太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(DOC)

1、工程設(shè)計原那么太陽能集熱器設(shè)計工程應(yīng)遵循以下幾方面的設(shè)計原那么，科學(xué)設(shè)計太陽熱水系統(tǒng)，使其到達(dá)合理、可靠、先進。1 遵守國家相關(guān)法律、法規(guī)及太陽能、給排水、采暖和土建等專業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)。2 綜合考慮產(chǎn)品、系統(tǒng)的技術(shù)先進性、運行可靠性、經(jīng)濟性、使用便利性和使用壽命等各方面因素，選擇實用、經(jīng)濟的方案。3 系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)平安可靠，內(nèi)置加熱系統(tǒng)必須帶有保證使用平安的裝置，并根據(jù)不同地區(qū)采取防凍、防結(jié)露、防過熱、防雷、防雹、抗風(fēng)、抗震等技術(shù)措施。 4 安裝在建筑上或直接構(gòu)成建筑圍護構(gòu)造的太陽能集熱器，應(yīng)有防止熱水滲漏的平安保障措施；應(yīng)設(shè)置防止太陽能集熱器損壞后部件墜落傷人的平安防護設(shè)施；集熱器不應(yīng)跨越建

2、筑變形縫設(shè)置。 5 太陽能熱水系統(tǒng)的給水應(yīng)對超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的原水做水質(zhì)軟化處理。 6 安裝在建筑上的太陽能熱水系統(tǒng)不得影響該部位的建筑功能，并應(yīng)與建筑協(xié)調(diào)一致，保持建筑統(tǒng)一和諧的外觀；應(yīng)防止集熱器的反射光對附近建筑物引起的光污染。 7 太陽能熱水系統(tǒng)的管線應(yīng)有組織布置，做到平安、隱蔽、易于檢修；為減少熱損及循環(huán)阻力，循環(huán)管路尤其熱水循環(huán)管路應(yīng)盡量短而少彎；為了到達(dá)流量平衡和減少管路熱損，繞行的管路應(yīng)是冷水管或低溫水管；管路的通徑面積應(yīng)與并聯(lián)的集熱器或集熱器組管路通徑面積的總和相適應(yīng)。 8 太陽能熱水系統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)計應(yīng)為太陽能熱水系統(tǒng)安裝埋設(shè)預(yù)埋件或其他連接件；輕質(zhì)填充墻不應(yīng)作為太陽能熱水系統(tǒng)的支承

3、構(gòu)造。儲水箱和集熱器的安裝位置應(yīng)使其在滿載情況下分別滿足建筑物上其所處部位的承載要求，必要時應(yīng)請建筑構(gòu)造專業(yè)人員復(fù)核建筑載荷。 工程設(shè)計要求 鑒于該工程為連云港地區(qū)太陽能工程工程，并采用電輔助能源熱水系統(tǒng)用于日常生活使用的特點，我認(rèn)為，該工程設(shè)計要求有以下幾點：根據(jù)圖紙的要求，在不影響樓房外觀的情況下，合理設(shè)計太陽能熱水系統(tǒng)， 太陽能集熱系統(tǒng)布置方式、色彩等應(yīng)盡可能做到與建筑相協(xié)調(diào)。系統(tǒng)采用樓面太陽能集中集熱方式， 春、夏、秋、冬晴天以太陽能制熱為主，以電輔助加熱為輔。要求24小時熱水供給，翻開龍頭既有熱水。系統(tǒng)應(yīng)備有超壓保護、低溫保護、過熱保護等功能。系統(tǒng)應(yīng)保證全天供給熱水，并考慮在頂峰用水

4、情況下，確保熱水供給問題，循環(huán)供水方式翻開淋浴頭進出熱水。系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮優(yōu)先利用太陽能源加熱熱水；當(dāng)太陽能缺乏時，再利用輔助能源補充熱能，以到達(dá)環(huán)保和節(jié)能降耗的目的。要綜合考慮建筑設(shè)計，合理選擇太陽能和其他主要設(shè)備的放置位置。太陽能系統(tǒng)和電輔助加熱系統(tǒng)應(yīng)可靠、耐用、方便管理。在保證工程質(zhì)量的前提下，盡可能降低工程造價，提高工程的性價比。3. 工程設(shè)計依據(jù)GB50015-2003?建筑給水排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?2 GB/T50364-2005?民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?3 GB/T20215-2006?太陽能熱水系統(tǒng)性能評價標(biāo)準(zhǔn)?4 GB/T4271-2007 ?太陽能集熱器性能實驗方法?5

5、GB/T18713-2002?太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?6 0017-2003?鋼構(gòu)造設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)?7 B5009-2001?建筑構(gòu)造載荷標(biāo)準(zhǔn)?8 B50207-2002?屋面工程質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)?9 50205-2001?鋼構(gòu)造工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)?1050242-2002?建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)?1150303-2002?建筑電氣安裝工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)?1250300?建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?GB/T4271-2007 ?太陽能集熱器性能實驗方法?GB/T17581-1998?真空管太陽集熱器?NY/514-2002?家用太陽熱水器儲水箱?GB/T1870

6、8-2002?家用太陽熱水系統(tǒng)熱性能試驗方式?NY/T343-1998?家用太陽熱水器技術(shù)條件?NY/T6510-2002?家用太陽熱水系統(tǒng)安裝、運行維護技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?NY/T513-2002?家用太陽熱水器電輔助熱源?4工程根本設(shè)計 1根據(jù)連云港地區(qū)冬季寒冷結(jié)冰的特點，選用抗凍性強、熱效率高、平安可靠的熱管真空管型集熱器。2太陽能系統(tǒng)設(shè)計為定溫加溫差循環(huán)太陽熱水系統(tǒng)，到達(dá)充分利用太陽能，系統(tǒng)集熱效率高；電輔助加熱采用溫控方式作為太陽能熱水系統(tǒng)輔助能源。3冬季采用自限溫伴熱帶防止管路結(jié)冰凍壞。4供水承壓供水，供水方式簡單、方便。5采用先進的中央快速熱水器作為太陽能的補充能源，當(dāng)遇陰雨天氣太陽能缺乏

7、時系統(tǒng)自動切換至電輔助加熱模式，客人的全天候用水需求。6 采用工業(yè)級可編程電腦控制器，實現(xiàn)太陽能和輔助加熱系統(tǒng)的全自動化、智能化，確?？刂葡到y(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)自動化運行，并具有可以根據(jù)用戶的實際需要，任意修改控制程序，使系統(tǒng)實現(xiàn)真正意義上的全自動控制和智能化管理。5工程具體設(shè)計5.1 連云港地區(qū)氣象參數(shù)、太陽能資源調(diào)查情況1太陽能資源情況：江蘇省連云港市處于HYPERLINK 暖溫帶南部，屬于太陽能資源較豐富區(qū)，維度為北緯34.7度，年日照時數(shù)在2500小時左右；水平面上太陽能輻照量為42005400MJ/.a。2氣象參數(shù)：。歷年平均降水量920多毫米，常年HYPERLINK 無霜期為220天，

8、主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)。氣象資料顯示：連云港四季清楚，冬季寒冷枯燥，夏季高溫多雨，每年大約緊有20-30天處于陽光缺乏狀況狀態(tài)。5.2 熱水系統(tǒng)負(fù)荷計算5.2.1系統(tǒng)日耗熱量、熱水量計算本工程設(shè)計對象為高級賓館，要求是全日供熱水，24小時熱水供給且即開即熱，并采用集中式熱水供給。實際客房12間，床位24個，人數(shù)24人。人均日用水量取60L。日耗熱量可按此公式計算：Qd=qrc(tr-tL)m/86400式中：Qd為日耗熱量，單位W； qr為熱水用水定額，取60L/人； C為水的比熱容，C=4178J/(kg； 為熱水密度，60密度為0.982kg/L； tr-tL為溫升，設(shè)計溫升45連云港地區(qū)tL取

9、15； m用水設(shè)計單位，為24。經(jīng)計算可得日耗熱量Qd=3077w設(shè)計日熱水量可按此公式計算：qrd=qrm經(jīng)計算日熱水量qrd=1440L5.2.2 設(shè)計小時耗熱量、熱水量計算 小時耗熱量計算:式中:qr熱水用水定額，60L/單位。 Kh小時變化系數(shù)，查表得Kh=6.84。 tr-tl溫升，設(shè)計溫升45。 m用水設(shè)計單位，取24床位。 熱水密度，60。計算得小時耗熱量Qh=21000w小時熱水量計算：qrh=Qh/1.163(tr-tL)計算得小時熱水量qrh5.3 太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計太陽能集熱系統(tǒng)主要包括太陽能集熱器、貯水箱及相應(yīng)的閥門和控制系統(tǒng)，由于該工程為強制循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)水泵。5.

10、3.1 太陽能集熱系統(tǒng)選型太陽能集熱系統(tǒng)選型主要考慮以下因素： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 太陽能集熱器類型：本工程要求為采用全玻璃真空管集熱器； = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 系統(tǒng)工作方式：本工程系統(tǒng)為強制循環(huán)； = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 換熱方式：本工程系統(tǒng)為直接系統(tǒng)； = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 備份熱源：本工程系統(tǒng)為電加熱器。本工程系統(tǒng)選用雙排直插式全玻璃真空管集熱器，集中集熱集中供熱方式，系統(tǒng)為強制循環(huán)運行方式，換熱方式為直接系統(tǒng)，輔助能源為電加熱。5.3.2 太陽能集熱面積確實定根據(jù)我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，太陽能

11、熱水系統(tǒng)根據(jù)貯水箱容積可分為家用太陽能熱水器貯水箱容積小于600L和太陽能熱水系統(tǒng)貯水箱容積大于600L，本工程系統(tǒng)貯水箱容積明顯大于600L，所以屬于太陽能熱水系統(tǒng)。直接式太陽能熱水系統(tǒng)集熱的總面積可根據(jù)系統(tǒng)的日平均用水量和用水溫度確定，按以下公式計算： AC集熱器采光面積/ QW日均用熱水量，L CW水的定壓比熱容 4.18KJ/(KG) T1 要求水溫 T0 初始水溫 f太陽能保證率 J平均日輻照量17540KJ/(m2d) cd集熱器全日集熱效率 L熱損失率式中相關(guān)參數(shù)按以下方法確定：1)日均用熱水量 QW計算結(jié)果日熱水量qrd=1440L，鑒于極端天氣情況，熱水供給設(shè)計為日均1500

12、L。T1 要求水溫，要求為60，T0 初始水溫，連云港地區(qū)年平均水溫為15。太陽能保證率是確定系統(tǒng)所需集熱器面積的一個關(guān)鍵因素，也是影響太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟性能的重要參數(shù)。實際選用的太陽能保證率與系統(tǒng)使用期內(nèi)的太陽輻射、氣候條件、系統(tǒng)熱性能、用戶使用熱水的規(guī)律和特點、熱水負(fù)荷、系統(tǒng)本錢和投資者的預(yù)期投資規(guī)模等因素有關(guān)。通常在工程的方案設(shè)計階段，太陽能保證率可用經(jīng)歷法確定。表1是按我國的太陽輻照資源區(qū)劃，給出的各區(qū)太陽能保證率的選擇范圍。資源區(qū)劃年太陽能輻照量MJ/(m2ga太陽能保證率資源豐富區(qū)670060%資源較富區(qū)5400670050%60%資源一般區(qū)4200540040%50%資源貧乏區(qū)4

13、20040%表1 不同地區(qū)太陽能保證率的選值范圍用表1選取值時，全年使用的太陽能熱水系統(tǒng)取中間值，連云港地區(qū)屬于資源一般區(qū)，值取40%50%中間值，為45%。cd集熱器全日集熱效率確實定當(dāng)缺乏相關(guān)數(shù)據(jù)時，cd可按經(jīng)歷在0.5之間取值，取cd=0.48。L熱損失率確實定0.3。保溫較差時取上限，反之取下限，本工程取0.2。綜上所述：式中取值代入上面公式，可以得出集熱器采光面積AC 。5.3.3 太陽能集熱個數(shù)、類型確實定由集熱器采光面積AC可以得出，假設(shè)本工程采用47*1500型雙排直插式全玻璃真空管，單根集熱面積為,所需真空管數(shù)目為223，其中雙排直插式全玻璃真空管每組有50根全玻璃真空管，故

14、需4.5組，鑒于工程需要，本工程需5組模塊。太陽能集熱系統(tǒng)采用串聯(lián)形式。5.3.4 太陽能集熱器的定位由于本工程太陽能集熱器類型為雙排直插式全玻璃真空管，在安裝時無需考慮集熱器安裝傾角，水平安裝即可。安裝時，在建筑上或直接構(gòu)成建筑圍護構(gòu)造的太陽能集熱器，應(yīng)有防止熱水滲漏的平安保障措施；應(yīng)設(shè)置防止太陽能集熱器損壞后部件墜落傷人的平安防護設(shè)施；集熱器不應(yīng)跨越建筑變形縫設(shè)置。另外，安裝時，在建筑上的太陽能熱水系統(tǒng)不得影響該部位的建筑功能，并應(yīng)與建筑協(xié)調(diào)一致，保持建筑統(tǒng)一和諧的外觀；應(yīng)防止集熱器的反射光對附近建筑物引起的光污染。5.4 貯水箱的設(shè)計 貯水箱設(shè)計應(yīng)注意以下事項：貯水箱選擇時，水箱容積按工

15、程要求確定，水箱形狀根據(jù)安裝條件和水箱布置方式確定。貯水箱構(gòu)造設(shè)計合理，滿足太陽能熱水系統(tǒng)平安、穩(wěn)定供給的要求，應(yīng)設(shè)溢流口、排污管、排氣管、溫度測點、水位顯示。內(nèi)部設(shè)置電加熱元器件的貯水箱，其內(nèi)箱應(yīng)做接地處理。太陽能集中式系統(tǒng)的貯水箱的水位控制應(yīng)考慮保持一定的平安容積，高水位應(yīng)低于溢水口不少于100mm，低水位應(yīng)高于設(shè)計最低水位不小于200mm。果日熱水量qrd=1440L，可得，貯水箱實際容積應(yīng)大于此數(shù)值，以防止極端情況，可取貯水箱容積為2000L。因為全玻璃真空管由于真空管與水箱連接處承壓后易泄露，不適合承壓，承壓式水箱一般適用于熱管真空管或平板集熱器，所以本工程采用開式水箱。5.5 輔助

16、熱源為保證太陽能熱水系統(tǒng)可靠供給熱水，系統(tǒng)采用電能作為補給能源。惡劣天氣狀況下，不考慮太陽能提供的能源份額，依據(jù)熱水供給負(fù)荷計算，電能應(yīng)在設(shè)計時間內(nèi)向系統(tǒng)提供熱水所需的全部熱量。 輔助熱源控制：設(shè)定好電加熱保護水位，即水位低于該設(shè)定值，電加熱不啟動，終止加熱的水溫不宜超過60。溫控加熱：當(dāng)水溫低于40可自己做調(diào)整時，電加熱啟動，水溫高于60時，電加熱關(guān)閉，這樣既節(jié)約能源且操作方便。手動加熱，在不需要設(shè)定溫控加熱的情況下，可設(shè)置手動加熱功能，按下加熱按鈕，電加熱啟動，到設(shè)定溫度時，電加熱自動停頓。 輔助熱源的設(shè)計可用以下公式計算：P=24Qd/a1-LT式中：p為輔助熱源加熱功率，W； a為輔助

17、熱源加熱設(shè)備熱效率； L0.1； T為設(shè)計輔助熱源的每日加熱時間，h； Qd為日耗熱量，W。 小時耗熱量計算:式中:qr熱水用水定額，60L/單位。 Kh小時變化系數(shù)，查表得Kh=6.84。 tr-tl溫升，設(shè)計溫升45。 m用水設(shè)計單位，取24床位。 熱水密度，60。計算得：Qh=21kw。所以選用21kw的電輔加熱。5.6 管道設(shè)計管道采用國標(biāo)熱鍍鋅管，及各類閘閥、截止閥、電磁閥等均采用國標(biāo)銅，重質(zhì)管件。保溫層厚度的計算公式 式中保溫層厚度mm； 管道的外徑mm； 保溫層的導(dǎo)熱系數(shù)/hm；取0.035W/m即0.126/h m； t未保溫的管道的外外表的溫度； q保溫后的允許熱損失/mh。

18、結(jié)合建立部2003年公布的?全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施給水排水?中的規(guī)定，根據(jù)公式計算的保溫層厚度分別是：公稱管徑25mm，橡塑保溫層厚度為：24mm公稱管徑32mm，橡塑保溫層厚度為：24mm公稱管徑40mm，橡塑保溫層厚度為：25mm公稱管徑50mm，橡塑保溫層厚度為：25mm公稱管徑100mm，橡塑保溫層厚度為：27mm保溫層外包0.25mm厚鋁板，對管道及保溫層做進一步保護。5.7 水泵的設(shè)計所有水泵采用韓進水泵。具體如下： PHJ-550A型全自動管道增壓泵； HJ-180E熱水循環(huán)泵；HJ-180E介質(zhì)循環(huán)泵。韓進水泵特點：1 采用先進的構(gòu)造設(shè)計，電機本體帶有過電流、過熱保護，無

19、本體機械故障不會燒電機，確保平安正常運行，效率高；2 采用高效葉輪，噪音小；3 采用高級的密封件，不漏水，壽命長。4 與電磁閥、單向閥配套運行,系統(tǒng)還裝有循環(huán)系統(tǒng)平安運行過濾保護器。5.8 附件的設(shè)計.1排氣裝置本系統(tǒng)設(shè)為上行下給式系統(tǒng)，其配水干管最高處及向上抬高的管段應(yīng)設(shè)自動排氣閥，閥下設(shè)檢修用閥門；當(dāng)入戶支管有分戶計量表時，應(yīng)在各供水立管頂安裝自動排氣閥；集熱系統(tǒng)中充注防凍液時，集熱系統(tǒng)管路和設(shè)備應(yīng)采用手動排氣裝置，不宜使用自動排氣閥。.2放空裝置在熱水管道系統(tǒng)的最低點及向下凹的管段應(yīng)設(shè)放空裝置或利用最低配水點放空。5.8.3 溫度計水加熱設(shè)備、貯水箱應(yīng)裝溫度計；水加熱器的熱水供回水干管上

20、應(yīng)安裝溫度計；溫度計的刻度范圍應(yīng)為工作溫度的2倍；溫度計安裝的位置應(yīng)方便讀取數(shù)據(jù)。5.8.4 壓力表熱水加壓泵、循環(huán)水泵的出水管上應(yīng)設(shè)壓力表；壓力表的精度不應(yīng)低于2.5級，即允許誤差為表盤刻度極限值得1.5%；壓力表盤刻度極限值宜為工作壓力的2倍，表盤直徑不應(yīng)小于100mm；裝設(shè)位置應(yīng)便于操作人員觀察與清洗且應(yīng)防止受輻射熱、凍結(jié)或振動的不利影響。集熱系統(tǒng)的管路設(shè)計要求集熱器循環(huán)管路應(yīng)有0.3%-0.5%的坡度；在有水回流的防凍系統(tǒng)中，管路的坡度應(yīng)使系統(tǒng)中的水自動回流，不應(yīng)積存；在循環(huán)管路中，易發(fā)生氣塞的位置應(yīng)安裝吸氣閥；在系統(tǒng)各回路及系統(tǒng)要防凍局部的管路的最低點及易積存的位置應(yīng)設(shè)有排空閥。在本

21、工程強制循環(huán)系統(tǒng)的管路上，易設(shè)有防止傳熱工質(zhì)夜間倒流的單向閥。6. 工程運行原理1恒溫自動進水定溫進水：當(dāng)集熱器出水口溫度高于65度時，電磁閥(或水泵)翻開，自動進水，將熱水頂入熱水箱；當(dāng)集熱器出水口溫度下降至60度時，電磁閥(或水泵)停頓工作，實現(xiàn)恒溫自動進水功能。2溫差循環(huán)：60度可以根據(jù)需要調(diào)整設(shè)置溫度時，系統(tǒng)將運行于恒溫循環(huán)模式。采用溫差循環(huán)方式運行，即當(dāng)集熱器出水口溫度高于熱水箱底部溫度8度時，熱循環(huán)泵工作；將熱水箱下部水抽出送入集水器，將集熱器內(nèi)熱水頂出，當(dāng)集熱器和熱水箱底部溫度差降至2度時熱循環(huán)泵停頓，如此往復(fù)，實現(xiàn)恒溫循環(huán)；當(dāng)熱水箱底部溫度高于60度可以根據(jù)需要調(diào)整設(shè)置溫度時退

22、出恒溫循環(huán)模式。b.當(dāng)熱水箱水滿后，系統(tǒng)將運行于溫差循環(huán)模式。即當(dāng)集熱器出水口溫度比熱水箱底部溫高7度可以根據(jù)需要調(diào)整設(shè)置溫度時，熱循環(huán)泵工作；當(dāng)集熱器出水口溫度比熱水箱底部溫度高2度時，循熱環(huán)泵停頓，實現(xiàn)溫差循環(huán)功能。c.當(dāng)管道溫度低于2度可以根據(jù)需要調(diào)整設(shè)置溫度時，熱循環(huán)泵工作，當(dāng)管道溫度高于5度時，熱循環(huán)泵停頓，實現(xiàn)防凍循環(huán)功能。3集熱器防空曬保護：當(dāng)集熱器出水口溫度高于96度時，所有循環(huán)停頓運行，當(dāng)集熱器出水口溫度低于90度時，所有循環(huán)恢復(fù)運行，實現(xiàn)集熱器防空曬保護功能。4智能自動輔助加熱:陰雨天氣或寒冷冬季，當(dāng)熱水箱水量缺乏以保證供給時，自動啟動或提示輔助能源設(shè)備進展加熱。7. 工程主要設(shè)備、材料及部件工程系統(tǒng)設(shè)備、部件統(tǒng)計表規(guī)格/型號/數(shù)目規(guī)格/型號/數(shù)目集熱管型號雙排直插式47*1500型全玻璃真空管水箱款式圓柱形真空管長度1500mm水箱內(nèi)膽材料S30408真空管外徑47mm水箱內(nèi)膽厚度0.41 mm真空管支數(shù)50水箱外殼材料S35350不銹鋼集熱器傾角10水箱外殼厚度0.31 mm有效集熱面積單根0.0848/根保溫層材料聚氨脂管間距75 mm保溫層厚度35 mm集熱器單組集熱面積4