三亚地区酒店太阳能热水系统集热器面积计算简例陵水.docx

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三亚地区酒店太阳能热水系统集热器面积计算简例陵水

建筑工程给水排水计算书

项目陵水清水湾旅游度假区C区绿城蓝湾小镇椰林晓风南区

设计王晓卉

校对黄文杰

审核梅玉龙

日期2018.04

大象建筑设计有限公司

一、项目概况

项目名称：

陵水清水湾旅游度假区C区C01-10地块项目

建设地点：

海南省陵水县清水湾旅游度假区C区C01-10地块

本工程包括9幢层数为9~11F的高层住宅建筑楼（楼号为1号楼、2号楼、3号楼、5号楼、6号楼、7号楼、8号楼、9号楼、10号楼）和4幢层数为2F的低层住宅（楼号为G-1号楼、G-2号楼、G-3号楼、G-5号楼）以及1幢层数为1F的配套公建（楼号为11#楼）。

整个小区住宅均为小于12层的住宅，所有住户均设置了太阳能热水系统。

总建筑面积为71204.50㎡，其中地下室建筑面积为15062.73㎡，1号楼总建筑面积为5413.92㎡，2号楼总建筑面积为5413.92㎡，3号楼总建筑面积为7067.34㎡，5号楼总建筑面积为7067.34㎡，6号楼总建筑面积为5666.76㎡，7号楼总建筑面积为7067.34㎡，8号楼总建筑面积为5591.31㎡，9号楼总建筑面积为5188.98㎡，10号楼总建筑面积为5188.98㎡，11号楼总建筑面积为535.76㎡，G-1号楼总建筑面积为298.48㎡，G-2号楼总建筑面积为596.96㎡，G-3号楼总建筑面积为746.20㎡，G-5号楼总建筑面积为298.48㎡。

二、设计依据

1.已批准的设计文件；

2.建设单位提供的本工程有关资料和设计任务书；

3.国家、行业相关规定；

4.建筑和有关工种提供的图纸和资料；

5.国家气象局发布的气象数据；

6.《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）；

7.《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364—2005；

8.《太阳能供热采暖工程技术规范》GB50495-2009；

9.《全玻璃真空管太阳能集热管》GB/T17049-1997；

10.《真空管太阳能集热管》GB/T17581-1998；

11.《太阳能集热器性能室内试验方法》GB/T18974-2003；

12.《家用太阳能热水系统热性能试验方法》GB/T18708-2002；

13.《家用太阳能热水系统安装、运行维护技术规范》NY/T651-2002；

14.《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713-2002

15.《钢结构设计规范》GB50017-2003；

16.《建筑结构荷载规范》GB50009-2001；

17.《工业自动化仪表工程施工验收规范》GB50093-2002；

18.《设备及管道保温技术通则》GB4272-92。

19.《住宅设计规范》GB50096-2011；

21《住宅建筑规范》GB50368-2005；

22.《海南省住宅建筑节能和绿色设计标准》DBJ46-039-2016；

23.《海南省绿色建筑设计基本规程》（琼建科[2015]129号）；

24.《海南省绿色建筑基本技术审查要点》（琼建科[2015]129号）；

三、太阳能换热面积的计算

1、设置条件

建设地点位于陵水清水湾旅游度假区C区C01-10地块；

每户住宅人数按取值：

三房及三房以下按3.2人/户计，四房及四房以上按3.5人/户计；

集热器设置在平屋面上。

安装倾角同当地纬度18º14’。

2、设计参数

2.1）气象条件

海南省陵水县清水湾纬度为18º14’，属于热带海洋季风性气候，年平均温度为25.4℃，年平均日照小时数为7h，太阳辐射量为5400~6700MJ/（m2.a），属于太阳能资源较丰富区。

清水湾典型年设计用气象参数如下：

1）水平面年平均日辐照量Hha=16.627MJ/（m2.d）；

2）水平面年总辐照量Hht=6074.573MJ/（m2.a）；

3）当地纬度倾角平面平均日辐照量Hha=16.956MJ/（m2.d）；

4）当地纬度倾角平面年总辐照量Hha=6193.388MJ/（m2.a）；

5）年平均环境温度ta＝25.8°C；

6）年平均每日的日照小时数Sy＝7.0h；

7）年总日照小时数St＝2546.8h；

8）年太阳能保证率推荐范围f=50%~60%；

9）回收年限允许值N=8a。

2.2）热水计算参数

设计日用热水定额：

q＝60L/（人.日），设计热水温度为60℃，设计冷水温度为20℃；

3、集热器性能参数

本工程能用平板型太阳能集热器。

集热器的年平均集热效率ηcd＝0.50，朝向朝南，安装倾角18º14’。

设置于平屋面。

4、住宅热水系统负荷计算（设计小时耗热量、设计小时热水量、热水循环流量、贮热水箱计算）

（1）、根据规范，每户的设计小时耗热量计算公式为：

Qh=Kh*m*qr*C*（tr-tl）*ρr/T

式中：

Qh——设计小时耗热量（kJ/h）;

m——用水计算单位：

每户人数三房及以下取3.2人，四房及以上取3.5人；

qr——热水用水定额：

取60L/人.天；

tr——热水温度，60°C；

tl——冷水温度，20°C；

C——水的比热，C=4.187（kJ/kg.°C）；

ρr——热水密度，水温60°C；时，取0.983（kg/L）；

T——每日使用时间（h），取24h；

Kh——小时变化系数。

即Qh=4.21*3.2*60*4.187*（60-20）*0.983/24=5545kJ/h=1.54KW

（2）、根据规范，每户的设计小时热水量计算公式为：

qrh=Qh/[（tr-tl）*C*ρr]

式中：

qrh——设计小时热水量（L/h）;

Qh——设计小时耗热量（kJ/h）;

tr——热水温度，60°C；

tl——冷水温度，20°C；

C——水的比热，C=4.187（kJ/kg.°C）；

ρr——热水密度，水温60°C；时，取0.983（kg/L）；

即得qrh=Qh/[（tr-tl）*C*ρr]=5545/[（60-20）*4.187*0.983]=33.68L/h

（3）、根据规范，每户的循环量计算公式为：

qx=Qs/[C*ρr*∆t]

式中qx——热水循环流量（L/h）;

Qs——配水管道的热损失（kJ/h），取5%Qh;

C——水的比热，C=4.187（kJ/kg.°C）；

ρr——热水密度，水温60°C；时，取0.983（kg/L）；

∆t——热水温差，40°C；

得qx==0.05*5545/[4.187*0.983*40]=1.68L/h

（4）、贮水箱的容积

三房及以下户型V=3.2*60=192L，实际取200L贮水罐。

四房及以上同理。

5、太阳能集热器面积的计算

相关参数设定

1）太阳能的保证率∫，取∫＝0.50（根据使用期内太阳辐照、系统经济性、及用户要求等因数综合考虑）

2）集热器的年平均集热效率（ηcd）取ηcd＝0.50（可根据产品的实际测试结果确定）

3）集热系统热损失率（ηL）取ηL＝0.20（取经验值）

4）集热器采光面上年平均日太阳辐射量（Jt）：

Jt＝16956kJ/m2。

.d（安装倾角18.14度）

5）水的定压比热容：

C＝4.187J/（kg℃）

6）热水密度：

P＝0.9832kg/L

加热系统的集热器面积计算

三房户型每户按3.2人计。

直接加热时，平均每户型集热器面积计算如下：

Ajz=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]

Ajz=60*3.2*0.983*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]=2.33平方米。

本工程采用间接加热，每户太阳能板计算面积2.5平方米。

计算如下：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*3.2*0.983*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.073=2.5平方米。

同理可得，四房户型（每户按3.5人计），采用间接加热，每户太阳能计算面积为2.73平方米。

6、系统形式、辅助热源、管材及附件

1）、高层住宅建筑楼（楼号为1号楼~11号楼）系统形式采用集中集热分户贮热的方式，集热板集中设置屋顶，每户设置一只200L的闭式贮热水箱（内设2.2KW的电加热棒），三房户型每户所需太阳能板的计算面积为2.5平方米，四房户型每户所需太阳能板的计算面积为2.73平方米。

实际设置的太阳能板面积每户平均大于或等于计算面积。

2）、低层住宅（楼号为G-1号楼、G-2号楼、G-3号楼、G-5号楼）采用强制循环间接加热供水系统。

系统形式采用分户集热分户贮热的方式，集热板设置在各自的屋顶，每户设置一只200L的闭式贮热水箱，辅助加热采用燃气热水器。

每户所需太阳能板的计算面积为2.9平方米，集热器的规格为一块2㎡，则需要2块，屋面实际一户放置2块集热器，每户实际安装面积为4平方米，大于计算面积。

3）、太阳能热媒管、生活热水管均采用薄壁不锈钢管，卡压连接。

采用橡塑保温。

图中所用管径DN为公称直径。

热水管需考虑补偿，长度大于等于8米的直线横管，设一不锈钢波纹管

7、应用面积的计算

本工程各住宅楼在屋顶设平板型太阳能集热器，各楼面积如下：

（1）1号楼（高层，四房户型0户，三房户型49户，总人数为49*3.2=156.8人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*156.8*0.983*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=122.5（平方米）。

实际安装总面积为124平方米（共62块，每块2平方米）。

（2）2号楼（高层，三房户型48户，总人数为48*3.2=153.6人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*153.6*0.983*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=120（平方米）。

实际安装总面积为124平方米（共62块，每块2平方米）。

（3）3号楼（高层，三房户型51户，四房户型8户，总人数51*3.2+8*3.5=191.2人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*191.2*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=149.4（平方米）。

实际安装总面积为152平方米（共76块，每块2平方米）。

（4）5号楼（高层，三房户型51户，四房户型8户，总人数51*3.2+8*3.5=191.2人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*191.2*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=149.4（平方米）。

实际安装总面积为152平方米（共76块，每块2平方米）。

（5）6号楼（高层，三房户型48户，总人数为48*3.2=153.6人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*153.6*0.983*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=120（平方米）。

实际安装总面积为120平方米（共60块，每块2平方米）。

（6）7号楼（高层，三房户型51户，四房户型8户，总人数51*3.2+8*3.5=191.2人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*191.2*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=149.4（平方米）。

实际安装总面积为152平方米（共76块，每块2平方米）。

（7）8号楼（高层，三房户型48户，总人数为48*3.2=153.6人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*153.6*0.983*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=120（平方米）。

实际安装总面积为120平方米（共60块，每块2平方米）。

（8）9号楼（高层，三房户型9户，四房户型27户，总人数9*3.2+27*3.5=123.3人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*123.3*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=96.3（平方米）。

实际安装总面积为102平方米（共51块，每块2平方米）。

（9）10号楼（高层，三房户型9户，四房户型27户，总人数9*3.2+27*3.5=123.3人）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=60*123.3*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=96.3（平方米）。

实际安装总面积为102平方米（共51块，每块2平方米）。

（10）G-1号楼（低层，三房户型2户，总人数为2*3.2=6.4人，别墅每人用水量按70L计取）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=70*6.4*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=5.8（平方米）。

实际安装总面积为8平方米（共4块，每块2平方米。

每户2块）。

（11）G-2号楼（低层，三房户型4户，总人数为4*3.2=12.8人，别墅每人用水量按70L计取）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=70*12.8*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=11.7（平方米）。

实际安装总面积为16平方米（共8块，每块2平方米。

每户2块）。

（12）G-3号楼（低层，三房户型5户，总人数为5*3.2=16人，别墅每人用水量按70L计取）：

）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=70*16*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=14.6（平方米）。

实际安装总面积为20平方米（共10块，每块2平方米。

每户2块）。

（13）G-5号楼（低层，三房户型2户）：

（低层，三房户型2户，总人数为2*3.2=6.4人，别墅每人用水量按70L计取）：

集热器计算面积：

Ajj=Ajz*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=Qw*Cw*（tend-ti）*f/[Jt*ηcd*（1-ηL）]*（1+FRUL*Ajz/K*Fjr）=70*6.4*4.187*（60-20）*0.50/[16956*0.50*（1-0.2）]*1.07=5.8（平方米）。

实际安装总面积为8平方米（共4块，每块2平方米。

每户2块）。

汇总如下表：

各楼太阳能设置情况表

幢号

户数

人数

集热器

计算面积

（平方米）

集热器实际安装面积

（平方米）

实际安装太阳能板块数

备注

1#

49

156.8

122.5

124

62

高层住宅，实际选用集热器的规格为2平方米/块

2#

48

153.6

120

124

62

3#

59

191.2

149.4

152

76

5#

59

191.2

149.4

152

76

6#

48

153.6

120

120

60

7#

59

191.2

149.4

152

76

8#

48

153.6

120

120

60

9#

36

123.3

96.3

102

51

10#

36

123.3

96.3

102

51

G-1

2

6.4

5.8

8

4

低层住宅，每户实际选用集热器的规格为2平方米/块，每户设置2块

G-2

4

12.8

11.7

16

8

G-3

5

16

14.6

20

10

G-5

2

6.4

5.8

8

4

合计

455

1479.4

1161.2

1200

600