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太陽能熱水系統與建筑一體化設計軟件
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     為全面提高我國太陽能熱水系統的設計水平,提高太陽能熱水系統與建筑一體化的設計理念,加強建筑師對太陽能建筑的認識,提高太陽能熱水系統工程公司在實施太陽能建筑一體化工程的過程中,對軟件的使用率,提高其設計水平,增強業主信心,增加設計的專業性,國際金屬太陽能產業聯盟(IMSIA)在眾多業內專家的支持下開發了“太陽能熱水系統與建筑一體化設計軟件”(簡稱SDT,即Solar Design Tool),該軟件將免費提供給廣大建筑設計院建筑師、工程師和太陽能企業的工程師使用。
 



太陽能熱水系統與建筑一體化設計軟件使用說明
 

    《太陽能熱水系統與建筑一體化設計軟件》是一款結合建筑一體化的太陽能熱水系統設計軟件,提供了常用系統的方案。軟件具有逐時模擬分析系統性能的功能,并能計算太陽能保證率等性能指標。
 
1 軟件界面介紹
 
1.1 歡迎界面
 
    ● 打開軟件,首先會進入歡迎頁面。界面上顯示有三個按鈕:“向導設計”按鈕,“直接設計”按鈕,“讀取工程”按鈕。
       ◆ “向導設計”按鈕,點擊進入向導設計流程,方便快速引導用戶設計。
       ◆ “直接設計”按鈕,點擊進入用戶設置的系統參數及視圖,在此可以直接對系統的各個構件進行設置。
       ◆ “讀取工程”按鈕,點擊直接讀取已經保存的工程數據。
    ● 菜單欄上有“文件”、“視圖”、“參數”、“系統設置”、“模型”、“計算”、“工具”、“幫助”等菜單。
 
 
1.2 直接設計界面
 
       ◆ 左上視圖欄:點擊可以在原理示意圖和建筑示意圖之間切換。
       ◆ 原理圖:展示了系統的運行原理。
       ◆ 建筑示意圖:展示了建筑一體化設計的情況,采用的是3D顯示。
       ◆ 操作:點擊左邊欄中的構件名稱或者雙擊右邊原理圖中構件可以編輯對應構件的參數。
 
 
1.3 向導設計頁面
 
    引導用戶從需求開始一步步進行各個參數設置,每一步都有默認推薦參數及設計依據內容的展示。
    向導設計之前要設置工作目錄,在菜單欄上點擊“文件”->“工作目錄”。
 
 
2 向導設計
 
    向導設計流程精心設計了7步設計流程,從項目信息用水需求開始,直到選擇系統,進而設置系統各個構件。
    每一步都引導用戶設置最核心重要的參數,相關設計參數系統都會給出推薦值,用戶可以手動修改,同時還可以展開看到具體專業參數設計的具體內容。
 
2.1 選擇參數
 
    從歡迎界面點擊“向導設計”,進入選擇參數界面。這步是向導設計的第一步,主要選擇省份、城市等主要項目參數,同時可以查看氣息參數。
    進入向導設計后菜單欄將不可用,一直到向導設計結束。
 
 
2.2選擇系統
 
    在向導設計的選擇參數頁面點擊“下一步”進入向導設計第二步“方案選擇”。此頁面列出數據庫中的所有方案。
 
       ◆ 方案的主要特征,包括:
 
          ① 方案名稱:凸出方案的代表性
          ② 示意圖:指太陽能系統原理圖,展示的是系統運行原理
          ③ 建筑大樣圖:展示了該方案成功運用的建筑實例
          ④ 集熱器特點:表明該方案集熱器布置的特點
          ⑤ 建筑用途:結合建筑用途表示該方案的大致需求特點。
 
    不同的建筑用途會直接影響到向導后續步驟中默認的用水需求設置。
 
 
    ● 點擊“基本參數”
 
    可以查看項目參數設置,包括:基本信息參數、建筑參數、設計目標以及氣象參數。不同地區的能源情況不同,從地區能源分布圖可以查看當前地區的太陽能光熱資源的情況。
 
 
2.3用水需求設置
 
    在向導設計的“方案選擇”頁面點擊“下一步”進入向導設計第三步“用水需求設置頁面”。此頁面以列表的方式列出用水需求,用戶可以修改、添加、刪除。
 
 
       ◆ 用水需求主要設計參數包括:
 
          ① 相關設施名稱;
          ② 用水定額:每人每天用水量,單位L/d/人;
          ③ 用水溫度:平均用水溫度;
          ④ 戶數(可編輯);
          ⑤ 戶均人數:每戶平均人數(可編輯);
          ⑥ 用水時間:選擇一天用水的時刻(可編輯);
 
    表中最后一行是總計用水量??傆嬘盟?=Σ(用水定額 * 戶數 * 戶均人數)。方便用戶查看總的用水需求量。
 
    ● 點擊“添加”,增加一個用水需求。
 
 
    顯示如下添加對話框,點確定返回后在用水情況表中增加一行新的用水定額。此對話框用水定額信息來自給排水設計規范,方便用戶進行選擇和設計。
 
    ● 點擊 “刪除”,可以刪除用水情況表中選中的行。
 
2.4集熱器設置
 
    在向導設計的用水需求設置頁面點擊“下一步”進入向導設計第四步“集熱器設置”。這一步的主要任務是選擇集熱器類型,配置集熱器面積。
 
 
       ◆ 設計頁面左邊左方選擇類型:
 
          ① 選擇類型:根據集熱器的分類,如平板、真空管進行篩選。
          ② 選擇型號:選擇不同廠家型號的集熱器。
 
       ◆ 設計頁面右方設計參數:
 
          ① 集熱器面積:是系統根據總計用水量系統給出的推薦面積(可更改);
          ② 集熱器尺寸:選擇不同的類型和型號,集熱器尺寸不同;
          ③ 集熱器塊數:根據集熱器設計面積得出集熱器塊數(可更改);
          ④ 集熱器陣列: 集熱器默認的擺放陣列(可更改 格式:“m * n” 或者 “m * n, m * n” 或者 “m * n, k”);
          ⑤ 集熱器并列間距:左右相鄰的集熱器的距離(可更改);
          ⑥ 集熱器前后排間距:前排集熱器和后排集熱器之間的距離(可更改);
          ⑦ 屋頂面積:根據上面參數得出的需要屋頂面積。
 
    ● 點擊“集熱器位置信息”
 
    彈出下面的對話框,主要展示的是集熱器前后排間距的設計依據。不同時刻由于太陽的陰影會有一個間距。以此計算為依據,實際考慮的是用戶所選的時刻中距離最大的一個。默認選中典型的春風和秋風的上午時刻。
 
 
       ◆ 對話框上方是前后排間距考慮時刻表,表的右邊是添加一行和刪除一行的按鈕。表中:
 
          ① 時間:一年中的所在天;
          ② 時刻:一天中所在時刻;
          ③ 太陽高度角:太陽光線與地平面之間的夾角(0~90°);
          ④ 太陽方位角:太陽光線在地平面上的投影與正南方向之間的夾角(在正南方向東面為正,在正南方向的西面的負數)
          ⑤ 間距:當前日期當前時刻集熱器的前后排間距。
 
       ◆ 對話框下方是集熱器位置設計參數:
 
          ① 集熱器方位角:集熱器法線在地平面上的投影與正南方向之間的夾角(在正南方向東面為正,在正南方向的西面的負數)(可更改);
          ② 集熱器傾角:集熱器平面與地平面之間夾角(可更改);
          ③ 檢修通道:檢查集熱器時候的過道寬(可更改);
          ④ 并列間距:左右相鄰的集熱器的距離(可更改),默認等于檢修通道的距離;
          ⑤ 前后排間距:前排集熱器和后排集熱器之間的距離(可更改),默認等于所有考慮的時刻計算出來的最大間距值。
 
       ◆ 說明:
 
          ① 檢修同道更改時,并列間距會隨之更改,
          ② 并列間距更改時,檢修同道不會變,
          ③ 前后排間距是前后排間距考慮時刻表中的選擇項中的最大值。 
 
    ● 點擊“集熱面積設計方案”
 
    彈出下面的對話框,主要展示的是集熱器面積的設計依據。根據面積推算公式,由設計太陽能保證率可以計算出面積??紤]到實際情況,軟件采用12個月分別計算的方法,再依據所考慮的月份,選擇面積最大的一個,這樣充分給了用戶的選擇余地,也更加符合實際工程設計的原則。
 
 
       ◆ 對話框左方計算參數:
 
          ① 日平均用水量Qw:由前面用水需求計算得出
          ② 設計太陽能保證率:此處太陽能保證率與系統最后計算結果的保證率不同,此處僅為計算集熱器推薦面積,用戶可自行設置期望的保證率,項目設計結束后再來看模擬分析計算后的保證率,以此可以查看系統設計的合理性。
          ③ 設計管路損失率µL:同設計太陽能保證率,由用戶設置。
          ④ 設計集熱面積計算公式。公式中,Qw日平均用水量,Cw水的定壓比熱容(單位KJ/(kg . °C)),tend貯水箱內水的終止溫度,ti水的初始溫度,f太陽能保證率,ρ為水密度,JT當地采光面上的年平均日或者月平均日太陽輻照量(單位 KJ/m2),ηL集熱器集熱效率(根據產品的實際測試結果確定)。
 
       ◆ 對話框右方:
 
    顯示不同月份的日平均輻照量和平均集熱效率以及計算出的集熱器面積。
 
       ◆ 最下方的“建議設計集熱面積”是根據不同月份計算結果表中第一列選擇項中已選擇項(打“ ”)對應設計集熱面積Ac的最大值。
 
     點擊 “下一步”
 
    將進入方案設計下一步。注意這時候可能會彈出建筑體量設置對話框。根據選擇的方案會有一個默認的建筑模型。當集熱器設計后,會對應有一個屋頂需求面積,如果該面積不足時,將彈出“建筑體量”設計,讓用戶設計實際工程所在建筑的大致尺寸信息。
 
2.5集熱水箱設置
 
    在向導設計的集熱器設置點擊“下一步”進入向導設計第五步“集熱水箱設置”。集熱水箱是儲熱裝備,容積需設計合理,才能充分儲熱,并保證水溫。
 
 
       ◆ 設計頁面左方:
 
    可以根據下拉框選擇不同的水箱類型。
 
       ◆ 設計頁面右方:
 
    右邊是設計參數:
 
          ① 容積指根據系統推薦的水箱容積大?。筛模?;
          ② 水箱高:水箱高默認值是系統根據水箱容積計算得來(可更改);
          ③ 保溫材料指水箱的保溫材料;
          ④ 保溫厚度;
          ⑤ 輔助加熱源;
          ⑥ 輔助集熱功率(可更改);功率要設置合理,否則會造成用水需求無法滿足。
 
    ● 點擊“容積設計參考”
 
    顯示了兩種水箱容積設計過程,點擊確定最后得到的水箱容積估算值是方法一得到的水箱容積值與方法二得到水箱容積值的平均值。
 
    方法一:根據用水需求。
    方法二:根據集熱器面積推算,水箱容積估算值 = 集熱器設計面積 * 配比選用值。
 
2.6管路設置
 
   在向導設計的集熱水箱設置點擊“下一步”進入向導設計第六步“管路設置”。水管設置包括集熱循環管路設置和供熱循環管路設置??梢酝ㄟ^tab頁面進行切換。
 
2.6.1集熱循環管路
 
   點擊向導頁面的tab的集熱循環管路設計頁。
 
 
       ◆ 對話框左方:
 
   選擇管路的類型;
 
       ◆ 對話框右上方:
 
   水利參數:
 
          ① 參考流量:根據集熱器面積得出的參考流量(可更改);
             集熱器供熱流量 = 集熱器面積 * 集熱器單位面積流量。
          ② 參考流速:根據流量和管徑不同得出的流速;
          ③ 選擇管徑:根據下拉框選擇合適的管徑(不同的管徑有不同的最大流速和最小流速)。
 
       ◆ 對話框右下方:
 
    其它參數:
 
          ① 保溫材料:根據下拉框選擇合適的保溫材料;
          ② 保溫厚度:為默認值;
          ③ 設計長度:填寫所需的集熱管路長度(可更改 不可為空)。
 
   ● 點擊計算參考
 
       ◆ 集熱器供熱流量 = 集熱器面積 * 集熱器單位面積流量。(集熱頁面計算參考數據僅供參考,不可更改。)
 
 
2.6.2供熱循環管路
 
    點擊向導頁面的tab的供熱循環管路設計頁。
 
 
       ◆ 對話框左方:
   
    選擇管路的類型;
 
       ◆ 對話框右上方:
 
    水利參數:
 
          ① 參考流量:根據用戶設置的用水需求得出的參考流量(可更改);
          ② 參考流速:根據流量和管徑不同得出的流速;
          ③ 選擇管徑:根據下拉框選擇合適的管徑(不同的管徑有不同的最大流速和最小流速)。
 
       ◆ 對話框右下方:
 
     其它參數:
 
          ① 保溫材料:根據下拉框選擇合適的保溫材料;
          ② 保溫厚度:為默認值;
          ③ 設計長度:填寫所需的集熱管路長度(可更改 不可為空)。
 
    點擊“計算參考”彈出供熱計算參考對話框,顯示供水管路設計秒流量具體內容。
 
 
       ◆ 對話框上方:
 
     供水信息顯示2.3對話框中的用水需求設置:
 
          ① 用水說明:描述建筑的主要使用者類型;
          ② 用水定額:每人每天用水量,單位L/d/人;
          ③ 戶數;
          ④ 每戶用水人數;
          ⑤ 小時變化系數:最高日最高時供水量與該日平均時供水量的比值;
          ⑥ 每戶衛生器具給水當量;
          ⑦ 用水小時;
          ⑧ 衛生器具給水當量平均流出概率:通過計算得出(詳見《太陽能熱水系統技術文檔》)。
 
       ◆ 對話框下方:
 
    設計參數:
 
          ① 同時流出概率U:通過計算得出(詳見《太陽能熱水系統技術文檔》);
          ② 對應U0系數;
          ③ 衛生器具給水總當量數Ng:上方表中所有衛生器具當量之和;
          ④ 設計秒流量:計算得出供水管路流量(詳見《太陽能熱水系統技術文檔》)。
 
    ● 在計算參考中點擊“衛生器具設置”
 
 
     ◆ 表中包括:
 
          ① 衛生器具名稱;
          ② 當量;
          ③ 衛生器具個數(可更改)。
 
    ● 點擊“刪除”,刪除選中的行。
    ● 點擊“增加”
 
    界面上顯示要增加的衛生器具名稱,衛生器具當量,衛生器具個數??梢愿鶕枨笤O置衛生器具當量,和衛生器具個數。
 
 
    ● 在計算參考中點擊“小時變化系數”
 
    界面上顯示居住人數對應小時變化系數(僅供參考,不設更改)
 
 
2.7水泵設置
 
    在向導設計的管道設置點擊“下一步”進入向導設計第七步“水泵設置”。水泵設置包括集熱循環水泵設置和供熱循環水泵設置。
 
2.7.1集熱循環管路水泵
 
    點擊向導頁面的tab的集熱循環水泵設計頁。
 
 
       ◆ 對話框左方:
 
    水泵型號的選擇。
 
       ◆ 對話框右上方:
 
    計算參考參數:
 
          ① 流量:2.6集熱對話框中設置的流量;
          ② 揚程:通過計算得出所需揚程(詳見《太陽能熱水系統技術文檔》)。
 
       ◆ 對話框右下方:
 
    水泵參數:
 
    在對話框左放選擇不同的水泵則顯示不同的參數:流量系數、額定流量、額定功率、揚程、壓力降、造價。
 
2.7.2供熱循環管路水泵
 
    點擊向導頁面的tab的供熱循環水泵設計頁。
 
 
       ◆ 對話框左方:
 
    水泵型號的選擇。
 
       ◆ 對話框右上方:
 
    計算參考參數:
 
          ③ 流量:2.6供熱對話框中設置的流量;
          ④ 揚程:通過計算得出所需揚程(詳見《太陽能熱水系統技術文檔》)。
 
       ◆ 對話框右下方:
 
    水泵參數:
 
    在對話框左放選擇不同的水泵則顯示不同的參數:流量系數、額定流量、額定功率、揚程、壓力降、造價。
 
2.8分析結果
 
    在向導設計的水泵設置點擊“下一步”,進入向導設計最后一步“分析結果”,顯示結果前會進行一次模擬分析計算,主要顯示太陽能保證率這個分析參數。
 
 
       ◆ 圖表中顯示的是系統中的太陽能保證率,橫坐標是時間單位,縱坐標是保證率。點擊時間下拉菜單可以更改圖標中的橫坐標。
 
    ● 點擊“生成報告書”
 
 
    出現是否打開word報告。點擊是會打開word版本報告書。
 
3.直接設計
 
3.1直接設計界面
 
    在向導設計最后一步分析結果中點擊“結束”,跳轉到“直接設計”頁面。這時候菜單欄重新可用?;蛘哕浖雍笤跉g迎界面直接點擊直接設計。用戶可以單擊Tab控件切換太陽能系統原理圖頁面和建筑示意圖頁面。
 
    ● 太陽能系統原理圖頁面
 
 
       ◆ 左邊欄:
 
     根據構件的類型進行分類,有集熱器,水箱,水泵,水管,其它構件等。
 
       ◆ 右邊圖:
 
    顯示太陽能系統原理圖,構件旁邊的文字是構件所對應的一些參數,圖下方顯示太陽能系統的名稱。(當前的系統名稱為:單水箱兩次溫差循環系統)
 
       ◆ 編輯點擊太陽能原理圖上的構件,出現夾角,再點擊鼠標右鍵,或者直接雙擊,彈出對話框,雙擊左邊欄構件組成中的構件名也可以達到一樣的效果。
 
 
    ● 建筑示意圖頁面
 
 
       ◆ 內容1:顯示集熱器陣列排布,用戶可通過菜單欄中的“視圖”->“建筑示意圖”切換視角;
       ◆ 內容2:用戶還可以通過“模型”->“動態觀察”來查看某一天的太陽照射情況以及集熱器的遮擋情況。
 
3.2 菜單欄功能
 
3.2.1文件菜單
 
 
    包括讀取工程,保存工程,向導設計,工作目錄四個子菜單。
 
    ● 點擊“讀取工程”
 
    讀取保存的數據,點擊打開。用于打開之前已經保存的數據。
 
 
    ● 點擊“保存工程”
 
    保存設置的工程數據。
 
 
    ● 點擊“向導設計”
 
    重新進入用戶使用參數的設定的頁面(和歡迎頁面的向導設計按鈕功能相同),引導用戶對已經設置好的各個參數進行重新設置。
 
    ● 點擊“工作目錄”
 
    設置保存報告書,數據保存文件等其它文件的路徑。如下圖:
 
 
3.2.2視圖菜單
 
    顯示太陽能原理圖和建筑示意圖。其中建筑示意圖有四個表示方位的子菜單:東南、西南、東北、西北。表示從不同的方位觀察建筑示意圖中的集熱器模型。
 
 
    東南

 
    西南
 
3.2.3參數菜單
 
    包括子菜單基本參數,環境溫度,自來水溫度,大氣透明度,用水需求,時間設置,經濟分析參數。
 
 
    ● 點擊“基本參數”
 
       ◆ 顯示基本參數信息對話框(如所在省份,城市,經緯度等)
 
    ● 點擊“環境溫度”
 
       ◆ 顯示建筑所在地一年12個月的每個月的平均環境溫度(可編輯)。
 
 
    ● 點擊“自來水溫度”
 
    顯示自來水每個月的平均水溫(可編輯)。
 
 
    ● 點擊“大氣透明度”
 
    顯示建筑所在地每個月的大氣透明度。
 
 
    ● 點擊“經濟分析參數”
 
    顯示常規能源對應的價格,及市場經濟變化參數(可編輯)。如下圖:
 
 
3.2.4系統設置
 
    包括子菜單集熱器、水管、水箱、集熱循環泵、系統控制。

 
    ● 點擊“集熱器”
 
       ◆ 最上面是一組單選框,包括手輸面積和模型布置。
       ◆ 手輸面積中參數包括集熱器面積、朝向、傾角、傾角、類型、采光面積、制造商、造價。
 
 
    手輸面積
 
    模型布置包括集熱類型、個數、位置、和面積。
 
 
    模型布置
 
    ● 點擊“水管”
 
       ◆ 出現水管構件選擇。選擇要編輯的水管。 
 
 
       ◆ 水管選擇點擊確定,進入對應水管設置。參數包括水管型號、管路材料、導熱系數、表面散熱系數、保溫材料名稱、保溫材料厚度、保溫材料導熱系數、內徑、外徑、造價。
 
 
    點擊“水箱”,“水泵”按鈕和“水管”的情況相似,都可以設置對應構件的參數設置。
 
    ● 點擊“系統控制”,根據系統的不同顯示不同的系統控制參數。
 
       ◆ 顯示系統控制設置:
 
    包括集熱循環水泵P1參數的設置、補水電磁閥M1參數的設置、水位參數設置、輔助加熱參數的設置。
 
       ◆ 注意:
 
          ① P1 中的啟動溫差必須大于關閉溫差;
          ② P1 中的防過熱啟動溫度必須大于防過熱停止溫度;
          ③ M1 中的啟動控制溫度必須大于關閉控制溫度;
         ④ 水位 中的滿水位必須大于最低運行水位和保護水位;
         ⑤ 輔助加熱 中的關閉溫度必須大于啟動溫度。
 
3.2.5模型菜單
 
    菜單欄“模型”,讀取xml文件中的模型數據。動態查看等。
 
3.2.6工具菜單
 
    點擊工具菜單下的“集熱器布置位置分析”,彈出斜面集熱分析工具。
 
 
    此對話框可以查看不同地區,不同月份;以及不同朝向、傾角時斜面上太陽輻照量的情況,以此用戶可以設計最佳的集熱器朝向和傾角,使得太陽能利用最大化。
 
          ① 點擊比較朝向,可以對比查看同樣傾角時不同朝向的斜面太陽輻照量。
          ② 點擊比較傾角,可以對比查看同樣朝向時不同傾角的斜面太陽輻照量。
 
    ● 點擊“比較朝向”
 
    圖表顯示在不同朝向的斜面太陽輻照量。點擊子菜單項可編輯朝向間隔。
 
 
    ● 點擊“比較傾角”
 
    圖表顯示在不同傾角下的斜面太陽輻照量。點擊子菜單項可編輯傾角間隔。
 
3.2.7 幫助菜單
 
   點擊子菜單“計算公式”,會打開描述軟件計算方法的文檔。
 
 
4.計算分析、報告書
 
   點擊菜單欄“計算”按鈕。下來菜單中包括集熱量分析,動態分析、成本分析、報告書、經濟分析結果。分別表示對應內容的計算結果。
 
 
4.1動態分析
 
   點擊菜單“動態分析”,會出現一個5個頁面的tab控件,分別顯示不同時刻,不同構件的內容信息:溫度分析,熱量分析,綜合分析,太陽光熱,控制信息。
 
4.1.1 溫度分析
 
       ◆ 界面上方是顯示構件對應的圖標內容,橫坐標為時間。
       ◆ 左下方是觀察時間,包括月份下拉菜單、周下拉菜單和時間控件。
       ◆ 右下方是觀察內容的表,包括構件名稱、構件內容、對應內容單位、在圖表中的顏色,顏色項可編輯,顏色項中的顏色塊對應圖標的顏色。
       ◆ 默認情況下,圖表中顯示內容為一年中的第一天集熱器溫度的內容。月份和周下拉菜單中顯示的是“--”。
 
    ● 點擊“添加”
 
    添加構件中對話框顯示了系統中的所有構件,選擇對應的控件名稱,點擊確定。觀察內容會增加一行,同時
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