宿舍樓熱水解決方案四部分.doc

宿舍樓太陽能熱水系統(tǒng)設計方案一、 工程基本情況1、建筑本工程位于xxx市，地理位置為：北緯xxx，為職工宿舍樓，正南朝向，平屋面共3層，建筑高度9m。 2、生活熱水供應（1）設計太陽能熱水集中式供水系統(tǒng)，24小時全日供應熱水，雙水箱，儲熱水箱和供熱水箱；（2）太陽能集熱器安裝于樓頂平屋面上，采用支架固定安裝；水箱、工作站等設備安裝在屋頂設備間內(nèi)。（3）采用電作為輔助熱源。二、設計依據(jù)（1） GB/T 18713-2002太陽熱水系統(tǒng)設計、安裝及工程驗收技術規(guī)范（2） GB/T 20095-2006太陽熱水系統(tǒng)性能評定規(guī)范 （3） GB 50364-2005民用建筑太陽熱水系統(tǒng)應用技術規(guī)范 （4） GB 50015-2003建筑給水排水設計規(guī)范（5） GB/T 17581-1998平板型太陽集熱器（6） GB/T 6424-1997平板型太陽集熱器技術條件三、系統(tǒng)基本設計 （1） 根據(jù)xxx地區(qū)冬季寒冷結(jié)冰的特點，選用抗凍性強、熱效率高、經(jīng)濟實惠的平板型太陽集熱器。（2） 采用太陽能+輔助加熱供熱水的系統(tǒng)方案，并優(yōu)先利用太陽能源。在春夏秋三季，當陰雨天或太陽能不足時，用輔助加熱補充熱水；可根據(jù)現(xiàn)場情況與用戶溝通后確定。（3） 根據(jù)現(xiàn)場條件，太陽能系統(tǒng)設計為強制循環(huán)系統(tǒng)，自動化與手動結(jié)合，方便管理。（4） 采用智能控制器，實現(xiàn)優(yōu)先利用太陽能加熱，當太陽能不足時，再啟動電輔助加熱。3.1集熱面積及用熱水量確定根據(jù)用水量情況，屋頂集熱器共80塊，總面積160，有效集熱面積148。根據(jù)GB/T 503642005民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應用技術規(guī)范理論計算可提供熱水量10m3/天。3.2太陽能系統(tǒng)原理圖（見后附圖）系統(tǒng)運行原理：1、在集熱器出口處和保溫水箱中各安裝一個溫度探頭，當集熱器里的溫度T1與水箱里的溫度T2形成的溫差T大于5時，太陽能循環(huán)泵啟動，高溫工質(zhì)通過板式換熱器與水箱里的低溫水進行換熱。2、當集熱器里的溫度T1與水箱里的溫度T2形成的溫差T小于3時，太陽能循環(huán)泵停止，水箱里的水停止換熱。3、儲熱水箱補冷水由自來水直接供給，熱水通過自來水壓力供水。4、在連續(xù)陰、雨、雪天或太陽能出現(xiàn)故障時，啟動輔助加熱裝置對水箱里的水進行加熱，保證室內(nèi)正常生活供熱水。3.3集熱器選型1、集熱器選型：平板型太陽能集熱器產(chǎn)品型號平板型集熱器件黑色鍍鉻銅帶吸熱板芯最大工作壓力0.7MPa集熱面積1.84蓋板材料高強度鋼化玻璃框架材料鋁合金保溫材料聚氨酯密封材料EPDM橡膠外形尺寸2000mm1000mm80mm重量303.4 儲熱水箱本系統(tǒng)選用18噸儲熱水箱，8噸供熱水箱，水箱內(nèi)膽材質(zhì)為SUS304食品級不銹鋼，外殼材質(zhì)為0.5mm鍍鋅鐵皮，保溫采用50mm厚巖棉保溫。3.5 管路及泵選型設計1、集熱循環(huán)管路及泵設計集熱循環(huán)干管為DN32鍍鋅鋼管道總長按80米考慮，循環(huán)干管為DN50不銹鋼管，集熱循環(huán)支管為DN25不銹鋼管總長按70米考慮，循集熱器總采光面積為148平米，平板集熱器按系統(tǒng)流量0.02L/s ，泵的流量應該為：310*0.02=10.6 m 3/h綜合考慮選擇泵的型號為PH-253E 兩臺（一備一用），參數(shù)如下所示： 型 號電源(V/HZ)功率(W)額定揚程(m)額定流量(m3/h)管徑(mm)PH-253E220/5012538.1502、換熱循環(huán)泵選用威樂熱水循環(huán)泵，根據(jù)工程實際情況，綜合考慮系統(tǒng)的揚程和流量，集熱循環(huán)泵設計為PH-123E4臺（一備一用）。型 號電源(V/HZ)功率(W)額定揚程(m)額定流量(m3/h)管徑(mm)PH-123E220/5012538.1503、供水循環(huán)泵 根據(jù)樓的高度和室內(nèi)管路長度估算，由于管徑較細且有噪音要求，管道流速按1.0m/s考慮。綜合考慮選擇泵的型號為PH-403E。型 號電源(V/HZ)功率(W)額定揚程(m)額定流量(m3/h)管徑(mm)PH-403E220/50500167.8503.6管道保溫屋面暴露于墻體外的管道均用厚度為50的橡塑保溫材料保溫。3.7 板式換熱器因平板集熱器采用工質(zhì)換熱，則此處與水箱里水的換熱器設計采用板式換熱器，換熱效率高，維修清洗方便。板式換熱器根據(jù)計算此處選用10的換熱面積1臺。3.8 介質(zhì)水箱1、集熱回水管路介質(zhì)量： 管道直徑DN32，長度按80米考慮，介質(zhì)容量=（0.032/2）2*3.14*80*1000=64L管道直徑DN25，長度按70米考慮，介質(zhì)容量=（0.025/2）2*3.14*70*1000=34L2、循環(huán)系統(tǒng)介質(zhì)量： 每塊集熱器容量為2.6L，80塊集熱器介質(zhì)量約為208L膨脹體積=（64L +34L +208L）*0.085=26L（0.085為介質(zhì)在80時的膨脹系數(shù)）綜合考慮介質(zhì)水箱容積V=64L+34L 208L+26L=332L，則按300L選取。3.9 輔助加熱輔助加熱裝置選用電加熱棒輔助加熱，根據(jù)理論計算功率為130KW。四、經(jīng)濟效益分析各系統(tǒng)的全年運行費用計算4.1電加熱系統(tǒng)采用純電加熱（即發(fā)熱管）系統(tǒng)全年累計運行時間按360天計，向用戶每日供應熱水25噸。在此期間，每天使用的熱水完全由純電加熱（即發(fā)熱管）進行加熱，則每日需要消耗的能耗為：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用電量為（電加熱設備發(fā)熱量3600KJ/ 度,熱效率=95%）：1890000kJ/d3600 kJ/度95%553度/天全年純電加熱（即發(fā)熱管）需要消耗的總電量為：553度/天360天199080度/年全年純電加熱（即發(fā)熱管）需要消耗的總電量折合用電費用共計：199080度/年0. 70元/度139356元/年4.2燃氣鍋爐系統(tǒng)采用燃氣鍋爐系統(tǒng)全年累計運行時間按360天計，向用戶每日供應熱水25噸。在此期間，每天使用的熱水完全由燃氣鍋爐進行加熱，則每日需要消耗的能耗為：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用天然氣量為（天然氣發(fā)熱量35000KJ/ m,熱效率=80%）：1890000kJ/d35000 kJ/m80%68m/天全年純?nèi)細忮仩t加熱需要消耗的總氣量為：68m/天360天24480m/年全年燃氣鍋爐需要消耗的總氣量折合費用共計（天然氣費1.8元/ m）：24480m/年2.0元/ m48960元/年4.3、太陽能+電輔助加熱系統(tǒng)太陽能系統(tǒng)循環(huán)泵全年累計運行時間按360天計，在此期間，太陽能熱水系統(tǒng)工程每天運行按平均6小時計算，則系統(tǒng)共有1臺PH-253E的集熱循環(huán)水泵(其中1臺備用) 和2臺PH-123E的換熱循環(huán)水泵每天平均按6小時計算、1臺PH-403E供熱水循環(huán)泵(其中1臺備用)按每天平均12小時計算。則太陽能系統(tǒng)循環(huán)泵每日需要消耗的電能為：0.25kw1臺6h0.12kw3臺6h 0.5kw1臺12h =9.7度/天每年系統(tǒng)水泵累計運行的360天，則需要消耗的電能為：9.7度/天360天=3492度/年太陽能系統(tǒng)循環(huán)泵每年折合用電費用共計：3492度/年0.7元/度2444元/年采用太陽能配電輔助加熱全年累計運行時間按360天計，在此期間，其中90天使用的熱水由電加熱（即發(fā)熱管）進行加熱，則每日需要消耗的能耗為：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用電量為（電加熱設備發(fā)熱量3600KJ/ 度,熱效率=95%）：1890000kJ/d3600 kJ/度95%552度/天純電加熱即（發(fā)熱管）需要消耗的總電量為：552度/天90天