高校学生宿舍楼热水系统初步设计 摘要：以江苏省南京市某高校学生宿舍楼太阳能热水工程为例，介绍太阳能热水系统的选择、工程的相关设计计算及热水系统的节能效益经济性分析。结果表明：本工程采用集中集热分户储热太阳能热水系统，节能环保效果好，充分利用太阳能资源，减少运行费用，使学生真正用上廉价的绿色能源。系统运行控制灵活、智能化管理，不仅使运行达到使用要求，同时使系统达到无人管理状态，控制关系合理、运行稳定、可靠、节能效益高。关键词：太阳能热水系统;集中集热；运行费用；经济效益Abstract: a college student dormitory building solar energy hot water project in nanjing city, jiangsu province as an example, the selection of solar water heating system is introduced in this paper, the design and calculation of engineering related analysis energy-saving benefit of economy and hot water system. Results show that this project adopts the centralized heating household heat storage of solar energy hot water system, energy conservation and environmental protection effect is good, make full use of solar energy resources, reduce the operation cost, make the students to use the real cheap green energy. Flexible system operation control, intelligent management, not only make the operation meet the use requirements, and make the system to manage state and control relationship reasonable, stable and reliable operation and high energy saving efficiency.Keywords: solar water heating system; Concentrated heating; Operating cost; Economic benefits引言：太阳能作为最清洁的新型能源在各个领域应用日益广泛可再生能源中长期规划中明确要求在城市推广普及太阳能一体化建筑、太阳能集中供热工程、并建设太能能采暖示范工程。在居住建筑中推广应用太阳能热水系统是实现建筑节能的重要举措，近年来随着相关政策措施的腿型和太阳能热利用技术的进步，太阳能热水系统在居住建筑上的应用日益增多，有力地促进了城市节能减排工作的发展。随着太阳能热水器产品的不断改进和创新，太阳、热水、建筑结合的一体化技术将日益成熟。学生宿舍工程设计中应用太阳能与辅助热媒相结合的热水供应系统具有更加显著的节能效果，完全符合当今社会大力倡导节能减排的要求。1工程概况工程位于江苏省南京市为高校学生宿舍楼，共6层，建筑面积为7418.88平方米，建筑高度为21.85米；屋顶为 ，建筑朝向正南方向，拟利用朝南面 布置太阳能集热器，将汲取的热量作为该宿舍热水热源。冬季由于温度较低需要以采暖热媒为辅助能源与太阳能系统组合运行供热。本设计包括141间宿舍（2人/间）、4个会客室（有厨房间）、1个打字复印室、6个公共卫生间、6个活动室、1个休息室、1个咖啡、茶室、6个服务兼储藏室。2 安装地区的自然与地理条件分析南京属于我国四等太阳能辐照度地区，位于北纬3110 东经11843，平均海拔8.9米，太阳能年总辐射量4190-5016 MJ/m2即1163-1393 kWh/m2，年日照时数1400-2200，标准光照下年平均日照时间（时）3.1-3.8。地理纬度（）为32.4 ，太阳赤纬（）为-23.43 ，太阳射角（）为0 ，太阳高度角（s）34.53 ，太阳方位角（s）为0 。年平均温度15.4C，年极端气温最高39.7C，最低-13.1C。年太阳能热水系统供应保证率推荐范围50%60%。宿舍楼位于南京市，使用水源情况为市政自来水，选区地面水基础温度15oC。根据国家气象中心提供的中国气象辐射资料年册，采用的观测站观测资料（观测站区站号58238，观测场海拔高度7.10米）观测站月日均及年总辐射数据（单位MJ/m2）：月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月月均总辐照量176.38200.70435.01442.68540.81397.32586.29455.40489.19346.49289.02170.30年总辐照量4529.593宿舍楼用水的特点学生宿舍热水使用集中，用水次数多，一般分为早晨、中午、晚上三个时间段，尤其是晚上用水量最大并且用水时间最长。4太阳能热水系统选择太阳能热水系统主要包括分户式和集中式两大类。在实际工程应用中具体又可分为：分户集热分户贮热太阳能热水系统、集中集热分户贮热太阳能热水系统和集中集热集中贮热太阳能热水系统三种。本工程适合选用集中集热分户贮热电加热辅助能源强制循环太阳能热水系统，即将集热器在建筑屋面集中放置，每户配置一套相对独立的出热水箱，出热水箱内置换热装置和辅助加热装置，公用设备集中放置在设备间或楼顶的太阳能热水系统。选用此系统的原因主要是：本工程为学生宿舍，户数较多，热水用水极不平衡，采用集中集热分户贮热太阳能热水系统能很好地解决宿舍与宿舍之间用水不平衡问题，充分利用太阳能资源;系统出投资较分户承压型低；系统运行稳定，运行成本低；集热部分可承压运行，系统闭式循环可避免因水质引起管路和集热器结垢，将热水储于每户中，这样可以减少水箱占用屋面面积 ；配品、配件较为普遍，便于维护、安装、维修；分户贮热间接换热太让能热水系统集热部分采用闭式承压运行日常运行只需要少量的集热循环泵能耗，运行费用低；采用间接加热强制循环 ，集热部分与室内冷、热水系统完全独立，互不干扰和依存，不受室内给水系统的压力影响，用水端可以避免水压波动造成热水忽冷忽热现象；太阳能集热器集中设置，建筑外立面协调美观，建筑效果好。5太阳能热水系统的设计太阳能设计包括集热系统、控制系统、热水供水系统。5.1太阳能集热系统设计5.1.1日用水量qrd的确定本工程按III类、IV类宿舍建筑取值60L/(人*d)，本宿舍楼共141间宿舍，每间宿舍住两人，共282人，系统设计日热水（水温为60oC）用水量为：qrd=28260=16920L/d=16.92m3/d5.1.2集热器总采光面积的确定本工程采用四季沐歌MK-25-I型工程集热器（每组模块合集热面积为3.125），此集热器的真空管采用国内先进的三靶镀膜技术生产的全玻璃真空集热管：采用澳大利亚悉尼大学章启初教授发明、北大新能源中心博士生导师赵夔教授研制的不锈钢-氮化铝真空管镀膜技术，此技术1995年获得国际发明专利。与目前通用真空集热管相比，工作温度更高，热吸收率更高（可达96%），热发射率更低（4%）；管材选用高硼硅3.3硬玻璃，25MM冰雹袭击下无损坏。此集热器采用直接之辈供给热水方式，系统的集热面积根据系统的日平均用水量和用水温度计算确定，其集热器旭总面积Ac:Ac=