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1、新能源科學與工程學院太陽能熱利用原理與計算機模擬課程設計學院：新能源科學與工程學院專業(yè)班級：太陽能光熱技術及應用學生姓名：章杜彬?qū)W號：1103040036指導教師：詹長軍實施時間：2013.11.18—2013.11.22姓名章杜彬課程設計成績評語：指導教師（簽名）摘要太陽能是太陽內(nèi)部或者表面的黑子連續(xù)不斷的核聚變反應過程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強度為1,369w/㎡。地球赤道的周長為40,000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達173,000TW。在海平面上的標準峰值強度為1kw/m2，地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20
2、kw/㎡，相當于有102,000TW的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地熱能資源除外），雖然太陽能資源總量相當于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍，但太陽能的能量密度低，而且它因地而異，因時而變，這是開發(fā)利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤，每秒照射到地球的能量則為499,400,00,000焦。地球上的風能、水能、海洋溫差
3、能、波浪能和生物質(zhì)能都是來源于太陽。太陽能既是一次能源，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。關鍵詞：太陽能集熱器系統(tǒng)設計太陽能集熱器面積設備的選型目錄第一章項目概況51.1建筑概況51.2氣象參數(shù)5第二章太陽能集熱器系統(tǒng)設計62.1集熱器傾角設計62.2太陽能集熱器面積設計6第三章設備選型93.1太陽能集熱器93.2貯熱水箱93.3輔助熱源103.4控制器…………………………………………………………10第四章太陽能熱水系統(tǒng)的總預算114.1太
4、陽能熱水系統(tǒng)的年節(jié)能量114.2壽命期內(nèi)太陽能熱器系統(tǒng)的總節(jié)省費用……………………114.3回收年限13第五章太陽能熱水系統(tǒng)的計算機模擬135.1熱水系統(tǒng)設計及部件裝配135.2部件參數(shù)13第六章模擬計算報告18參考文獻………………………………………………………………20第一章項目概況1.1建筑概況該建筑為北京某大學學生宿舍，緯度：北緯39°48′，經(jīng)度：東經(jīng)117°；該宿舍樓滿員200人。供熱水時間為早上6點到晚上10點，用水溫度45℃，每人每天用水量40L。1.2氣象參數(shù)北京年太陽輻照量：水平面5570.48MJ/㎡,40°傾角表面6281.99
5、MJ/㎡年平均日太陽輻照量：水平面15.25MJ/㎡,40°傾角表面17.21MJ/㎡年日照時數(shù)：2755.5h年平均溫度：11.5℃沙塵暴從1951年至2000年間，年均28天，最高年份是1952年，達87天，最少年份為2天，發(fā)生季節(jié)以12月至翌年4月占62%，春季特別是4月份最多，8、9月份最少，僅占15%。年均情況為，大風22天，揚沙20天，浮塵6天，沙塵暴2.4天。沙塵暴最多年份1966年達20天，50、60年代年均5天，70年代年均不到1天；2000年以來每年都有多次發(fā)生沙塵暴。第二章太陽能集熱器系統(tǒng)設計2.1集熱器傾角設計利用MeteoN
6、ormv4.0軟件計算得出：北京正南方向30°～40°的補償面積最大，故集熱器傾角取40°。2.2太陽能集熱器面積設計1、熱水系統(tǒng)負荷計算（1）用水人數(shù)總用水人數(shù)200人（2）系統(tǒng)日熱水量計算①系統(tǒng)設計日用熱水量式中——設計日用水量，L/d;——最高日熱水用水定額，100L/（人·d）；m——用水計算單位數(shù)(人數(shù)或床位位數(shù)），200人。則20000L/d②系統(tǒng)平均日用熱水量式中——平均日用熱水量，L/d；——日平均用水定額，40L/d；——用水計算單位數(shù)，200人。則=8000L/d（2）集熱器采光面積的確定式中——直接系統(tǒng)集熱器采光面積，㎡；——平
7、均日用水量，8000L/d;c——水的比熱容，4.187kJ/(㎏·℃）；——熱水密度，近似取1㎏/L；——貯水箱內(nèi)水的終止溫度，45℃；——冷水溫度，15℃；——年平均集熱器傾角表面上年平均日輻照量，17217kJ/㎡；——太陽能保證率；——管道及貯水箱的熱損失率；——太陽能集熱器的全日集熱效率。①確定太陽能保證率北京屬于太陽能資源一般區(qū)，系統(tǒng)偏重于在春、夏、秋三季使用，表1（不同地區(qū)太陽能保證率的選值范圍4），取太陽能保證率=0.5。②確定管路及貯水箱熱損失率由于系統(tǒng)保溫的熱水管路和貯熱水箱等部件都在室內(nèi)，環(huán)境溫度較高，取0.25。③集熱器全日集
8、熱效率歸一化溫差式中——集熱器入口溫度,℃；——北京年平均日室外空氣溫度，11.5℃；——年平均日太陽輻照度
