常州高級(jí)中學(xué)游泳池太陽(yáng)能熱水工程

1、常州高級(jí)中學(xué)游泳池太陽(yáng)能熱水工程常州而今太陽(yáng)能設(shè)備制造有限公司是國(guó)內(nèi)較早將太陽(yáng)能集熱器與建筑結(jié)構(gòu)安裝融合一 體的太陽(yáng)能企業(yè)之一。在多種建筑類型與太陽(yáng)能匹配中，有自已的多項(xiàng)技術(shù)特長(zhǎng)。2008年國(guó)家投巨資為常州高級(jí)中學(xué)（中國(guó)共產(chǎn)黨早期領(lǐng)導(dǎo)人瞿秋白、張?zhí)啄感＃┦┙?現(xiàn)代化文體中心，該建筑底層為游泳池。按節(jié)能設(shè)計(jì)要求，其游泳池?zé)崮軗p失利用太陽(yáng)能 熱源補(bǔ)充。為了讓集熱器與建筑融為一體，業(yè)主、設(shè)計(jì)方經(jīng)多次比較，最后確定選用國(guó)內(nèi) 集熱效能較高的黑鉻平板集熱板。（全銅黑鉻集熱板產(chǎn)品吸收比為93%95%，發(fā)射比為910%，春、秋季產(chǎn)水量 45 C60 C熱水80L-120L/ （怦？d）。經(jīng)政府招標(biāo)，而今公司

2、在眾多太陽(yáng)能企業(yè)投標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)中成為該項(xiàng)工程中標(biāo)方。針對(duì)游泳池太陽(yáng)能設(shè)計(jì)方案所需熱水能量及采用平板黑鉻集熱器效能，其集熱工程設(shè)計(jì)按以下要求：游泳池容積：25000 >20000 X1500=750M3。燃?xì)忮仩t在初次加熱后，保持水溫28 C,當(dāng)由于散熱等原因水溫從 28 C降低了 2C時(shí)，太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱熱水與游泳池?fù)Q熱循環(huán)泵自 動(dòng)打開(kāi)，通過(guò)板式換熱器向游泳池補(bǔ)充熱量；當(dāng)游泳池溫度超過(guò)28 C時(shí)，循環(huán)泵停止運(yùn)行。游泳池750M3，水溫28 C,以每日降溫2 C計(jì)算，耗熱量：Q=750 >1000 >2=150 >104kcal按太陽(yáng)能提供60 C熱水， T60-28=32 C。

3、需太陽(yáng)能提供60 C熱水1500000/32/1000=47M3:游泳池配置 60 C 熱水箱 50M3。按給排水設(shè)計(jì)規(guī)范上有關(guān)規(guī)定的計(jì)算游泳池散熱量公式，應(yīng)計(jì)算補(bǔ)充水耗熱量（日補(bǔ)充 新水35% ）、水面蒸發(fā)熱損失（占熱損失較大比重）、池底和池壁散熱等。泳池散熱損 失如按規(guī)范中的公式，計(jì)算出來(lái)的是峰值散熱量，用來(lái)作為確定供熱設(shè)備功率的依據(jù)。如 果用來(lái)確定太陽(yáng)能面積，可進(jìn)行概算，28 C室內(nèi)泳池可按350W/m2日運(yùn)行按810小時(shí)計(jì)算。本項(xiàng)目游泳池容積750M3，日補(bǔ)水3%，補(bǔ)水量為22.5M3，冷水溫度按15 C ,日補(bǔ)水： Q1=22.5 >000 >28-13）=29.2510

4、>kcal。泳池表面積500平米，泳池散熱損失按 350W/m2概算，日運(yùn)行時(shí)間可按 8小時(shí)計(jì)算。則 每日散熱損失為：Q2=500 350 X8=1400kWh=121.24>04kcal。泳池總熱損失Q=Q1+Q2=150.5 104kcal。（與按每日降溫2 C計(jì)算結(jié)果差不多）健身房淋浴：淋浴頭44只，每只淋浴頭每次供熱水 60L，每只/天10/人次，按全天60% 利用率考慮。耗熱量：Q=44 > 60 X10 > （45-15 ） X0.6=475200kcal健身房水箱：淋浴40 C熱水44 XJ.06 >0 X0.6=16T，健身房配置45 C熱水箱16

5、M3。本太陽(yáng)熱水系統(tǒng)日耗熱量：1500000+475200=19754200860=2296（ KWh）本太陽(yáng)熱水系統(tǒng)負(fù)荷按 8h輸出，則小時(shí)熱負(fù)荷為22968=287KW按當(dāng)?shù)卮呵锓痔?yáng)能輻射能量每m2集熱板能量輸出功率0.307kw(17MJ/ m2 X52%- 4.186=2.118=0.264 *163=0.307KW )集熱面積：287 =).307=940 m太陽(yáng)能熱源補(bǔ)充用量以春秋為基數(shù)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能集熱面積，配合燃?xì)忮仩t，既可在游泳池 初次加熱降溫后發(fā)揮作用，又可在冬季陽(yáng)光不足時(shí)加熱補(bǔ)充使用。工程采用溫差強(qiáng)制循環(huán)：即太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)采用溫差循環(huán)方式運(yùn)行。溫度傳感器將集熱 器出口 T1

6、、太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱 T2傳遞給電腦控制器。當(dāng) T1-T2 溫差循環(huán)啟動(dòng)值時(shí)，控制 器發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)太陽(yáng)能循環(huán)泵，系統(tǒng)開(kāi)始循環(huán)，不斷地將集熱器產(chǎn)生的熱水置換到 太陽(yáng)能水箱，這是一個(gè)反復(fù)循環(huán)的過(guò)程，隨著水箱內(nèi)熱水溫度不斷提高，T1與T2之間溫差越來(lái)越小，直至T1-T2 V溫差循環(huán)停止值時(shí)，電腦控制器發(fā)出控制信號(hào)，關(guān)閉太陽(yáng)能循環(huán) 水泵。系統(tǒng)補(bǔ)水：游泳池、健身房淋浴為全天用水，因此太陽(yáng)能水箱熱水系統(tǒng)采用電磁閥補(bǔ) 水，只要太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱中的水位在設(shè)定下降位置，自來(lái)水就會(huì)自動(dòng)補(bǔ)進(jìn)來(lái)，滿水自動(dòng)關(guān) 閉。(電腦控制器具有水位顯示面板)集熱水箱水位共分四檔，當(dāng)水箱水位低于三時(shí)，系 統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)上水電池閥，涼水進(jìn)入

7、集熱水箱，當(dāng)水箱水位達(dá)到滿水位四檔時(shí)，系統(tǒng)上水電 磁閥自動(dòng)鎖閉，確保游泳池用水能夠足量供應(yīng)。同時(shí)設(shè)水位溢流報(bào)警，如該功能供水電磁 閥發(fā)生誤差或失控，其報(bào)警功能發(fā)出信號(hào)，該系統(tǒng)即鎖定上水電磁閥。泳池恒溫?fù)Q熱循環(huán)：泳池?zé)嵩囱a(bǔ)充為杜絕水質(zhì)污染采用間接供熱，配置一套熱交換器， 太陽(yáng)能貯熱水箱內(nèi)熱水由供熱水泵向泳池?zé)峤粨Q器供應(yīng)，熱交換器收集能量即供應(yīng)給泳 池，補(bǔ)充泳池?zé)崮軗p失，當(dāng)游泳池水溫低于設(shè)定溫度(28 C -2 C),并且水箱水溫高于設(shè)定溫度時(shí)，智能控制儀自動(dòng)控制板換循環(huán)水泵啟動(dòng)，使游泳池較低溫度的水與儲(chǔ)水箱較高 溫度的水進(jìn)行換熱，當(dāng)游泳池水溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，板換循環(huán)水泵自動(dòng)停止。如此不 斷，使

8、游泳池水溫保持在 28 C±2 C；如熱水箱水溫超過(guò)用熱點(diǎn)水溫不足3 C時(shí)，通過(guò)泳池循環(huán)管線溫度信號(hào)傳示，即啟動(dòng)燃?xì)忮仩t補(bǔ)充能源，確保滿足游泳池?zé)崴枨?。因該工程的具體使用要求，我們特別將以下幾個(gè)事項(xiàng)作為工程安裝中解決重點(diǎn)：一、集熱板和管線抗凍處理作為平板集熱器，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：集熱效率高、使用壽命長(zhǎng)、承壓能力好、耐候性 好、水質(zhì)清潔、平整美觀。它產(chǎn)水量大，故障率低，平板集熱器在使用過(guò)程中幾乎沒(méi)有故 障可言。全銅板芯、鋁合金邊框鋼化玻璃，其使用壽命均可達(dá)25年以上。集熱器整體性好，極易與建筑融為一體，并能起到屋頂防熱保溫的良好作用。但平板型太陽(yáng)集熱器是由銅鋁復(fù)合或全銅等金屬材料制造。

9、冬季使用時(shí)就能出現(xiàn)集熱器內(nèi) 的水結(jié)冰而至使集熱板、管線漲裂被凍壞。在國(guó)內(nèi)使用近30年的歷史中，前些年因防凍處理不好，平板集熱器只能作為春夏秋的季節(jié)產(chǎn)品，特別冬季，作為北方，就要將集熱器 及水箱中水全部排除，否則即發(fā)生集熱板、管線凍壞現(xiàn)象。而國(guó)外的太陽(yáng)能市場(chǎng)，平板集 熱器占有份額為80%90%，其抗凍方式均使用防凍液作介質(zhì)，采用二次換熱處理解決防 凍。但同時(shí)也因采用了二次換熱相應(yīng)降低了能量效果。我們?cè)谠撎?yáng)能集熱工程中，采用落水排空式解決系統(tǒng)抗凍。即當(dāng)日照理想的時(shí)候，電 腦控制器發(fā)出啟動(dòng)信號(hào)，太陽(yáng)能循環(huán)泵啟動(dòng)，將太陽(yáng)能集熱器收集到的熱水輸送到水箱， 加熱水箱中的水；而當(dāng)日照不理想或夜間的時(shí)候，電

10、腦控制器發(fā)出關(guān)閉控制信號(hào)，太陽(yáng)能 循環(huán)泵停止運(yùn)行。當(dāng)循環(huán)系統(tǒng)工作一程序后，集熱器和循環(huán)管路因設(shè)定相應(yīng)坡度系數(shù)，集 熱器和循環(huán)管路中的水因?yàn)橹亓﹃P(guān)系自動(dòng)排空，流回?zé)崴洌乐辜療崞骱凸苈吩诙疽?存水而凍結(jié)。此排空系統(tǒng)具有運(yùn)行簡(jiǎn)單、可靠的特點(diǎn)，全天候平板過(guò)冬熱水系統(tǒng)采用排空 法進(jìn)行防凍的方法，在大量的工程實(shí)踐應(yīng)用中得到證明，是非常成功和行之有效的。二、防過(guò)熱處理在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需充分考慮到夏季產(chǎn)熱量大于需求量的情況。當(dāng)晴天太陽(yáng)能集熱器 吸收的太陽(yáng)能輻射能量通過(guò)溫差循環(huán)儲(chǔ)熱，水溫會(huì)不斷的上升，導(dǎo)致儲(chǔ)水箱內(nèi)水溫升高。 如超過(guò)溫度設(shè)計(jì)需求，使集熱器處于高溫狀態(tài)下運(yùn)行，即造成集熱器和熱水系統(tǒng)的一些部

11、件的損壞。此外，高溫水易形成水垢，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行也會(huì)造成不利的影響。所以我們 將控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了上限控制點(diǎn)，即當(dāng)溫度達(dá)到水箱過(guò)熱保護(hù)溫度時(shí)，太陽(yáng)能循環(huán)泵停止工 作，不再與集熱器進(jìn)行熱交換，使集熱器溫度不再升高，系統(tǒng)進(jìn)入平衡狀態(tài)。同時(shí)增設(shè)水 箱防過(guò)熱報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)程序雙控。系統(tǒng)的防過(guò)熱功能，同時(shí)解決了集熱板結(jié)垢問(wèn)題。由于 系統(tǒng)中的水完全在 60 C以下低溫中快速循環(huán)，所以就幾乎沒(méi)有水垢產(chǎn)生的條件。它充分確 保了平板集熱器的壽命，同時(shí)，因我們選用的是平板集熱器，采用排空方式，就是高溫情 況下強(qiáng)制上水對(duì)集熱板也沒(méi)有影響。不會(huì)像真空玻璃管那樣為防止炸管對(duì)上水有特定要 求。這也是選平板太陽(yáng)能系統(tǒng)的重要依據(jù)

12、。三、集熱板保溫層防過(guò)熱萎縮當(dāng)夏季陽(yáng)光輻射量過(guò)高，集熱板因防過(guò)熱循環(huán)泵停止工作時(shí)，其底部聚胺脂保溫層，也 因溫度太高即形成萎縮現(xiàn)象。雖然平板集熱器不能像玻璃管那樣因空曬后循環(huán)加水造成炸 管，但因集熱板空曬形成高溫傳導(dǎo)，溫度超過(guò)160 C,致使為防過(guò)熱而整體發(fā)泡的聚氨酯材料萎縮現(xiàn)象發(fā)生，其保溫效果就大為降低。為解決這一現(xiàn)象，我們?cè)诩療岚逑虏颗c保溫 層之間放一薄層耐熱耐萎縮玻璃棉，致使集熱板與聚氨酯形成隔離狀態(tài)，使其在較低工作 溫度下保溫層保持密封狀態(tài)達(dá)到降低熱損。四、不銹鋼管道與集熱板銅件防電化學(xué)腐蝕處理該項(xiàng)目太陽(yáng)能工程的質(zhì)量要求較高，在給水系統(tǒng)管線中，確定給水、熱水管線、閥門(mén)管 件均采用不銹鋼

13、管及管件，而集熱器板材的管件采用的是銅材；當(dāng)兩種金屬或合金相接觸 時(shí)，極易造成異種金屬接觸處的局部電偶腐蝕，亦稱雙金屬腐蝕。為了解決以上兩種不同 金屬腐蝕現(xiàn)象，減少異種金屬接觸；設(shè)計(jì)易更換部件的結(jié)構(gòu)，我們采用絕緣材料間隔接觸 面組件，將雙方材料合理匹配組合一起，達(dá)到質(zhì)量要求。五、集熱板殼體要求對(duì)集熱板的玻璃蓋板，它有高全光透射比、耐沖擊力強(qiáng)度、良好的耐侯性能，絕熱性能 優(yōu)良要求。我們選用了透過(guò)率超過(guò)90 %低鐵鋼化玻璃。對(duì)集熱板的保溫層要求是保溫性能好，即材料的熱導(dǎo)率小，要求不大于0.055W/（m.C），不易變形或揮發(fā)，不產(chǎn)生毒氣體、不吸水。為此，我們采用了集熱板底層整體 聚胺脂發(fā)泡。對(duì)外殼

14、要求是應(yīng)該有一定的鋼度和強(qiáng)度，并便于安裝。我們定型制作了防熱損無(wú)玻璃橡 膠壓條專用鋁型材，無(wú)邊角切割整體組合制作。六、太陽(yáng)能系統(tǒng)安全防風(fēng)雪措施：集熱器支架整體焊接，室外支架（含太陽(yáng)能集熱器支架和管路支架等）均 采用40 X40國(guó)標(biāo)熱鍍鋅角鋼。整體支架與樓面拉纖固定，保證集熱器的穩(wěn)定性，達(dá)到國(guó)家 的設(shè)備抗風(fēng)規(guī)定。防雷措施：太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)備并非處于樓面最高位，按現(xiàn)有情況將集熱器支架與樓面避雷 網(wǎng)連接便可，保證設(shè)備安全運(yùn)行。漏電保護(hù)措施：對(duì)于本太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)用電的設(shè)備，我們采用漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)和重接地保 護(hù)，確保用電安全。七、集熱板及系統(tǒng)排氣、吸氣處理工程中我們將集熱系統(tǒng)采用溫差強(qiáng)制循環(huán)，實(shí)施排空法（落水

15、式）運(yùn)轉(zhuǎn)方式。這樣每次 集熱程序后集熱器和循環(huán)管路中的水因?yàn)橹亓﹃P(guān)系排空流回?zé)崴浣鉀Q抗凍問(wèn)題。但系統(tǒng) 工作時(shí)，水進(jìn)入系統(tǒng)，因存有空氣，如不排除，即行成氣塞現(xiàn)象；而當(dāng)水回流時(shí)，其集熱 器及系統(tǒng)中即形成真空，造成一個(gè)空腔，這樣，水就不易排出，還極易損壞系統(tǒng)；為了防 止以上情況發(fā)生，我們將集熱器及管路按運(yùn)行位置實(shí)行流量平衡，將系統(tǒng)分成多個(gè)獨(dú)立單 元，每個(gè)單元的最高位置配以排氣、吸氣系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)循環(huán)、排空和回流需要，達(dá)到 系統(tǒng)正常運(yùn)行。八、增設(shè)集熱器高空施工位置該工程設(shè)計(jì)集熱器面積因樓面空間位置不足，為達(dá)整體最佳集熱及排空功能，工程施工 開(kāi)始我們即與業(yè)主、設(shè)計(jì)院確認(rèn)，將樓面東側(cè)條梁樓層采用鋼架平

16、鋪焊制，其集熱器重量 分載于下側(cè)砼樓面，集熱板與整體系統(tǒng)成一水平位置，每排集熱器后側(cè)安裝鋼板通道，便 于集熱板及管路施工安裝及日后維修。其鋼梁支架均按金屬結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)施工驗(yàn)收。該工程竣工后經(jīng)調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)及與泳池設(shè)備同步運(yùn)行，均達(dá)到原設(shè)計(jì)各項(xiàng)設(shè)定功能和使用效 果。公司在常規(guī)建筑類型中，針對(duì)不同的建筑與太陽(yáng)能一體化匹配，均采用不同的方式量體 設(shè)計(jì)，如：1、常州中意寶第小區(qū)，我們?yōu)楦邔咏ㄖ鋫淞?400套陽(yáng)臺(tái)平板壁掛式太陽(yáng)能熱水器，通過(guò)介質(zhì)二次換熱功能達(dá)到使用需求，經(jīng)兩年使用（特別經(jīng)過(guò)2個(gè)冬季運(yùn)轉(zhuǎn)）達(dá)到了良好效果，用戶感到舒適滿意；2、在鎮(zhèn)江紀(jì)委一處建筑群中，我們將集熱板鑲嵌于屋面中，形成與建筑物一體，將水

17、箱放置于室內(nèi)水箱間，熱水增壓使用，達(dá)到良好使用效果；3、在常州九洲環(huán)宇（110米高層太陽(yáng)能循環(huán)系統(tǒng)中）、普羅斯等多個(gè)太陽(yáng)能建筑項(xiàng)目中, 我們都將太陽(yáng)能與建筑達(dá)到最佳匹配。均根據(jù)各種不同類型不同結(jié)構(gòu)量形設(shè)計(jì)，定型配備施工，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器與建筑物完美 結(jié)合，讓太陽(yáng)能與建筑物兩者更加協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。經(jīng)過(guò)多年的努力，而今全天侯太陽(yáng)熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)構(gòu)安裝融合一體化項(xiàng)目已形成了全 面擴(kuò)展的形勢(shì)。我們已相繼完成了不同產(chǎn)品、不同規(guī)模、不同運(yùn)行方式（不同輔助能源配 合的數(shù)百個(gè)工程，吸取了眾多教訓(xùn)的同時(shí)，也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，使而今全天侯太陽(yáng)能熱 水系統(tǒng)工程技術(shù)基本能滿足多種不同條件和要求下的用戶需要，達(dá)到了較為理想的效果。從太陽(yáng)能產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計(jì)上看，太陽(yáng)能和常規(guī)生產(chǎn)供熱系統(tǒng)是可以有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而 達(dá)到節(jié)能環(huán)保、運(yùn)行可靠的目的；從預(yù)期經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益看，在達(dá)到很好的節(jié)能、減排目 標(biāo)的同時(shí)，還帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益；從項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)看，成熟的太陽(yáng)能光熱技術(shù)，加上采用 先進(jìn)的