用环境下�其占地面积和重量是其他类型换热器的1/3�1/5。板式换热器是由许多波纹形的传热板片�按一定的间隔�通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时�两组交替排列�板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好�其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道�换热板片压成各种波纹形�以增加换热板片面积和刚性�并能使流体在低流速成下形成湍流�以达到强化传热的效果。板上的四个角孔�形成了流体的分配管和泄集管�两种换热介质分别流入各自流道�形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。传热系数高雷诺准数10时�即可产生剧烈湍流�一般总传热系数可高达3000�8000W/M2.K。端部温差小逆流换热�太阳能附属设备选型手册112可达到1℃的端部温差。热损失小只有板片边缘暴露�不需保温�热效率≥98%。适应性好�易调整通过改变板片数目和组合方式即可调节换热能力�与变化的热负荷相匹配。