Расчеты проектирования солнечного водонагрева: коммерческие примеры для отелей, общежитий и заводов

Примечание по объему. Эта статья является расчетным дополнением к нашему руководству по подбору коммерческих солнечных водонагревателей.    В руководстве по подбору объясняется как выбрать систему (тип коллектора, стратегия хранения, интеграция резервного копирования).    На этой странице основное внимание уделяетсякак рассчитать числа — суточная потребность в тепле, доля солнечной энергии, площадь коллектора и    коэффициент снижения — на примере трёх типовых скрининговых расчётов для коммерческих масштабов.

Масштабный эталон расчёта

Используйте крышу отеля как контекст для определения размеров, а затем позвольте уравнениям принять решение.

Та же последовательность скрининга ниже преобразует суточные литры, повышение температуры и долю солнечной энергии в площадь коллектора.

Площадь коллектора ГВС отеляСолнечная доля

Краткий ответ

Расчеты проектирования солнечного водонагрева начинаются с суточного объема горячей воды, повышения температуры, полезной потребности в тепле,    целевой солнечной доли, полезной производительности коллектора, объема накопителя и мощности резервного нагревателя. Коммерческому покупателю не следует    начинать с вопроса «сколько коллекторов мне нужно?» Первое число — это тепловая нагрузка в кВт·ч/сутки.

Например, отель на 50 номеров, использующий 3000 л/день и нагревающий воду с 15 °C до 55      °C требует около 139,6 кВт·ч/день полезного тепла до учета потерь системы. Если покупатель хочет 60% солнечного вклада и участок может обеспечить 2,5 кВт·ч/м²/сутки полезного солнечного    тепла, начальная площадь коллектора составляет около 33,5 м² до снижения номинальных характеристик.

Реальные коммерческие предложения затем применяют коэффициент снижения системы 1,3×–1,5× для потерь в трубопроводах, потерь в режиме ожидания бака, температурного напора теплообменника, частичного затенения и сезонного несоответствия, доводя расчетную площадь примерно до    45–50 м². Агрессивные условия на участке могут снизить практическую площадь до 60–70 м². Используйте эту статью как метод предварительного отбора заявок; для окончательного проектирования попросите поставщика смоделировать местное излучение, сертифицированную эффективность коллектора, угол наклона, длину труб, стратегию накопления и логику управления.

Для связанных ресурсов по планированию Soletks сравните эту статью с страницей коммерческих солнечных водонагревательных систем,категорией продуктов солнечных водонагревателей,руководством по выбору размера бытового солнечного водонагревателя,    более широким руководством по выбору размера коммерческого солнечного водонагревателяиисследованием случая системы для отеля на 3000 л…

рабочим процессом проектного расчёта

Полезный расчёт солнечного водонагревателя следует за нагрузкой, а не за каталогом. Правильная последовательность:

1. Определите тип здания и использование горячей воды.

2. Оцените суточный объем в литрах в день.

3. Запишите температуру холодной воды на входе и целевую температуру горячей воды.

4. Рассчитайте полезную потребность в тепле в кВт·ч/день.

5. Выберите реалистичную долю солнечной энергии.

6. Оцените полезную выработку коллектора на квадратный метр в день.

7. Рассчитайте предварительную площадь коллектора.

8. Примените коэффициент снижения системы и определите размер накопителя.

9. Резервный нагрев для пасмурных дней и пиковых нагрузок.

10. Проектирование гидравлического потока, защиты от замерзания, защиты от перегрева и систем управления.

В руководстве Министерства энергетики США по солнечным водонагревателям поясняется, что активные системы используют насосы и контроллеры, а косвенные системы — теплоноситель через коллекторы и теплообменник. Программа сертификации ICC-SRCC разделяет пути сертификации коллекторов и систем (OG-100 для коллекторов, OG-300 для полных систем). Именно поэтому коммерческим проектам требуется расчет на уровне системы, а не только цена бака и коллектора.

Формула 1: Суточная потребность в тепле

Суточная потребность в тепле — это количество энергии, необходимое для нагрева требуемого объема воды от температуры на входе до целевой температуры. Этот расчет должен присутствовать в каждом коммерческом предложении.

Суточная потребность в тепле (кВт·ч/день)
= объем воды (л/день) × повышение температуры (°C) × 0,001163

Если покупатель не знает суточный объем, используйте данные счетчика воды, счета за топливо, количество душевых, количество кроватей, график стирки или данные партийной обработки. Измеренные данные лучше, чем общий эталонный показатель.

Чем эти примеры отличаются от нашего руководства по подбору размеров

Чтобы не дублировать нашеруководство по коммерческому подбору размеров, в этой статье используются меньшие, скрининговые примерычто покупатели среднего размера могут напрямую сопоставить со своими зданиями:

Покупателям с крупными проектами следует прочитать обе страницы.

Полезная потребность в тепле
= 3 000 л/день × 40 °C × 0,001163
= 139,6 кВт·ч/день

Цель по солнечному теплу (60% солнечной доли)
= 139,6 × 0,60
= 83,8 кВт·ч/день

Предварительная площадь коллекторов
= 83,8 / 2,5
= 33,5 м²

Скорректированная проектная площадь (1,3×–1,5×)
= 43,6 – 50,3 м²

Пример из образования

Школьные проекты горячего водоснабжения наиболее близки к логике расчёта общежитий.

Полезное сравнение — это график нагрузки: предсказуемый суточный объём с концентрированным окном приёма душа и достаточной площадью крыши для модульных рядов коллекторов.

Нагрузка общежитияПартийный спросПример школы

Пример из гигиены

Больничные проекты делают очевидной часть расчёта, связанную с резервированием и контролем температуры.

Они являются полезными ориентирами, когда проект должен подтвердить восстановление запасов, гигиеническую температуру и резервное управление, а не только площадь коллектора.

Резервная логикаГигиеническая температураБольничный случай

Полезная потребность в тепле
= 8 000 л/сут × 38 °C × 0,001163
= 353,6 кВт·ч/сут

Цель по солнечному теплу (55% солнечной доли)
= 353,6 × 0,55
= 194,5 кВт·ч/сут

Предварительная площадь коллекторов
= 194,5 / 2,2
= 88,4 м²

Скорректированная проектная площадь (1,3×–1,5×)
= 114,9 – 132,6 м²

Полезная потребность в тепле
= 5 000 л/сут × 40 °C × 0,001163
= 232,6 кВт·ч/сут

Цель по солнечному теплу (50% солнечная доля)
= 232,6 × 0,50
= 116,3 кВт·ч/сут

Первичная площадь коллектора
= 116,3 / 3,0
= 38,8 м²

Скорректированная проектная площадь (1,3×–1,5×)
= 50,4 – 58,2 м²

Таблица предварительного отбора площади коллектора

Площадь коллектора зависит от полезного суточного выхода солнечной энергии, а не только от номинального размера коллектора. В таблице ниже используется пример отеля на 50 номеров с 83,8 кВт·ч/день целевого показателя солнечного тепла.

Эта таблица объясняет, почему два поставщика могут указывать очень разные площади коллекторов. Поставщик, использующий зимнюю полезную    отдачу, укажет большую площадь коллектора, в то время как поставщик, использующий среднегодовое облучение, укажет меньшую. Серьёзное    коммерческое предложение должно указывать предполагаемую полезную отдачу в кВт·ч/м²/день и источник данных об облучении города.

Аппаратная платформа

Раздельные системы под давлением отображают расчеты отеля и общежития в реальные схемы хранения и резервного копирования.

Используйте это изображение в качестве эталонной платформы для таблицы ниже: объем бака, контур насоса, площадь коллектора и резервный нагреватель должны быть рассчитаны совместно.

Разделить график хранения бакаВосстановление резервной копии

Расчет хранения и резервного копирования

Объем хранилища следует рассчитывать исходя из графика использования, а не только из суточного объема. В отеле потребление может быть распределено в течение дня, в то время как в общежитии большая часть горячей воды может потребоваться в течение четырех вечерних часов.

Для питьевой горячей воды требования к гигиене и защите от ожогов зависят от местных норм и типа здания. Больницы и системы здравоохранения требуют более строгого контроля легионеллы, чем отели или заводы. Солнечный предварительный нагрев бака не следует рассматривать как окончательный температурный авторитет в зданиях, чувствительных к гигиене; финальный нагреватель обеспечивает требуемую температуру подачи.

Запрашиваемые стандарты и документы

Коммерческое предложение по солнечному водонагреву должно делать свои допущения проверяемыми. Запросите документы, применимые к продукту и рынку.

Распространенные ошибки в расчетах

Большинство неудачных предложений по солнечному водонагреву проваливаются из-за сокрытия одного из исходных допущений. Обратите внимание на эти    ошибки:

Входные данные для RFQ для Soletks

Полезный RFQ должен предоставить инженерной группе достаточно данных для расчета системы, а не гадать по размеру бака.    Отправьте Soletks страну проекта, город и высоту установки; тип здания (отель, общежитие, завод,    больница, квартира, вилла, школа или другое); суточный объем горячей воды в л/сут; температуру холодной воды на входе и    целевую температуру на выходе; график использования по часам; площадь установки на крыше или на земле, ориентацию и фотографии затенения;    предпочтительный тип коллектора, если известен; расположение бака-накопителя и размеры доступа; резервный источник тепла и цену топлива, если    требуется расчет окупаемости; риск замерзания и минимальную зимнюю температуру; качество питьевой воды, жесткость и риск образования накипи; а также    требуемые документы, такие как технический паспорт, чертеж компоновки, гидравлическая схема, гарантия, упаковочный лист и инструкция по монтажу.

Эталонный расчет для малых нагрузок

Плоские панельные интегрированные системы относятся к входам RFQ, так как размеры меняются в зависимости от нагрузки и графика.

Изображение теперь поддерживает раздел RFQ: суточная нагрузка, температура на входе, площадь крыши, резервное копирование и документы определяют, подходит ли эта меньшая платформа.

Жилой / лёгкий коммерческийВходы RFQСуточная нагрузка сначала

Контрольный список спецификации

Полная спецификация должна позволять инженеру воспроизвести нагрузку, площадь коллектора, объём хранения и логику резервного копирования.

Часто задаваемые вопросы

Источники