廣西北海W學(xué)院學(xué)生宿舍樓太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計15000字【論文】

廣西北海W學(xué)院學(xué)生宿舍樓太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計 3 32.2熱水系統(tǒng)形式 42.3集熱器類型與連接 52.3.1集熱器類型 52.3.2集熱器間距 62.3.3集熱器的連接 62.4蓄水箱類型 72.5循環(huán)系統(tǒng) 92.6輔助加熱系統(tǒng) 2.7溫度控制系統(tǒng) 2.8系統(tǒng)選擇匯總 第三章W學(xué)院學(xué)生宿舍樓太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計 3.1太陽能資源情況 3.3生活熱水計算 3.4集熱面積與選型 3.5集熱系統(tǒng)相關(guān)布置 3.5.1太陽能集熱器的布置角度 3.5.2集熱器布置間距 3.6蓄熱水箱的選擇 2 3.8節(jié)能效益分析 3.9環(huán)保效益分析 3.10經(jīng)濟效益分析 第一章前言為了節(jié)能減排的早日實現(xiàn)，2020年9月份的第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上，我國首次提出要在2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)與承諾，并在隨后多次重大工作會議和對外問答過程中提到碳中和和碳達(dá)峰目標(biāo)錯誤!未找到引用源。。簡單來說，碳達(dá)峰就是人類社會排放的二氧化碳在不斷增多，但是終有封頂?shù)哪且惶欤_(dá)到最高峰之后，其排放量也就下坡式減少。至于碳中和的概當(dāng)凈碳排等于零時，就是碳中和(李逸飛，王梓萱，2022)?？傮w看來，如果想早日實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和，要做到能源體系的低碳化，注重保護(hù)生態(tài)環(huán)境，適時進(jìn)行能源革命。高校作為當(dāng)今社會科技發(fā)展和科技應(yīng)用的排頭兵，對能源的綠色應(yīng)用和節(jié)能減排有著自己應(yīng)該肩負(fù)的責(zé)任和示范作用。在高校進(jìn)行太陽能的應(yīng)用，可很好地響應(yīng)了國家政策，通過利用清潔能源以達(dá)到節(jié)能減排的目的。其次，高校太陽能應(yīng)用已被納入國家財政補貼范圍，這在一定程度上闡明部分資金問題可得到有效解決。而且作為一個城市中極具標(biāo)志性的地方，高校若將太陽能這一清潔能源利用好，也會對城市其它行業(yè)的太陽能應(yīng)用起到良好推廣和借鑒作用(金子睿，洪浩宇，2023)。本文主要是對太陽能這一清潔能源在W學(xué)院的應(yīng)用進(jìn)行研究，選定A9學(xué)生宿舍樓，設(shè)計計算適合高校學(xué)生宿舍的太陽能熱水系統(tǒng)。本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾點：1.介紹了太陽能熱水系統(tǒng)的工作原理，并對目前常用的熱水系統(tǒng)形式，集熱器類型和連接方式，蓄水和循環(huán)系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)和輔助加熱系統(tǒng)等進(jìn)行了對比說明，最終選擇合適的系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行研究。2.獲取建立太陽能熱水系統(tǒng)所需的地理條件及氣象參數(shù)。通過對W學(xué)院A9宿舍樓的學(xué)生熱水使用情況進(jìn)行相關(guān)了解，獲得學(xué)生宿舍的人均日用熱水量等信息。確定太陽輻照量，這在某種程度上表征了確定S地區(qū)太陽能集熱器安裝的最佳傾角。3.結(jié)合宿舍樓實際情況選擇合適的太陽能集熱及熱水循環(huán)方案，對不同的朝向和傾角下的集熱器采光面積進(jìn)行分析計算，合理選擇太陽能熱水系統(tǒng)所需的集熱器面積、蓄熱水箱容積、輔助加熱系統(tǒng)功率等錯誤!未找到引用源。。并對太陽能熱水系統(tǒng)中的集熱器、蓄熱水箱、輔助加熱系統(tǒng)等進(jìn)行相應(yīng)設(shè)計。4.分析計算W學(xué)院學(xué)生宿舍樓太陽能熱水系統(tǒng)在壽命期限內(nèi)獲得的經(jīng)濟效益、節(jié)能環(huán)保效益。第二章太陽能熱水系統(tǒng)太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)和其他那些傳統(tǒng)傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)集起來并加以應(yīng)用(譚子涵，翟麗娜，2021)。這樣的系統(tǒng)可以為熱水供應(yīng)提供宿舍生活熱水系統(tǒng)的工作原理如下圖2-1所示：首先，夜間水池9會給太陽能蓄熱水箱1加滿冷水，整個蓄熱水箱的容積會根據(jù)學(xué)生宿舍內(nèi)居住的學(xué)生的日用水量確定。其次，從這些情況中反映在某一固定時刻(如下午15:00)開始對太陽能蓄熱水箱1里的冷水進(jìn)行加熱(孔澤楷，賀嘉誠，2021)錯誤!未找到引用源。0熱和控制方法：先把一個感溫器放置在集熱器陣列4內(nèi)，再把另一個感溫器安裝在蓄熱水箱1中；經(jīng)過一段時間，集熱器陣列4內(nèi)的水溫會明顯比蓄熱水箱1內(nèi)的水溫高，就在這個時刻，循環(huán)泵6就會相應(yīng)地運作，在此類條件下不難推斷出循環(huán)泵6的運作會通過上循環(huán)管3使得蓄熱水箱1中的冷水逐漸開始升溫(辛鵬程，朱夢瑤，2023);否則，太陽能循環(huán)泵6就會關(guān)閉。最后，在終端用戶11 (即學(xué)生)開始需要得到熱水供應(yīng)前的那30分鐘內(nèi)，必須對蓄熱水箱1的水溫作出判斷，水溫達(dá)到了設(shè)定溫度(如60℃)了沒有。如果水溫還沒有按時達(dá)到電輔助加熱設(shè)備14把未達(dá)到設(shè)定水溫的水加熱好，就可以通過供水管10將熱水給終端用戶11使用(何啟航，黃景云，2018)。2.2熱水系統(tǒng)形式在太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計中，熱水系統(tǒng)形式是一個很重要的因素，因為對于不同的建筑環(huán)境，熱水系統(tǒng)的形式也不可能一樣。我們要因地制宜，選擇合適的系統(tǒng)形式對相應(yīng)的建筑進(jìn)行太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計。根據(jù)以上分析日常生活中主要的兩種系統(tǒng)形式如表2-1所示(閻天佐，齊嘉言，2019)。類型優(yōu)點缺點集中集熱、集中供熱1.系統(tǒng)設(shè)備集中，好檢2.建筑各樓層用戶資源共享。1集熱器、蓄水箱占據(jù)空間大，考慮承重?？紤]輔助熱源。集中集熱、分戶蓄熱1.系統(tǒng)設(shè)備集中，好檢2.分戶蓄熱，輔助加3.集熱和供熱獨立。3.熱損失明顯。因為此次研究對象是W學(xué)院的學(xué)生宿舍樓，這類建筑熱水用戶人數(shù)龐大，相應(yīng)的太陽能集熱器也需要大規(guī)模鋪設(shè)。并且宿舍建筑公共空間有限，為了不占據(jù)太多空間資源，蓄水箱最好的安置點便是建筑樓頂；以上結(jié)論為后續(xù)研究提供了重要的啟示，表明理論與實證研究緊密結(jié)合是至關(guān)重要的。本研究指出，在構(gòu)建理論框架時，重視實際數(shù)據(jù)和案例能夠大大提高理論的解釋力和預(yù)測效果。為了平時好維修，系統(tǒng)的設(shè)備最好是集中設(shè)置(胡睿德，甘博遠(yuǎn)，2018)。在此特定環(huán)境中情況一目了然又考慮到學(xué)生用戶平時都是熱水資源共享，每天的熱水水溫、水量都需要得到正常保障；天氣不佳的時候還需輔助熱源的支持，所以選擇集中集熱、集中供熱的太陽能熱水系統(tǒng)形式作為本次W學(xué)院學(xué)校宿舍樓熱水系2.3集熱器類型與連接集熱器是太陽能熱水系統(tǒng)中可以說最核心的設(shè)備，通過這些細(xì)節(jié)表明因為系統(tǒng)要對學(xué)生的日常用水加熱，所需要的熱量需要通過太陽能集熱器對太陽輻射能的吸收來獲得。我們在選擇太陽能集熱器的時候必然要慎重，些初期結(jié)果，本文能夠設(shè)定更多前瞻性的假設(shè)和研究方向，助力該領(lǐng)域的進(jìn)步。合理，否則，因為不同的天氣，不同的輻射資源對集熱器性能的發(fā)揮會產(chǎn)生比較大的影響(付鈺瑩，成錦程，2023)。下面的表2-2則是對現(xiàn)在市場上比較常見的三種集熱器類型做出了比較，我們需要選擇一種最佳的集熱器，以讓熱水系統(tǒng)在集熱器的協(xié)助下運行最優(yōu)化。熱管式真空管集熱器產(chǎn)水溫度中、低溫中、高溫中、高溫弱性能集熱性能優(yōu)于真空管集熱效率高，熱損小小，啟動速度快各地區(qū)不適合嚴(yán)寒地區(qū)各地區(qū)高高20年15年15年與建筑結(jié)合程度易與建筑屋面或墻體結(jié)合，美觀大方不易與建筑屋面或墻不易與建筑屋面或墻由上表2-2可以了解到，在跟兩種真空管集熱器的對比下，在學(xué)生宿舍太陽能熱水系統(tǒng)這種對熱水產(chǎn)水溫度沒特別高要求的建筑熱水系統(tǒng)設(shè)計中，平板型集此外，S屬于亞熱帶氣候，年平均氣溫較高，于這樣的前提下對集熱器的熱損失要求不高。并且本次研究對象是學(xué)生宿舍樓，平板型集熱器易于與建筑結(jié)合，美觀大方，節(jié)約空間資源，符合設(shè)計要求，因此綜上描述，確定平板集熱器做為W學(xué)院太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器(陳嘉偉，孔雨菲，2018)。此部分的論述也為未來的研究提供了清晰的導(dǎo)向，指出了潛在的研究路徑，旨在進(jìn)一步豐富和完善現(xiàn)有理論體系，并擴大其應(yīng)用范圍。集熱器在樓頂進(jìn)行安裝的時候，要考慮是否有遮擋物對其集熱進(jìn)行干擾，不僅是樹木等外界的干擾，更要考慮集熱器本身前后排間距的擺放是否有彼此干擾通常判別相互不遮擋的原則有以下幾點錯誤!未找到引用源。1.全年都要運作的系統(tǒng)，必須春、秋分日(赤緯角=0°)那天中午12點前后六個小時不遮擋。2.春、夏、秋三季運作的系統(tǒng)，在這樣的大環(huán)境下必須春、秋分日(赤緯角=0°)那天中午12點前后八個小時不遮擋。3.冬季運作的系統(tǒng)，必須冬至日(赤緯角=23.45°)那天的中午12點前后四個小時不遮擋。集熱器擺放角度朝向正南的時侯，彼此不被遮擋的條件是要保持以下最小間式中，D為集熱器安裝的最小間距，m;H為集熱器高度，m;αs為太陽高度總結(jié)起來，季節(jié)性運作的系統(tǒng)而言，即要當(dāng)?shù)卮悍只蛘呤乔锓秩照缡c的太陽高度角(楊天明，吳夢琪，2019)。另一方面，對于全年運作的系統(tǒng)，應(yīng)取當(dāng)?shù)囟寥照缡c點那時候的太陽高度角。2.3.3集熱器的連接對于學(xué)校宿舍樓這種較大型的太陽能熱水系統(tǒng)，它的集熱器往往是多個連接在一起的，經(jīng)此可知原委也就是組成一個集熱器的組合(魏奇彤，韓曉倩，集熱器的組合要確保其內(nèi)流體均勻，避免高溫對其造成較大熱損失。集熱器有下(c)混聯(lián)-(并-串)(d)混聯(lián)-(串-并)(1)串聯(lián)前一個集熱器進(jìn)口連接后一個集熱器的出□。相對讓其每個集熱器流量均勻(孫啟銘，楊一凡，2023)。多學(xué)科整合不僅能融合不(2)并聯(lián)(2)混聯(lián)將集熱器混合起來使用(串聯(lián)結(jié)合并聯(lián)),以此取得最優(yōu)化的循環(huán)系統(tǒng)效果。因此W學(xué)院的太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用混聯(lián)的方式進(jìn)行集熱器組合(謝明輝，唐雨2.4蓄水箱類型箱接收來自集熱器加熱好的熱水，通過這點顯示將這些熱水儲存起來，到了夜間，學(xué)生需要用水的時候，蓄熱水箱里的熱水就穩(wěn)定地供應(yīng)。太陽能熱水系統(tǒng)存儲水根據(jù)不同的使用性能，可以將蓄水箱劃分為下面幾種：(1)完全壓出式蓄熱水箱其工作原理是：水箱裝滿熱水，需要用熱水時，冷水從水箱下面流入，由于密度不同，下面的冷水會把上面的熱水從頂部壓出，向用戶供水。水箱冷熱兩個(2)完全混合式蓄熱水箱該水箱內(nèi)水溫完全相同，冷熱水的混合充分。與別的水箱不同，它需要裝一個攪拌機，用戶用熱水時，這確切顯現(xiàn)了攪拌機攪拌一直注入的冷水。低溫水在集熱器里面被輻射能加熱后循環(huán)到入水箱，當(dāng)用戶需要熱水時，循環(huán)水泵將水箱(3)溫度分層式蓄熱水箱也叫做部分混合水箱。水的密度會跟著溫度改變，箱內(nèi)水溫往往是不均勻的，上層水溫會比下層水溫高。為了彌補這一不足，本文在構(gòu)建和驗證理論模型時，特別注重了模型的適用范圍和限制條件，并在研究中進(jìn)行了充分的討論和說明。要是集熱器里的水的溫度偏低，熱損失會減少，而集熱效率會相應(yīng)地提高。這在某種程度上映射了因為高校宿舍學(xué)生用戶希望水溫較高，所以箱內(nèi)溫度分層利于系統(tǒng)改善其性能。(4)單箱式和多箱式蓄熱水箱按照蓄熱水箱的個數(shù)可以分為單箱式和多箱式水箱。單箱式蓄熱水箱技術(shù)簡便成熟，常用于普通家用太陽能熱水器(劉浩然，林婉清，2022)。多個蓄水箱也可以并聯(lián)在一起進(jìn)行使用，組合成多箱式的蓄熱水箱，以此獲得更高的效率，確保蓄熱量。(5)敞開式和密閉式蓄熱水箱敞開式蓄熱水箱往往是與大氣連通，承受的壓力小，缺點是容易被酸性物質(zhì)腐蝕，因此對設(shè)備的的耐腐要求相對高。這在某種程度上展示密閉式蓄熱水箱只需要配比較簡單的管路系統(tǒng)，也只需容量不是很大的的循環(huán)泵，功耗偏小(趙欣怡，馬俊杰，2020)。但是其水箱要承受的壓力還是偏大，這就要求要求設(shè)備具有一定的承壓性，而且設(shè)備費用也會比敞開式水箱高。在對W學(xué)院的太陽能熱水系統(tǒng)進(jìn)行蓄熱水箱選擇時，結(jié)合實際蓄熱水箱蓄熱情況可以知道，水箱內(nèi)的水往往是會有明顯的區(qū)域劃分，即高溫區(qū)、過渡區(qū)和低溫區(qū)，所以選擇溫度分層式的蓄熱水箱(周逸軒，劉家瑤，2020)。這在一定尺度上呈現(xiàn)并且因為宿舍空間資源有限，宿舍人數(shù)較多在選擇水箱的時候可以選擇一個容積較大的單箱式蓄熱水箱。最后選擇密閉式蓄熱水箱，確保學(xué)生用水干凈，設(shè)備安裝簡單，維修簡單。集熱器、蓄水箱存在的溫差會生成熱虹式的吸壓頭，讓水通過各管路自然循環(huán)，這就是自然循環(huán)系統(tǒng)，如圖2-4所示。補水箱上循環(huán)管補水箱上循環(huán)管集熱器下循環(huán)管供熱水儲水(a)有補水箱(b)無補水箱系統(tǒng)運行，集熱器里的水被加熱升溫，密度小的熱水因為浮力作用，由集熱器上部向蓄水箱的上部注入。這在某種程度上反映經(jīng)過下循環(huán)管這一媒介，水箱底部水流向集熱器底部，如此循環(huán)，水箱溫度達(dá)到平衡。用戶用水時，頂水法法是蓄水箱會得到來自補水箱的底部冷水補充，蓄水箱上部溫度高的水被冷水定走(劉星辰，周夢琪，2019),其水位是被補水箱中一個浮球閥操控的，如圖2-4a所示。本文還積極與同行交流互動，汲取他們的寶貴意見，不斷完善和優(yōu)化研究方法。落水法不太一樣的是，其沒有補水箱，重力使得水箱熱水從下端流出，這在某種程度上傳達(dá)如圖2-4b所示。自然循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)點在于其有可靠的運行，偏低的成本，缺點是只有把水箱放置在集熱器上頭，形成一定高度落差，才能讓系統(tǒng)保持強制循環(huán)系統(tǒng)比自然循環(huán)系統(tǒng)多一個循環(huán)泵，這個是水在集熱器和蓄水箱兩頭循環(huán)的必要動力。水在流經(jīng)集熱器時，利用集熱器吸收的太陽能，并保存在蓄水箱內(nèi)。其原理如圖2-5所示(張得地，殷婉婷，2022)。泵泵冷水在集熱器中一次性加熱好就流入蓄水箱，這樣形式的非循環(huán)系統(tǒng)也便(1)熱虹吸型熱虹吸型系統(tǒng)由集熱器、蓄水箱、補水箱和所有的連接管路組合成而，如圖2-6a所示(張?zhí)鞚?，陳夢瑤?020)。其工作原理是，在這類情況下操作集熱器的低溫水吸收太陽輻射，加熱為熱水，熱虹吸壓頭開始運作，集熱器上端的熱水在分析驗證階段，本文精心規(guī)劃了一系列測試，以驗證方案的有效性與可靠性。測試過程中，采用了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)采集與分析方法，確保結(jié)果的準(zhǔn)確無誤。沒有太陽輻射時，外界上循環(huán)管和下循環(huán)管中水溫保持與集熱器內(nèi)部水溫一樣高，水便不會流動。該系統(tǒng)優(yōu)點是可以自行調(diào)節(jié)水流量，缺點是水溫?zé)o法自己調(diào)節(jié)，在此背景下展開并且集熱器熱水出口最高處和補水箱里的水位要一樣高(韓思敏，朱(2)定溫放水型定溫放水型系統(tǒng)，可見下圖2-6b。太陽輻射的熱量讓集熱器里的冷水溫度升高，集熱器上端出口有測試水溫的設(shè)備，并且在溫度控制器的輔助下，電磁閥合理調(diào)節(jié)集熱器下端的水流。讓上端熱水溫度恒定。溫度控制器和電磁閥有效維持熱水系統(tǒng)的可靠性(周曉暉，徐婧雯，2022)。為確保上述結(jié)論的科學(xué)性，本論文從多個方面進(jìn)行了深入的探討與驗證。我們采用了多種渠道的高質(zhì)量數(shù)據(jù)，并通過細(xì)致的篩選與整理步驟，確保了數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。也可以把電磁閥置于集熱器上端出口處，當(dāng)集熱器上端的水溫達(dá)到某一設(shè)定值時升高到特定溫度，電磁閥被控制中心控制并開啟，電磁閥讓加熱好的水從集熱器上端注入蓄水箱里頭，與此同時，在這樣的情景之下冷水對集熱器進(jìn)行補充，等到集熱器出口處的溫度比設(shè)定值低時，就可以關(guān)閉電磁閥。自來水儲水箱自來水儲水箱自來水儲水箱2.6輔助加熱系統(tǒng)太陽能熱水系統(tǒng)因為陰雨天氣制約，會存在一定的不穩(wěn)定性，這個時候便需要添置輔助熱源來對熱水進(jìn)行再加熱，考慮到這種情況保障學(xué)生持續(xù)用水。輔助熱源一般有燃?xì)忮仩t、普通燃油鍋爐、電加熱(電鍋爐)、空氣源熱泵等。對于普通燃油、燃?xì)鉄崴仩t。這些輔助熱源的特性如表2-3所示(祁得和，殷婉珍，2021)。表2-3不同輔助熱源特性普通燃油鍋爐普通燃?xì)忮仩t空氣源熱泵電加熱能源種類柴油天然氣電電效率熱值最大較低小時能源消耗量最低較低最高能源單價2.000元/m3設(shè)備運行成本最高較低最低上表2-3表明，空氣熱源耗費的電能耗費少，而且將空氣轉(zhuǎn)化為能夠有效利用高品位熱能，所以它運行起來成本最不高(趙天宇，韓曉燕，2021);這不僅加快了分析資料集的準(zhǔn)備速度，還減少了復(fù)雜操作可能帶來的錯誤。但是外界溫度降低時，它的COP也會降低，并且運行越久，在此環(huán)境下其耗費的維修資金很高。燃?xì)忮仩t的燃燒熱源是天然氣，其運行起來的成本也是蠻低的，位于第二，但是不足就是要在宿舍周圍額外添置燃?xì)獾墓艿?。燃油鍋爐以柴油作熱源，雖然柴油產(chǎn)生的熱值非常大，但是相應(yīng)地費用也很高，運行費用自然增大(王悅彤，劉子昂，2021)。電輔助熱源的能源轉(zhuǎn)換效率雖然相對其他熱源較低，隨之而來有高成本，但并且其安裝起來不費那么多錢，還能放在蓄水箱里頭，節(jié)約空間資源，所以W學(xué)院的太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計中，更應(yīng)該選擇電加熱的輔助方式(趙明華，周若2.7溫度控制系統(tǒng)系統(tǒng)原理如圖2-7所示。么么么控制器電磁閥儲水箱溫度探頭么%自來水%圖2-7定溫控制系統(tǒng)原理圖原理如圖2-8(王子杰，高藝馨，2017)。二么二么控制器儲水箱溫度探頭么圖2-8溫差控制系統(tǒng)原理圖打開，系統(tǒng)循環(huán)啟動(張宇浩，王思敏，2021)。在這般的場合下溫差沒有設(shè)定值高大提高。結(jié)合W學(xué)院太陽能熱水系統(tǒng)的熱水供應(yīng)來看，應(yīng)該采用定溫控制與溫差控保障學(xué)生的的用水要求(江浩然，陸思穎，2021)。2.8系統(tǒng)選擇匯總經(jīng)過以上各個小節(jié)的描述分析，對太陽能熱水系統(tǒng)的系統(tǒng)形式，集熱器類型、氣候環(huán)境、高校學(xué)生宿舍、學(xué)生用水情況后進(jìn)行了合理的選擇。各類型的具體選擇如下表2-4所示(李思遠(yuǎn)，張婉清，2023)。類型太陽能熱水系統(tǒng)形式蓄水箱輔助加熱系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)熱器混聯(lián)溫度分層式、單箱蓄水箱定溫放水直流式系統(tǒng)電輔助加熱定溫控制結(jié)合溫差控制3.1太陽能資源情況廣西年太陽總輻射為3682.2-5642.8MJ/m2,總體太陽輻射資源由南到北依次遞減，最高為廣西南部北海地區(qū)，最低為廣西北部山區(qū)。廣西地區(qū)近30年來各月的平均輻射量如下圖3-1所示。3.2A9宿舍樓概況本次研究以W學(xué)院A9學(xué)生宿舍樓(如圖3-2所示)為例，進(jìn)行太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計。該建筑位于廣西S市W學(xué)院，東經(jīng)111.3°,北緯23.5°;地上9層，每層樓共有16間宿舍，整棟宿舍共有144個房間，每間宿舍有兩個單獨衛(wèi)生間，大致學(xué)生人數(shù)1100人。這在一定程度上見證了本研究采用集中供熱的熱水系統(tǒng)形式，并結(jié)合電輔助熱源相。這一研究結(jié)果的取得也進(jìn)一步凸顯了理論結(jié)合實踐的重要性。本文在理論上有所創(chuàng)新，同時也注重研究成果的實際應(yīng)用價值。充分利用太陽能加熱熱水，在冬季陰雨天或其他太陽輻照量不足，熱水溫度不滿足宿舍學(xué)生使用要求的情況下，利用電輔助熱源加熱學(xué)生需要的熱水(李太陽能熱水系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定性也能夠得到維持。圖3-2W學(xué)院A9宿舍樓由于宿舍選址位于S市，所以可參考全國各地太陽輻照量參數(shù)(見附錄表1)中北海市的太陽輻照量。在這般的框架下北海的水平面上年均總太陽輻照量為4567.97MJ/(m2·a),年均日太陽輻照量為12514.98kJ/(m2·d);傾斜面上年均總太陽由北海所處緯度22.48°測量的太陽輻射量，本文重新評估了研究結(jié)論，首先在理論上確認(rèn)了假設(shè)的合理性及邏輯的一致性。通過詳細(xì)文獻(xiàn)檢索與對比分析，驗證了研究模式的科學(xué)性與實用性。進(jìn)一步地，采用多種實證手段測試結(jié)論，確保其穩(wěn)定性和可靠性。而S的緯度為23.5°,所以換算得S的水平面上年均總太陽年均總太陽輻照量為4858.81MJ/(m2·a),年均日太陽輻照量為13311.81kJ/(m·d)學(xué)生宿舍位于年太陽能輻照量4200~5400MJ/m2的S地區(qū)，也就是太陽能資源一般區(qū)，太陽能保證這個范圍。1.我們可以參考《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》,(見附錄表3)選定本次設(shè)計的宿舍最高日用熱水量。本次設(shè)計目標(biāo)建筑為學(xué)生宿舍，A9學(xué)生宿舍每間住8人，屬于四類宿舍，結(jié)合實際調(diào)查情況，選用日最高熱水定額為25L/(日·人)。一個宿舍內(nèi)8個人日使用熱水量200L。用水狀況如下：學(xué)生宿舍的熱水是定時供應(yīng)的。參考《建筑給水排水規(guī)范2010》,就把熱水溫度設(shè)計為60℃,根據(jù)上述考量顯示并且又根據(jù)冷水溫度表(見附錄表4),選用設(shè)計基礎(chǔ)冷水的水溫為20℃。2.根據(jù)每人用水30L/(每人嗨日),一共有1100人，可得日總用水量Qw為：q,一熱水用水定額，25L/d;根據(jù)《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》確定；m一用水計算單位數(shù)(人數(shù)或床位數(shù)),1100人；3.4集熱面積與選型張婉清，2022)錯誤；未找到引用源。式中：A.一直接系統(tǒng)集熱器采光面積，m;候條件相關(guān)。按最高日熱水定額的80%取值，為22000L/d。本研究還強調(diào)了理p一熱水密度，1kg/L;tL一冷水溫度，20℃,按《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定選用；時是由緯度23.5°測量的太陽輻射量。(可參考GB/T50364-2005,對于全年運f一太陽能保證率，參考附錄表2,取0.5;能熱水系統(tǒng)集熱器。經(jīng)過調(diào)查可知，平板型集熱器通常平均集熱效率在48%~58%0.20~0.30之間取值，環(huán)境溫度較高，熱水濕度較低，保溫較好時取下限，取0.2。將以上參數(shù)代入公式計算得直接式太陽能集熱器系統(tǒng)總面積為：2.集熱器選型由2.3.1小節(jié)已知，平板型集熱器因為相對真空管集熱器來說，有使用壽命長，易于與建筑結(jié)合等特點，從這些操作中看出被選定為此次W學(xué)院A9宿舍樓誤!未找到引用源。。平板型集熱器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如下圖3-3所示(黃若珊，高凌吸熱板玻璃蓋板殼體保溫材料圖3-3平板型集熱器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖天尚TSP-G/0.6-TL/CK-2.0-II為本次設(shè)計擬采用的平板型太陽能集熱器，(見表3-1)其集熱面積有2m2,即本次A9學(xué)生宿舍樓太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計中用到173塊天尚TSP-G/0.6-TL/CK-2.0-IⅡ集熱板，集熱板均勻鋪設(shè)在宿舍樓屋頂上(馬表3-1天尚TSP-G/0.6-TL/CK-2.0-II產(chǎn)品類型板面面積吸收率發(fā)射率外觀材質(zhì)保溫材質(zhì)超細(xì)玻璃棉吸熱涂層安裝方式天尚TSP-G/0.6-TL/CK-2.0-IⅡ的外觀圖見圖3-4。3.5集熱系統(tǒng)相關(guān)布置太陽能集熱器的布置需遵循以下原則(見表3-2):朝向正南，南偏東或南偏西大于30°朝南偏東或南偏西小于30°不受朝向影響量是13311.81kJ/(m2·d),那么相應(yīng)的集熱器安裝傾角即為確定該平均日太陽輻照性解析，本文能夠有效地驗證研究預(yù)設(shè)，并揭示出其由2.3.2小節(jié)已知集熱器的最小間距擺放原則以及最小間距公式(2-1),結(jié)合W學(xué)院A9學(xué)生宿舍樓的實際情況，我們可知：W學(xué)院A9學(xué)生宿舍的太陽能熱水系統(tǒng)嚴(yán)格來說屬于全年運行的系統(tǒng)，那么就是要在春分或者秋分日(赤緯角=0°)那天的中午前后6h不被遮擋。該熱水系以及研究深度的深度拓展。因為集熱器的傾角為23.5°,相應(yīng)地知道集熱器高度度角。S地區(qū)冬至日的時候，由于前述之推理南回歸線(南緯23.26°)是被太陽直射的，所以正午十二點那時S的太陽高度角就是由90°減去南回歸線(南緯23.26°)與當(dāng)?shù)鼐暥?23.5°)之差，為43.24°,cot43.24°為1.063m。所及A9宿舍樓屋頂平面圖如圖3-5所示。屋頂面積共為812.4m2,所以宿舍樓樓頂完全可以擺放集熱面積為346m2的173塊天尚TSP-G/0.6-TL/CK-2.0-Ⅱ集熱板(胡文杰，高俊杰，2021)。C雪AB圖3-5A9宿舍樓屋頂平面圖BB間距1m圖3-6集熱板頂層布置圖在水箱內(nèi)，與太陽能形成聯(lián)合加熱方式(譚子涵，翟麗娜，2021)錯誤!未找到引用源。oAc一太陽能集熱器采光面積(m2);B?一單位采光面積平均每日的產(chǎn)水量(L/m2.d),對于直接加熱系統(tǒng)B=40~100(L/m2.d),取值范圍可參照附錄表5,S為資源一般區(qū)，所以可取值BV集=346×60=20760L根據(jù)規(guī)范要求，通過對比能夠發(fā)現(xiàn)建筑生活用低位蓄水箱有效容積計算，當(dāng)資源不足時可按建筑物最高日用水量的20%-25%確定(孔澤楷，賀嘉誠，2021)錯誤!未找到引用源。由上文3.4小節(jié)可知本建筑日均供熱水量為：由于V供≤40%V集=8304(L),故本太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)置1個蓄水箱，水箱有效容積V=qna=22m3,輔助加熱設(shè)備可安置在水箱內(nèi)，這在一定程度上闡明與太陽能從以上分析以及學(xué)生宿舍用水量情況來看，A9學(xué)生宿舍的熱置一個圓柱立式的蓄熱水箱，容積22噸(見圖3-8),規(guī)格為φ2700mm*3500mm,外板為SUS202,厚度選用0.8mm。保溫層則是選取了60mm進(jìn)口的聚氨酯來整體發(fā)泡，相應(yīng)的外殼選用了0.4mm彩鋼板拉鉚工藝錯誤!未找到引用源。。根據(jù)A9宿舍樓的3.7電輔助熱源功率計算電輔助熱源將會啟動，將水箱中的水加熱到之前設(shè)定的溫度(何啟航，黃景云，2018)錯誤!未找到引用源。。在設(shè)計過程中運用了系統(tǒng)性的研究手段，確保了從構(gòu)想到實 將以上數(shù)據(jù)代入(5-3)式中得：本系統(tǒng)用電輔助加熱將22噸水溫升40℃,按加熱時間4小時計算(下午3點熱，加熱到傍晚7點)。需要配置輸入功率為275.131KW的電加熱。3.8節(jié)能效益分析在此特定環(huán)境中情況一目了然讓更多有計劃研究高校太陽能熱水系統(tǒng)的高校等有系統(tǒng)的參考(閻天佐，齊嘉言，2019)。這可能導(dǎo)致模型無法充分捕捉到所有n?一太陽能集熱系統(tǒng)熱效率，取0.5;n?一電熱水器效率，取0.93;Ac一直接系統(tǒng)的太陽能集熱器面積，346m2;其中1MJ=10?J;3.9環(huán)保效益分析Coal一熱水系統(tǒng)壽命期內(nèi)節(jié)約的標(biāo)準(zhǔn)煤，kg,可按照計算(胡睿德，甘博遠(yuǎn)，2018);n一系統(tǒng)壽命，15年；輔助能源煤石油天然氣電碳排放因子(kg碳/kg標(biāo)準(zhǔn)煤)SO?的排放因子是0.02,ycp的排放因子是0.01,A9學(xué)生宿舍太陽能熱水系統(tǒng)在壽命期15年中SO?和ycp的減排量可分別表示為：Qso?=0.02Coal=0.02×860423.10經(jīng)濟效益分析入分析是有必要的通過以上對太陽能熱水系統(tǒng)年節(jié)能量的計算已知其年節(jié)能量168按照廣西電網(wǎng)收費標(biāo)準(zhǔn)(見附錄表6),取每度電電價0.662元，安裝太陽能熱水系統(tǒng)每年可節(jié)省電費：0.662×46698.563=30914.449元此，初期投資費用在25.95萬左右。研究顯示，它們能夠精準(zhǔn)預(yù)測并闡述真實世年，所以總共節(jié)約電費為15×30914.449=46.372萬元。參照下表3-4可知，太陽能熱水系統(tǒng)每年運行成本為投資成本的1%,以折現(xiàn)率為10%來計算該項目是否有經(jīng)濟效益。表3-4W學(xué)院a9宿舍太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟效益評估表(單位：元)初始投資收益收益現(xiàn)值0一一一1一2一3一4一5一6一7一8一9一一一一一一一式(3-12)得：A≈5797.996102元A9宿舍學(xué)生約有1100,每年學(xué)生洗澡收益肯定能達(dá)到5797.996102元的。綜上第四章結(jié)論本研究主要是從節(jié)約能源，環(huán)境保護(hù)以及經(jīng)濟效益等方面，對太陽能熱水系統(tǒng)在W學(xué)院學(xué)生宿舍樓這樣的建筑中安裝的可行性進(jìn)行分析。本人結(jié)合宿舍樓的實際情況選取了相關(guān)的計算參數(shù)，以W學(xué)院A9學(xué)生宿舍樓太陽能熱水系統(tǒng)建設(shè)作為W學(xué)院太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計的代表，對集熱器、蓄水箱等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行設(shè)計計算，對電輔助加熱的功率進(jìn)行設(shè)計計算。研究結(jié)論如下：(1)結(jié)合S地區(qū)太陽能這一資源的可利用情況，再考慮W學(xué)院學(xué)生宿舍的建筑具體情況，最后選擇了太陽能結(jié)合電輔助加熱設(shè)備的熱水系統(tǒng)形式。發(fā)現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)和電輔助加熱設(shè)備相輔相成的形式在實際太陽能熱水應(yīng)用中比較普遍，電輔助加熱的市場空間較大，太陽輻射不強的天氣，從中可得出此結(jié)論電輔助加熱對學(xué)生用水較有保障。當(dāng)然，太陽能熱利用方式五彩斑斕，太陽能和其他類型輔助能源結(jié)合在一起工作的方案，會因為不同環(huán)境、不同建筑而有不同的研究空間。(2)研究了W學(xué)院專屬的系統(tǒng)方案，描繪了W學(xué)院學(xué)生宿舍這樣的建筑進(jìn)行陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用的實際狀態(tài)，根據(jù)所需的主要參數(shù)對所用到設(shè)備進(jìn)行選型計算，并畫出相關(guān)集熱器安裝原理圖。在對集熱器進(jìn)行面積以及