毕业设计论文北京市某办公楼太阳能集中供暖系统设计.docx

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1、北京市某办公楼太阳能集中供暖系统设计Thedesignofcentra1izedso1arenergyheatinginaofficebui1dinginbeijing北京市某办公楼太阳能集中供暖系统设计摘要因为我国北方地区冬季严寒，所以必须装设供暖措施。目前国内的供暖大多数依靠煤或者天然气实现的，不仅成本高，而且污染严重。所以开发新的节能、环保的供暖方式势在必行，太阳能供暖是一个很好的选择。太阳能供暖系统主要由太阳能集热器，压缩机,蒸发器，水槽，冷凝器等组成。本文通过针对北京某办公楼楼栋和房间总热负荷计算，热媒及参数计算，然后选择供暖方式、散热设备、供暖系统及附属设备以及散热器和管路的计算，

2、集热器选型与计算，从而设计出了该办公楼的太阳能供暖系统。其结构简单，效率较高且节能环保。通过本次设计能进一步掌握太阳能集中供暖设计的基础知识，熟练应用相关手册，表格，公式等，强化合理高效的设计理念，为今后的相关研究及设计打下坚实的基础，也为我国节能环保事业的发展做出一份贡献。关键词太阳能集热器，工作原理，发展状况Thedesignofcentra1izedso1arenergyheatinginaofficebui1dinginbeijingAbstractBecauseoftheco1dwinterinnorthernChina,soheatingequipmentmustbeused.Mo

3、stdomesticheatingisachievedbycoa1ornatura1gas,noton1ycost1y,buta1soseriouspo11ution.Therefore,thedeve1opmentofnewenergy-efficient,environmenta11yfriend1ywayofheatingimperative,So1arheatingisagoodchoice.So1arheatingsystemconsistsofso1arco11ectors,compressor,evaporator,watertank,condenserandothercompo

4、nents.Bya11f1oorsandroomstota1heat1oad,heatmediumandparametersforca1cu1atingaBeijingofficebui1ding,andthense1ecttheheatingmode,coo1ingequipment,heatingsystemsandanci11aryequipmentaswe11astheca1cu1ationoftheradiatorandpiping,se1ectionandca1cu1ationoftheco11ectors,Accordingtothese,aso1arheatingsystemi

5、sdesignedfortheofficebui1ding.Itissimp1estructure,highefficiencyandenergysaving.Throughthisdesign,Ifurtherunderstandtheso1arcentra1heatingdesignbasics,Proficientmanua1s,tab1es,formu1as,Strengthentherationa1andefficientdesign,Itisengagedinresearchanddesignfuture1ayaso1idfoundation,anda1soforthedeve1o

6、pmentofenergy-savingandenvironmenta1protectionindustrytomakeacontribution.KeywordSo1arco11ectorworkingprincip1edeve1opmentstatusI11目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1 背景11.2 设计内容1第二章原始资料22.1 工程概况22.2 设计参数22.3 本章小结2第三章建筑物供暖设计的热负荷计算33.1 供暖系统热负荷33.2 围护结构的耗热量计算43.2.1 基本耗热量计算43.2.2 附加（修正）耗热量63.3 冷风渗透耗热量73.4 冷风侵入耗热量

7、73.5 本章小结8第四章各楼层供暖设计的热负荷计算94.1 热负荷计算参数94.2 第一层热负荷计算94.3 第二至第四层热负荷计算124.4 第五层热负荷计算204.5 本章小结24第五章方案的选择255.1 热媒的选择245.1.1 热水热媒和蒸汽热媒的比较245.1.2 选择热水热媒245.2 热水供暖系统的选择245.2.1 机械循环和重力循环热水供暖系统的比较245.2.2 单管系统和双管系统的比较245.2.3 异程式和同程式系统的比较255.3 本章小结25第六章散热器的选型和计算266.1 散热器的要求266.2 钢制与铸铁散热器的比较266.3 散热器的布置266.4 散热

8、器的选择266.5 散热器的计算276.5.1 供回水温计算286.5.2 散热面积计算286.6 本章小结32第七章热水供暖系统的管路布置及水力计算337.1 热水供暖系统管路水力计算的基本原理337.2 参数和数据取值与处理357.3 管路热负荷计算357.4 管路计算377.4.1 计算回水总管397.4.2 最不利管路的水力计算397.4.3 N1-2TO的水力计算407.4.4 管路校核467.5 本章小结46第八章主要设备的选型478.1 太阳能集热器面积478.2 集热器的选型478.3 循环保温水箱的选型488.4 电加热设备的选型488.5 控制系统488.6 循环水泵的选型

9、498.7 本章小结49设计小结50致谢51参考文献52第一章绪论11背景人类利用太阳能以及有几千年历史，但发展一直很缓慢，并且停留在对太阳能利用的最原始的阶段，现代意义上的太阳能开发与利用只是近半个世纪的事情。1954年，美国贝尔实验室研制出了第一块太阳能电池，1955年以色列Tabor提出了选择性吸收表面概念和理论，并研制成功选择性太阳吸收涂层，从此揭开了人们开发利用太阳的序幕。之后，70年代爆发的石油危机，促进了人们对太阳能的开发利用。在欧洲，北美，太阳能供暖系统的工程应用已经有几十年的历史，过去主要用于小型系统的供热，近十余年来，包括区域性供热采暖综合系统有了较快的发展。在德国，太阳能

10、采暖技术已经在居民区得到了广泛的应用，欧洲，北美等发达国家每年新建太阳能采暖系统约12万个，每个系统可节约常规能源20%60%,70年代日本制定了“阳光计划”，1993年，将三计划合并成“新阳光计划90年代以来，联合国召开了一系列的关于制定世界太阳能战略规划，国际太阳能公约等，推动全球太阳能的开发利用。我国的太阳能技术在新中国成立以来也得到了很快的发展，1975年，在河南召开了“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会之后，国家和各地大学，研究所纷纷设立了太阳能研究课题和研究室，20世纪70年代开始，我国开始采用太阳能采暖，我国被动太阳房采暖节能60%70%,发挥着良好的经济，社会效益，但是技术上

11、和国外相比还是有很大的差距，所以我国必须继续大力开发太阳能集中供暖系统，以减轻对常规能源的需求并降低空气污染。1.2设计内容该楼位于北京市，为五层建筑物，并设有地下室；大楼一层高4.0m,吊顶高1.2m,窗高2.8m。二五层高3.0m,窗高2.4m。楼内房间以办公室为主，一楼有大厅，每层都有卫生间。在整个设计中，以所学的基础理论和专业知识为依据，对办公楼进行热负荷及管道的布置、水力计算，选择供暖方式，散热设备以及其他相关的附属设备。再设计中，遵守规范，综合考虑方案的合理性、创新性和经济性。第二章原始资料2.1 工程概况本设计为北京市某办公楼太阳能供暖系统设计。该办公楼有6层，楼内房间以办公室为

12、主，每层有一个卫生间，1楼有一个大厅，为了给办公人员提供一个舒适的工作环境，且节省资源，设计一个合理的太阳能供暖系统。2.2 设计参数1 .查阅实用空调供暖设计手册(陆耀庆，第二版，2007)表5.1-1,取办公室设计温度为20C,大厅设计温度为18C,走道温度为13C,洗手间温度为18。2 .我国现行的暖通规范采用了不保证天数方法确定北方城市的供暖室外计算温度值。规范3.2.1规定：“采暖室外计算温度，应采用历年平均不保证5天的日平均温度”。统计年份采用1951-1970年共20年，北京市室外日平均温度低于和等于一9.1C共有139天，日平均温度低于和等于一8.1C共有231天。取整值后，确

13、定北京市的供暖室外计算温度=-90Co3 .冬季平均风速为2.6m/s。4 .该办公楼为5层建筑，带地下室，一层4米，吊顶高1.2米，窗高2.8米，2到5层高3米,窗高2.4米，窗宽4米。门宽2米，门高2.5米。5 .查阅实用供热空调设计手册(陆耀庆，第二版，2007)中表11.4-1到表11.4-4中的数据，可知外墙80号，传热系数K=1.94W(?.C)；内墙2号，传热系数K=I.74W(m2C);屋面6号，传热系数K=O.49W(m2C);地面传热系数K=135W/(m2C)；外门传热系数K=4.65W(m20C);内门传热系数K=2.90W(m2C);外窗传热系数K=3.50W(m2C

14、).6 .设计供、回水温度：9570Co2.3 本章小结本章主要介绍了本次设计的原始资料，工程概括，并通过查询资料，了解到了所在地区的设计参数。第三章建筑物供暖设计的热负荷计算3.1供暖热负荷供暖系统热负荷是指在某一室外温度4下，为了达到要求的室内温度，供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量。供暖系统的设计热负荷是指在设计室外温度4下，为了达到要求的室内温度E供暖系统在单位时间内向建筑物供给的热量Q供暖系统往往承担若干个房间的供暖，因而一个供暖系统的热负荷和各个房间的供暖热负荷有直接的关系。所以房间采暖热负荷是供暖系统的最基本数据，这个数据的正确与否直接影响供暖方案的选择，供暖设备的大以及供暖

15、系统的使用效果。一般情况下，我们可以根据房间的热平衡算出房间的供暖热负荷。房间的散热量包括：(1)围护结构两边的温差传出的热量；(2)加热由门窗缝隙渗入的空气的耗热量；(3)加热由门、孔洞及相邻房间侵入的冷空气的耗热量；(4)通过其它途径散失的热量。一般来说，我们只考虑围护结构传热耗热量，门窗缝隙渗入的室外空气吸热量，以及外门、外围护机构孔洞和其它生产跨间流入的室外空气吸热量。所以在工程设计中，供暖系统的设计热负荷，一般可分几部分进行计算。Q=Q；,+Q；,+Q；(3-1)式中：Qj围护结构的基本耗热量；Qx围护结构的附加(修正)耗热量；Q2冷风渗透耗热量；Q13冷风侵入耗热量。计算围护结构附加(修正)耗热量时，太阳辐射得热量可用减去一部分基本耗热量的方法列入，而风力和高度影响用增加一部分基本耗热量的方法进行附加。式中前两项表示通过围护结构的计算耗热量，后两项表示室内通风换气所耗的热量。3.2围护结构的耗热量计算3.2.1基本耗热量(一)围护结构的基本耗热量在工程设计中，围护结构的基本耗热量是按一维稳定传热过程进行计算的，即假设在