集中分戶太陽能熱水系統(tǒng)方案

1、集中集熱分戶儲熱太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)方案工程分公司工程技術(shù)部2010年10月08日Shandong linuo paradigma co.,ltd © 2010 all rights reserved www.linuo- - 27 -目 錄1. 工程概況112. 太陽能熱水系統(tǒng)的選擇確定133. 設(shè)計依據(jù)及相關(guān)參數(shù)114. 太陽能熱水系統(tǒng)產(chǎn)品配置145. 工程各部件及性能指標196. 太陽能工程效益分析217. 類似工程案例23一 項目概況上海臨港新城宜浩家園由上海臨港新城投資建設(shè)有限公司投資建設(shè)，是為了配合南匯區(qū)政府遷至臨港新城而建設(shè)的配套商品房。項目位于上海重點建設(shè)的三大新城之一

2、的臨港新城之內(nèi)，基地用地規(guī)劃性質(zhì)為居住用地，規(guī)劃允許建筑性質(zhì)為住宅及配套公建。本項目由上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計（集團）有限公司完成本項目初步設(shè)計，利用基地的優(yōu)越的自然環(huán)境，創(chuàng)造出一個清新活潑的都市生活環(huán)境，使得本居住區(qū)成為集多層、小高層、配套公建和商業(yè)于一體的現(xiàn)代化的大型生態(tài)居住區(qū)。項目規(guī)劃用地55萬平方米，總建筑面積約62萬平方米。其中多層住宅(4層)195棟，小高層住宅(12層)16棟，另含配套商建及地下車庫。鑒于當前常規(guī)能源日益緊張，環(huán)境問題益突出，甲方擬利用國家鼓勵和扶持使用的，清潔、環(huán)保和可再生的太陽能資源，為該住宅園區(qū)內(nèi)全部住戶提供生活熱水。這既是貫徹執(zhí)行黨和國家努力建設(shè)節(jié)約型和諧社會的要

3、求，努力實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的具體措施，也符合建筑給水排水設(shè)計規(guī)范GB 500152003第5.2.2條“熱水供應(yīng)的熱源宜首先利用工業(yè)余熱、廢熱、地熱和太陽能”的規(guī)定。二 太陽能熱水系統(tǒng)的形式力諾瑞特太陽能多年致力于對住宅建筑太陽能熱水系統(tǒng)的深入研究、實踐，設(shè)計了并承建了多種類型的住宅建筑太陽能熱水系統(tǒng)，通過總結(jié)優(yōu)化形成了成熟的太陽能熱水系統(tǒng)方案系列，供不同建筑形式及用戶要求選擇使用。針對貴方樓盤的建筑結(jié)構(gòu)形式,并征詢貴方及設(shè)計院意見,我們向貴方推薦設(shè)計了集中集熱分戶儲熱太陽能熱水系統(tǒng)的系統(tǒng)模式。集中集熱-分戶貯熱太陽能熱水系統(tǒng)是將集熱器在建筑屋面集中放置，每戶配 置一套相對獨立的貯熱水箱，貯熱

4、水箱內(nèi)置換熱裝置和電輔助加熱裝置，系統(tǒng)循環(huán)裝置、控制裝置、定壓設(shè)備集中放置在設(shè)備間或樓頂。太陽能集熱器通過收集太陽輻射能，并將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能貯存在熱媒中，系統(tǒng)循環(huán)裝置 通過特定循環(huán)方式將熱媒輸送至每戶貯熱水箱，通過貯熱水箱中的換熱裝置將熱能傳遞給每戶貯熱水箱中的生活熱水，換熱之后的低溫熱媒流向集熱器繼續(xù)加熱，通過往復(fù)間斷循環(huán)將每戶貯熱水箱中的生活熱水加熱供用戶使用。當太陽光照不足時，或貯熱水箱中的水未達到設(shè)定溫度時，用戶可以使用貯熱水箱內(nèi)置的電輔助加熱裝置加熱貯熱水箱中的生活熱水，滿足用戶24小時使用的需求。1、系統(tǒng)優(yōu)點介紹² 系統(tǒng)集熱器集中放置，有利于建筑一體化設(shè)計；

5、78; 集熱器樓頂放置，采光效果好，太陽能利用率高，不受樓間距影響；² 系統(tǒng)集熱器集中使用，實現(xiàn)集熱器資源共享，降低運行費用；² 系統(tǒng)集中收集太陽能并轉(zhuǎn)化為熱量免費供用戶使用； ² 住宅建筑入住率較低時，不影響用戶使用太陽能熱水系統(tǒng)；² 貯熱水箱分戶放置、分戶控制滿足用戶不同用水習慣的要求； ² 貯熱水箱分戶設(shè)置，避免了水、電的分戶計量，便于后期物業(yè)管理、維護；² 智能、科學、穩(wěn)定的控制方式保證系統(tǒng)能量最大利用 2、系統(tǒng)核心技術(shù)² 系統(tǒng)防止熱量倒流措施：防止太陽能貯熱水箱中能量流回集熱器或循環(huán)管道² 系統(tǒng)能量分配均

6、勻措施：保證系統(tǒng)內(nèi)部各用戶獲得的熱量均衡² 系統(tǒng)防過熱措施：防止系統(tǒng)用熱量較小時系統(tǒng)過熱，保證系統(tǒng)運行安全² 分戶水箱防過熱措施：保證用戶的用水安全² 系統(tǒng)防止熱量損失措施：防止用戶電輔助加熱能量流入太陽能集熱系統(tǒng)² 能量最大化利用的措施：保證系統(tǒng)充分、合理利用太陽能3、集中集熱分戶儲熱太陽能熱水系統(tǒng)的形式根據(jù)本項目具體情況，本系統(tǒng)采用集中集熱分戶儲熱雙循環(huán)太陽能熱水系統(tǒng)。三 設(shè)計依據(jù)及相關(guān)參數(shù)1、設(shè)計依據(jù)全玻璃真空管太陽能集熱管GB/T17049-1997真空管太陽集熱管GB/T17581-1998太陽能集熱器熱性能室內(nèi)試驗方法GB/T18974-20

7、03家用太陽能熱水系統(tǒng)熱性能試驗方法GB/T-18708-2002家用太陽熱水系統(tǒng)安裝、運行維護技術(shù)規(guī)范NY/T651-2002太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范GB/T18713-2002鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50017-2003建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GB50057-94.2000版建筑給排水設(shè)計規(guī)范GB50015-2003建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB50009-2001工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范GB50093-2002設(shè)備及管道保溫技術(shù)通則GB4272-922、地理位置上海位于北緯31°14，東經(jīng)121°29，地處長江三角洲的前緣，屬于三類太陽能輻照區(qū)。3、氣象資料上海屬

8、亞熱帶海洋性季風氣候。主要氣候特征是：春天溫暖，夏天炎熱，秋天涼爽，冬天陰冷，全年雨量適中，季節(jié)分配比較均勻。全市平均氣溫為12.9。年內(nèi)7月份最高，平均26.4，1月份最低，平均為-2.6。4、 太陽輻照量：上海市太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計用太陽輻照量相關(guān)數(shù)據(jù)見下表。Ta:月平均室外氣溫,Ht:水平面太陽總輻射月平均日輻照量,MJ/(m2·d)Hd:水平面太陽散射輻射月平均日輻照量，MJ/(m2·d)Hb：水平面太陽直射輻射月平均日輻照量，MJ/(m2·d)H：傾角等于當?shù)鼐暥葍A斜表面上的太陽總輻射月平均日輻照量，MJ/(m2·d)Ho：大氣層上界面上太陽總輻

9、射月平均日輻照量，MJ/(m2·d)；Sm：月日照小時數(shù)；Kt：大氣晴朗指數(shù)。5、熱水定額按照民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施規(guī)定局部熱水供應(yīng)系統(tǒng)和以熱力管網(wǎng)水做熱媒的熱水供應(yīng)系統(tǒng)，配水點最低水溫為50。熱水定額為每人每日50L。6、冷水計算溫度上海地區(qū)冷水計算溫度（摘自：民用建筑太陽熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手冊）根據(jù)上表，上海地區(qū)冷水的計算溫度為15。7、水質(zhì)要求生活熱水的水質(zhì)應(yīng)符合生活飲用水衛(wèi)生標準GB5749的各項指標要求。四 太陽能熱水系統(tǒng)產(chǎn)品配置1. 集熱器的確定1) 直接式系統(tǒng)集熱器總面積計算公式如下：Ac-直接式系統(tǒng)集熱器總面積，m²； Qw-日平均用熱水量，L； C -水的

10、定壓比熱容，4.18KJ/(kg·)； r-水的密度，1kg/L；tend-貯熱水箱內(nèi)水的終止設(shè)計溫度，50； ti-水的初始設(shè)計溫度，15； JT春秋季當?shù)丶療崞骺偯娣e上日太陽輻照量，18760KJ/(m²·d) ； f-太陽能保證率，無量綱，根據(jù)系統(tǒng)使用期內(nèi)的太陽輻照、系統(tǒng)經(jīng)濟性及用戶要求等因素綜合考慮后確定，一般在0.301.00范圍內(nèi),按照1.00計算； cd-集熱器年平均集熱效率，無量綱，全玻璃真空管集熱器取值為0.57；L-管路及貯熱水箱熱損失率，無量綱；根據(jù)經(jīng)驗取值0.200.30；U形管集熱器和無機超導(dǎo)熱管集熱器取下限值，全玻璃真空管集熱器取上限值

11、； 2) 間接式系統(tǒng)太陽集熱器面積的確定： 間接式系統(tǒng)太陽能集熱器面積為直接式系統(tǒng)集熱器面積×1.10；按照每戶100L儲熱水箱配置，按照上述公式進行計算，每戶集熱器總面積為：2.26。3) 集熱器形式的確定力諾瑞特工程型橫排管集熱器型號：LPC47-1650，該集熱器配有50支直徑47mm，長度1600mm的全玻璃真空集熱管，單臺集熱器總面積6。全玻璃真空集熱管分布聯(lián)集箱兩側(cè)，橫向水平放置，結(jié)構(gòu)非常緊湊，便于安裝，同時運行相當可靠，集熱效率較高。集熱器特點：集熱器安裝傾角較低，可以實現(xiàn)南北方向多組串聯(lián)，適合南北方向空間較大的建筑。力諾瑞特工程型豎排管集熱器 型號：LPC58-213

12、0，該集熱器配有30支直徑58mm，長度2100mm的全玻璃真空集熱器管，單臺集熱器總面積6.4。全玻璃真空集熱管在聯(lián)集箱單側(cè)豎向放置，結(jié)構(gòu)非常緊湊，便于安裝，結(jié)構(gòu)形式有利于集熱器內(nèi)部介質(zhì)微循環(huán)，集熱效率較高。 集熱器特點：集熱器可以實現(xiàn)東西方向多組串聯(lián)，適合東西方向空間較大的建筑。通過本項目建筑結(jié)構(gòu)形式的特點和太陽能集熱器的特點，最終選擇力諾瑞特工程型豎管集熱器，型號：LPC47-1650,數(shù)量：32組。集熱器通過集熱器組合型鋼支架在房頂進行安裝，集熱單元通過集熱器4串8并的形式組合。相關(guān)安裝結(jié)構(gòu)見設(shè)計圖紙。2. 分戶儲熱水箱分戶儲熱水箱采用搪瓷內(nèi)膽承壓水箱，水箱內(nèi)置換熱盤管和電輔助加熱裝置

13、，儲熱水箱采用頂水式供應(yīng)熱水。根據(jù)貴方提供的戶型結(jié)構(gòu)形式和用水要求等相關(guān)資料，結(jié)合該項目具體的情況，我們?yōu)槊繎粼O(shè)計了100升的臥式儲熱水箱，掛裝在衛(wèi)生間承重墻上。 該水箱可以優(yōu)先通過水箱底部的換熱盤管接受太陽能的熱量，在陰雨天氣太陽能不足時，或用戶用水量突然增加而不能滿足時，可以通過用戶底部的點輔助加熱提供熱水，滿足用戶的使用需求。儲熱水箱周圍預(yù)留冷熱水接口，管徑DN15,自來水水壓0.1MPa，自來水水壓0.35MPa。儲熱水箱周圍預(yù)留16A防濺型三孔電源插座。儲熱水箱安裝平面圖 儲熱水箱安裝側(cè)面圖 儲熱水箱結(jié)構(gòu)圖3. 系統(tǒng)循環(huán)水泵1）系統(tǒng)循環(huán)流量的確定 集熱系統(tǒng)循環(huán)流量按照太陽能集熱器面積

14、計算，即0.010-0.015L/(m²·s)； 換熱系統(tǒng)循環(huán)流量按照貯熱水箱容量計算，即0.025L/（100L·s）； 2）循環(huán)水泵揚程的計算 開式系統(tǒng) Hp=hf+hd+hm+hs  （公式-2）   閉式系統(tǒng) Hp=hf+hd+hm  （公式-3）     式中hf、hd- 水系統(tǒng)總的沿程阻力和局部阻力損失，KPa；      hm - 設(shè)備阻力損失，KPa；      hs - 開式水系統(tǒng)的靜水壓

15、力，KPa。3）循環(huán)水泵選型循環(huán)水泵選擇通過綜合考慮熱媒溫度、系統(tǒng)的運行壓力、循環(huán)水泵的流量、揚程、吸程、功率等因素。選用德國威樂熱水循環(huán)泵，型號PH-251E。水泵參數(shù)為：型號電源輸出功率（w）全揚程（m）最大排水量（t/h）管徑（mm）重量（kg）PH-251E220V/50HZ2507.513.865204. 緩沖水箱的確定為了保證系統(tǒng)的運行穩(wěn)定，保證系統(tǒng)在熱力、水力方面的和諧，我們在樓內(nèi)循環(huán)管道和樓頂集熱器之間，我們設(shè)計了緩沖水箱。緩沖水箱的容量通過理論計算和經(jīng)驗總結(jié)，最終選取了500L緩沖水箱，安裝在樓梯間外側(cè)樓頂設(shè)備基礎(chǔ)之上。緩沖水箱在設(shè)計中我們科學合理地進行了調(diào)整，保證了緩沖水箱

16、使用安全和充分發(fā)揮了它在系統(tǒng)中的熱力、水力方面的作用。緩沖水箱周圍預(yù)留自來水接口，水壓0.1MPa，管徑不小于DN15.5. 系統(tǒng)控制原理系統(tǒng)控制原理：1. 集熱/換熱循環(huán) 每日太陽輻射達到一定強度時，集熱器溫度T1開始上升，當集熱器溫度達到控制器的設(shè)定溫度，集熱器循環(huán)水泵開始啟動，集熱器內(nèi)的高溫熱水均勻的輸送到每個換熱盤管，通過換熱盤管將熱量傳遞給每個儲熱水箱。2. 輔助熱源 我們在儲熱水箱上安裝了電加熱管，如果陰雨天氣沒有太陽能時，用戶可以象使用電熱水器一樣使用儲熱水箱。儲熱水箱的控制器可以設(shè)定加熱時間和加熱溫度，設(shè)定加熱時間可以設(shè)定加熱的啟動時間和停止時間，有效地節(jié)約能源。3. 熱水供水

17、 該系統(tǒng)的熱水供水同電熱水器的使用完全一樣，自來水接入水箱底部，用水時只要打開閥門，冷水就會自動將儲熱水箱的熱水頂出，并且保證和冷水一樣的壓力，便于混水。4. 防凍 在集熱管道、換熱管道、自來水管道上，我們設(shè)置了合理的防凍控制裝置，并通過控制采用了智能的控制模式，在探測點溫度低于2時啟動防凍模式，達到4時停止。五 工程各部件及性能指標1.集熱器介紹：1.1 真空集熱管材質(zhì)：采用透光度高、硬度高、膨脹率低的高硼硅3.3玻璃。生產(chǎn)技術(shù): 引進國際太陽能行業(yè)著名品牌德國PARADIDMA公司的先進的三靶鍍膜技術(shù),制造的AZURRO太陽能真空集熱管。結(jié)構(gòu)：采用雙層真空結(jié)構(gòu)，減少了因?qū)α鳌⑤椛?、傳?dǎo)帶來

18、的熱量損失。產(chǎn)品工藝特點：應(yīng)用離子水清洗工藝，使管壁與吸收層結(jié)合更徹底更牢固，顏色為地中海藍色，膜色均勻，在使用中20年不褪色，大大提高了集熱管的壽命。金屬反射層采用特殊材料，采用三耙鍍膜（鋁耙、銅耙、不銹鋼耙）工藝生產(chǎn)，經(jīng)德國鍍膜專家檢測吸收率比普通集熱管提高了3%，集熱效率達到了歐美發(fā)達國家先進水平。采用全自動控制系統(tǒng)，自動控制鍍膜工藝和真空度檢測。采用進口OptosolAlpametre在線檢測系統(tǒng)嚴格確保每只集熱管的保溫性能和使用效果。環(huán)封技術(shù)和退火系統(tǒng)，徹底杜絕使用中環(huán)封口碎裂的發(fā)生。集熱元件性能：名稱性能參數(shù)國家標準吸收涂層的太陽吸收率0.940.86（AM1.5）半球發(fā)射率0.0

19、60.09（80±5）悶曬性能參數(shù)H2.639MJ/m2H3.8MJ/ m2空曬性能參數(shù)Y415.51 m2/KWY175 m2/KW平均熱損系數(shù)ULT0.53W/ m2ULT<0.90W/ m21.2 集熱單元產(chǎn)品特點：集熱管：采用力諾集團生產(chǎn)的力諾瑞特專用AZURRO全玻璃真空太陽集熱管，采用先進的德國鍍膜技術(shù)生產(chǎn)。內(nèi)膽：采用進口0.6mmSUS304-2B食品級不銹鋼，經(jīng)過高頻壓力焊與全自動氬弧焊接而成，不僅水質(zhì)純凈，而且具有較長的使用壽命； 外皮：采用0.5mm不銹鋼，美觀、防腐性能強；保溫層：采用45mm進口聚氨酯高壓發(fā)泡設(shè)備整體發(fā)泡而成，保溫效果超群。密封：采用耐高

20、溫、抗老化、無毒無味的優(yōu)質(zhì)硅膠密封 尾托：1.2mm不銹鋼尾托，PBT尾架。支架：為了確保該系統(tǒng)的安全穩(wěn)固，充分發(fā)揮其良好的集熱性能利用4#國標熱鍍鋅角鋼，角鋼按房頂角度、一定方向進行整體焊接，并對其做防腐處理。集熱單元參數(shù)表集熱單元型號LPC47-1650集熱單元類型橫排集熱單元幾何尺寸東西長*南北寬=3270mm*1900mm集熱管類型47×1600mm集熱管數(shù)量50支集熱管間距70mm集熱器總面積6.0 m2單元總?cè)菟?7L集熱單元荷量150Kg對地傾角5-10度1.3 聯(lián)集箱材料介紹：內(nèi)膽：采用進口1.2mmSUS304-2B食品級不銹鋼，經(jīng)過高頻壓力焊與全自動氬弧焊接而成

21、，不僅水質(zhì)純凈，而且具有較長的使用壽命； 外皮：采用0.5mmSUS304-BA，經(jīng)過板金加工而成，防腐性能強；保溫層：采用45mm進口聚氨酯高壓發(fā)泡設(shè)備整體發(fā)泡而成，保溫效果超群。密封：采用耐高溫、抗老化、無毒無味的優(yōu)質(zhì)硅膠密封。2.儲熱水箱介紹儲熱水箱材料說明：箱體：采用不不銹鋼板，焊接拼裝而成。保溫：采用50mm聚氨酯保溫，保溫無漏洞、保溫效果超群。外皮：采用0.5mm彩鋼板或鍍鋁鋅板鉚接而成，外觀美觀、壽命長。保溫材料性能說明 參 數(shù)性 能測試標準單位測試說明測試結(jié)果備注密度GB6343-86Kg/m335.82壓縮強度GB8813-88Kpa172.5導(dǎo)熱系數(shù)GB10295-88W/

22、Mk熱板溫度25冷板溫度 5平均溫度150.0193尺寸穩(wěn)定性GB8811-88% 方向條件LWT平均值L：長度W: 寬度T: 厚度-20，24h60.30100，24h0.630.460.690.60閉孔率GB10799-89%體積膨脹法2395.103控制系統(tǒng)針對本項目太陽能控制系統(tǒng)安裝在水箱間內(nèi)，便于施工；顯示、操作系統(tǒng)安裝在管理室內(nèi)，便于操作、查看、管理；接線簡單可靠性能高、便于維護。部件序號關(guān)鍵組件選 材控制柜1電氣元件【正泰】電器2電纜【綠燈行】電纜控制儀部分3控制器主板【雙面環(huán)氧國際板材】4主芯片內(nèi)外機采用【西門子8位高性能FLASH單片機】5電容【韓國/廈

23、門智新】有3C、VDE、TUV認證6壓敏電阻【西門子】7繼電器【廈門宏發(fā)】有3C、8強電端子【臺灣恩尼特克】阻燃，有VDE、TUV認證10溫度傳感器【日本北路、韓國新基】R0=30K、R25/50=3434K 1%11陶振【TDK】4輔助電加熱介紹內(nèi)置輔助電加熱介紹：對于一般系統(tǒng)可采用儲熱水箱內(nèi)置電加熱的方式，電加熱管均采用采用杭州河和制造的【英格萊不銹鋼加熱管】，此產(chǎn)品電熱水器專用加熱管，安全可靠、使用壽命長。太陽能集熱系統(tǒng)專用電輔助加熱裝置功能介紹自動控溫，電熱裝置在設(shè)定溫度內(nèi)可自動運行加熱。電熱裝置具有防漏電功能。電熱裝置具有防干燒功能。電熱裝置具有防結(jié)垢功能。電熱裝置帶外接控制端口。電

24、熱裝置采用機械邏輯控制，故障率極低。序號部件廠家序號部件廠家1電熱管江蘇泰隆4繼電器正泰2斷路器正泰5電控箱箱體 3接觸器正泰6加熱器殼體不銹鋼5循環(huán)水泵： 循環(huán)泵采用德國威樂系列水泵，注冊商標為“WILO-LG”該泵系列均為世界頂級泵，低噪音、高效率、壽命長、外形美觀等特點，特別是其耐高溫的特點正好能滿足輸送高溫熱媒的要求。6管路系統(tǒng)：太陽能集熱循環(huán)管路采用標準熱鍍鋅管道,管路均采用30MM聚乙烯管道保溫；保溫外層采用不小于0.2鋁板防護。7太陽能支架：為了確保該系統(tǒng)的安全、穩(wěn)固，充分發(fā)揮其良好的集熱性能，利用4#鍍鋅角鋼與水泥基礎(chǔ)整體焊接，并對其做防腐處理。儲熱水箱相關(guān)參數(shù)六 太陽能工程效益分析1