太阳能热水工程设计方案.doc

太阳能热水工程设计方案（太阳能-电辅）1一、设计依据设计参考资料本工程的设计标准、质量标准、检验标准、测试方法是根据相关的国家标准及儋州豪轩低碳光伏电子有限公司太阳能热水器标准为依据组织制订和实施的，参考执行的标准有1）建筑给水排水设计规范GB50015-20032）太阳能热利用术语GB/T12936-19913)真空管太阳聚热器GB/t17581-19984)太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB/18713-20025)家用太阳能热水系统热性能试验方法GB/T18708-20026)建筑结构负荷规范GB50009-20017)钢结构设计规范GB50017-20038)低压配电设计规范GB50054-19959)家用和类似用途电器的安全通用要求GB4706.1-199810)设备及管道保温技术通则GB4272-9211)建筑物防雷设计规范GB50057-9412）室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范GB50017-200313)家用太阳热水系统技术条件GB/T19141-200314)民用建筑太阳能热水系统应用技术规范GB/50364-200515)相关地方标准：a)太阳能实用工程技术-喜文华编-甘肃兰州大学出版社-1997b)给水排水设计手册-核工业第二研究院主编-中国建筑工业出版社-2001c)热能工程设计手册-夏敏文主编-化学工业出版社-1998设计参数1）气象参数.自然条件当地处经纬度：东经11105，北纬2018。倾角平面为+12，年平均日照辐射量5800 MJ（兆焦）/年m2，年日照天数为225天，年平均环境温度25C。海南岛地区太阳能月积累辐射量（单位：MJ/）.太阳能真空集热管（器）热性能参数：太阳辐射吸收率93%，发射率6%，集热器效率53%.该单位应提供的基本条件1.楼顶可供采光面积：满足使用。2.水源：满足使用（压力不低于2.4Mpa）。3.电源：电负载容量不低于40kw。4.辅助热源：利用电辅助加热。四、设计理念.采用整合设计原则，从项目立项到施工设计的整个过程，综合考虑用户的建筑物、使用工况、集热器规格及性能参数、系统配置及运行方式、使用和维修、节能与安全、经济效益等因素，均应符合工程系统的设计原则。.力求使太阳能与常规能源最佳组合，充分利用太阳能，最大限度降低常规能源消耗量，从而达到节约费用开支之目的。.系统设计的先进行、安全性、可靠性、耐久性等综合考虑。.较好的经济效益和社会效益，为客户在环保、节能、文明用水、洗浴档次等方面提供一套可靠的硬件设施。五、系统设计太阳能热水工程主要有集热器、储热水箱、辅助热源、循环管道、自动控制、五部分组成。.集热器1.热负荷： 需用热水量10000kgQ=10000kg(45-15)4.187=1256MJ2.集热面积：太阳能热水系统的产水量与太阳辐射强度和日照时间密切相关，一年四季变化很大。因此本方案按年平均辐射进行设计。据资料查得本地日平均太阳辐射量为17MJ/m2。太阳能热水系统集热效率为56%，则集热面积为A=1256MJ/(17MJ/m253%)=139.4m2。为安装组合便利取24组，采光面积154。3.集热器选型及铺设安装：.光源牌太阳能集热器技术参数：真空管规格：471500mm每组集热器采光面积：6.4m2。单组真空管支数：56支单管额定产水量：8 kg/天每组额定产水量：448kg/天.设计选型：根据上述技术参数，系统设计总配置集热器为24组。采光面积154m2。利用真空管1344支，春、夏、秋三个季节晴好天气日产45以上热水10吨。冬季在产水量不变的情况下，水温可达到35以上。.集热器安装铺放按照用户提供的建筑物可占用面积，将太阳能集热器安装在楼顶以串3组并3组的方式东西排列，南北两排。整个集热器所产热水直接进入储水箱备用。.储热水箱储热水箱1个，内胆尺寸为：3000 20001830，水箱容量为10.08吨，放置在楼顶能承重的适合部位。内胆采用进口SUS304食品级不锈钢1.5mm板材，亚弧焊接而成，外皮为0.4mm彩钢板装饰，中间60mm聚氨酯发泡保温。. 辅助加热太阳能作为一种新能源，取之不尽，用之不竭，但不能解决全天候供应热水问题。阴雨天气或光照不足时，需要相应的辅助热源才能满足热水需求。根据客户的实际情况，确定利用电辅助加热。采用专用辅助电加热机组，该机组电加热管采用特殊不锈钢材料制成，具有防腐抗水垢功能，寿命高于一般管12倍。 .管道循环系统1. 管道管件：采用国标热镀锌钢管，铸铁或冲压管件。2. 管道保温：50mm特制岩棉保温管，外缠防水布，化纤玻璃丝布，树脂胶涂刷包装；（或聚氨酯保温）同时加装电伴热带，预防冬季管道冻堵。3.电磁阀：采用名牌产品。4.手动阀门：采用铜体闸阀。.自动控制系统根据本工程系统功能的要求，此控制系统全部由我公司独立设计制作完成，实现自动化智能操作，确保最佳经济运行，水温水位、进水出水、循环系统、辅助加热等工作状态数码显示，直观可见，操作人员一目了然，管理使用十分方便。系统安装控制柜1台，电加热驱动柜1台，同时具备手动强制启停功能，维修更方便，功能更齐全。六、系统工作原理及运行方式.工作原理：本系统采用定温进水、温差循环的运行方式，晴好天气充分利用太阳能，阴雨天气或光照不足时，使用辅助加热。.运行方式1.定温进水：当集热器温度达到设定温度值45时，上水电磁阀自动开启，将集热器中的热水顶进储热水箱，集热器温度低于设定温度时，电磁阀自动关闭，停止上水。系统吸收太阳热量储存于集热器内的水中，使温度继续升高，然后再开启，再关闭。通过这样一个不断重复的过程，把太阳的能量转化为热能，直到把储热水箱的水加满。2.温差循环：储水箱水满后，只要有阳光辐射，集热器的水温必然继续升高，当集热器的水温高于水箱底部温度8时，循环泵启动，系统开始循环，水箱继续增温，直到两个水箱的水温接近时，循环泵停止工作。这样即可保证太阳能得到最充分的利用。3.辅助加热：.自动监测水温：阴雨天气或光照不足水箱水温低于设定值45时，控制系统自动打开辅助热源，水温达到设定温度时，辅助热源自动关闭。.自动监测水位：当洗浴人数较多，用水量过大，水箱水位降到20%时 ，进水电磁阀自动打开，向水箱注入自来水水，同时启动辅助热源，温度升到设定温度时自动关闭，从而保证及时供应热水。七、系统功能及特点.高效节能，成本低廉最大效率的利用太阳能量可节约能源75%以上，运行成本大大降低，智能化控制还可以节省人员开支，所以日常运行费用很低。.安全可靠，没有危险太阳能没有常规能源所存在的易燃易爆、中毒、断路、触电等危险，因此是最安全最可靠的热水系统。.绿色环保，没有污染采用了太阳能洁净绿色能源，避免了矿物燃料对环境的污染。因此，系统在制热水的过程中没有粉尘悬浮微粒的污染，也没有废渣、废水物的产生，更没有硫化物、氮化物、一氧化碳和二氧化碳的排放，符合国家环保政策，利国利民，为用户提供了一个干净、舒适的生活空间。.控制先进，智能运行系统采用了先进的智能化控制技术，实行自动控制，最佳经济运行，可设置全天候供应热水，使用非常方便。.整个集热系统安全可靠，使用寿命长，在正常情况下，使用寿命可达到15年以上。八、施工方案.不破坏建筑物的结构和承载能力。.不破坏楼顶面防水层和附属设施。.采取紧固措施，保证系统设备能经受大风力的负载。.集热器基础建在楼顶防水层5-10cm以上高度，为楼顶面日后维修提供便利。.集热器摆放面向正南方或偏西10度，安装斜角不大于36度。.电控系统的安全符合GB8877规定的要求。.电源线及信号线的安装符合GB50258规定的要求。.管道的坡向和坡度根据系统设计要求进行安装，DN32以上管道用法兰连接，DN32以下管道用活节或焊接连接，管道支撑有足够的强度，支撑点最大安装距离不超过3米。管道保温工艺及材料厚度均按设计要求规范操作。.水泵的型号选择符合设计和合同的要求。.调试验收：整个系统在运行或静态时均不出现渗漏现象，安装符合验收标准规定的指标，水温、水质检验符合设计要求。鲁青太阳能热水工程部10年来始终坚持免费提供太阳能热水工程设计方案2010-02-20 16:00鲁青太阳能热水工程部始终坚持太阳能热水工程设计方案免费推广给中小太阳能企业提供最无私的帮助，已经成功设计施工1000多个大中型太阳能热水工程 1,公用建筑学校宾馆桑那浴池太阳能工程 集中水箱直接换热强制循环集中集热 适用建筑类型游泳池、大型酒店、宾馆等24小时供水场所、其他需要热水供应的公共场所 系统技术成熟，运行非常稳定 可有效的节约辅助能源，降低使用成本，系统操作非常简单 技术成熟，普及率高，配件非常普及，便于安装和维护 系统采用集中集热、集中储热，集热单元统一安放，需要有足够面积 根据技术要求，集热系统一般采用承压或非承压两种方式 储热水箱材质一般采用sus304不锈钢或具布防腐技术的碳钢板 系统利用定温回水和温差循环方式，有效利用太阳能，系统利用率高 系统控制功能完善，有很好的防：东、防垢配置，有效保证厂热水的舒适 2酒店、医院、宾馆、洗浴中心用水客户要求解决措施全天24小时供应热水并要求供水稳定采用双能源供热系统；双水箱或者多水箱供水压力要求稳定室内管路设计增压恒压控制全自动智能化控制采用微电脑系统控制，可实现无人监控供水卫生标准要求高定时高温消毒提高热水利用率，节约用水IC卡取水或者感应取水即开即出热水室内管道循环系统，保证即开即出热水3学校、工厂企事业单位用水客户要求解决措施分时段定点供应热水采用微电脑时控定时使用热水短时间内供应热水集中设计水箱容量大；双水箱或者多水箱阴雨天气能够保证洗浴采用双能源供热系统全自动智能化控制采用微电脑系统控制，可实现无人监控济南清华太阳能厂太阳能工程部0531856688184小区房地产单机集体安装工程项目客户要求解决措施全天24小时供应热水采用光电互补，实现全天供水每户用水量不均匀系统产用集中供水或单机独户安装需要与建筑和谐统一提前介入建筑设计考虑太阳能设备安装便于物业统一管理，统一维护设计磁卡取水，节省费用，便于管理平板太阳能热水器设计方案太阳能是最具潜力的可再生能源。我国太阳能资源极为丰富，年太阳能辐照总量大于502万kJ/、年日照时数超过2200h的地区占国土面积2/3以上。按我国2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划要求，我国太阳热水器保有量到2015年达到2.7亿m2，2020年达到5.0亿m2，2005年我国太阳能热水器的保有量7500万m2，由此可见，太阳能光热利用有着广阔的市场前景。太阳能热利用的范围非常广，可以供暖、干燥、制冷、发电、海水淡化、消毒等。太阳能供热采暖是太阳能利用的新方向，它可以满足冬季供暖,其它季节供热水,是太阳能光热综合应用新技术,在我国北部地区的应用已引起了关注。长三角地区虽然属于非供暖地区，但冬季也相当寒冷，给人们的生活生产带来诸多不便，有供暖的必要。供暖常见的热源主要是燃煤、燃气、燃油锅炉或热电厂蒸汽。在长三角地区，由于供暖时期较短，相关设施不完备，一般情况下冬季常用空调制热，耗电量大，效果不好，人们迫切要求开发节能型供暖设备，太阳能供暖首当其冲。 长三角所处华东地区是我国太阳能资源丰富的地区之一，太阳能年辐射总量在3.31068.4106千焦/米2之间，每平方米的得热量相当于112286公斤标准煤！按目前太阳能光热转换率最低45%考虑，太阳能用于生活、生产供热采暖完全可以胜任。1、设计资料：本工程为满足飞索半导体（中国）有限公司供暖及热水需求设计，设计耗热量为120kw。2、设计依据1)GB/T18713-2002太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范2)ISO9806-1：1994太阳集热器检测方法3)GB/T6424-997平板型太阳能集热器技术条件4)GB4271-84平板型太阳能集热器热性能试验方法5)GB/T1551-1995太阳能热水器吸热体、连接管及其配件所用弹性材料的评价方式6)GB/T 1338492机电产品包装通用技术条件7)GBJ93-86工业自动化仪表工程施工及验收规范8)GB50242-2002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范9)GB50268-97给水排水管道工程施工及验收规范10)GB50332-2002给水排水工程管道结构设计规范11)GBJ15-88建筑给水排水设计规范12)JGJ116-98建筑抗震加固技术规程13)GB50009-2001建筑结构荷载设计规范14)GB50057-94建筑物防雷设计规范15)JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范16)GBJ131-90自动供仪表安装工程质量检验评定标准17)GB/T50106-2001给水排水制图标准18)GB4272-92设备及管道保温技术通则19) 98R418管道及设备保温国家建筑标准设计图集20)建质20034号全国民用建筑工程设计技术措施2003年3月1日起执行21)JGJ59-99建筑施工安全检查标准3、设计参数3.1气象参数 地理位置：北纬31.3, 东经120.6年太阳辐照量：水平面4657.516MJ/m2，30倾角表面5544.37MJ/m2年日照时数：1997.5h 年平均日照时数：5.5h 年平均温度：16.0； 年平均日太阳辐照量：水平面12.76 MJ/m2，30倾角表面15.191MJ/m23.2热水设计参数 小时耗热量：120kw 设计热水温度：60 设计冷水温度：173.3太阳能集热器性能参数 集热器类型：平板集热器 集热器规格型号：YASOL-PM-111114 集热器采光面积：2m24、设计方案4.1工程原理图说明（结合运行原理图）： 1、根据苏州的地理位置，集热器采用30倾角，保证太阳热水系统冬季热水供应。 2、工质循环管道采用紫铜管，耐腐蚀、耐高压，寿命长。 3、采用两个水箱：一个作为集热水箱，另外一个作为恒温供水水箱。双循环控制，24h供应热水。 4、自动补水：系统采用电磁阀自动补水，当供热水箱内水位低于设定水位时打开电磁阀进行补水。 5、集热温差循环：在储热水箱与集热器之间采用温差循环控制。当集热器内温度T1比储热水箱内水的温度T2高5以上，集热循环水泵P1自动启动；当二者之间的温差小于2时，P1停止运行。 6、防冻：系统采用双循环控制，集热循环介质采用YASOL双循环承压系统专用循环介质，高沸点、低凝固点，彻底解决防冻问题，保证系统一年四季正常运行。 7、恒温供水：控制柜恒温智能控制，恒温供水。当供热水箱温度T3低于52时，启动辅助能源，开始加热。当供热水箱内温度达到55时停止，满足用水温度，辅助热源为容积式水加热器，热媒为蒸汽。 8、两水箱之间的循环：当储水箱内温度T2比供热水箱内温度T3高5以上时，循环泵P2启动，两水箱之间开始循环，当二者之间的温差小于2时，P2停止运行。以达到节能的作用。 9、注意事项：电磁阀前面加装过滤器，以防止杂质堵塞电磁阀；水平安装的单向阀选用升降式单向阀，垂直安装的单向阀选用旋启式单向阀。4.2、设计计算4.2.1太阳集热器的定位 太阳集热器朝向:正南；倾角:30。4.2.2集热器面积确定4.2.2.1确定太阳能保证率f 苏州属太阳能资源一般区，系统全年使用，取太阳能保证率f0.6。4.2.2.2 确定管路及贮水箱热损失率L 由于系统保温的热水管路和贮热水箱等部件都在室内，环境温度较高，L取0.05。4.2.2.3集热器年集热效率cd 取ta17 ；titL/3+2tend/3= 45.67；SY5.5h ; JT15191KJ。 归一化温差 =767W/m2 则归一化温差X=0.0374?W。 查得 cd0.55。 取Qw20571L / d ; c = 4.187kJ /（kg?）；r1kg/L；tend60；tL17；JT15191KJ/；f0.6；L0.02；cd0.55。 Ac=326.6m2 集热器的规格为一块2，则需要163.3块集热器，取164。 则实际集热器面积为328。4.2.3设备选型 4.2.3.1贮热水箱按每平方米太阳集热器面积对应75L贮热水箱容积确定：水箱的有效容积 Vr75Ac24600L4.2.3.2集热系统循环泵按每平方米集热器的流量为0.02kg / (?s）计算，集热系统的流量为23616L / h，此流量即为集热系统水泵的流量。4.2.3.4集热系统换热器加热面积计算0.95x112920/5000/5/0.8=5.4m24.2.4系统节能效益分析4.2.4.1基础参数电热值3600KJ/ kwh用电价格0.55元/kwh 电锅炉效率0.95天然气热值：34000KJ/m3天然气价格：2.4元/m3燃气锅炉效率：0.8柴油热值：46040kj/kg柴油价格：5.42元/kg 燃油锅炉效率：0.85标准煤热值：29298 kj/kg 煤价格：800元/吨燃煤锅炉效率：0.654.2.4.2太阳能热水系统年节省量Qsave取Ac328; JT = 5544.37MJ/；cd0.55；c0.05。代入公式Qsave=AcJT(1-c)cd则Qsave950194MJ/a4.2.4.3寿命期内太阳能热水系统的总节省费用节省蒸汽：年节省费用：G=1.1x950194x103x0.186/2725.5=71330元寿命期内节省费用：71330x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20 -910840x0.01x20=3905041元节省电费：年节省费用：950194x0.55x1000/(3600x0.95)=152809元寿命期内节省费用：152809x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=857378.8元节省天然气费：年节省费用：950194x2.4x1000/(34000x0.8)=83841元寿命期内节省费用：153790 x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=4621901元节省柴油费：年节省费用：950194x5.42x1000/(46040x0.8)=139825.5元寿命期内节省费用：139825.5x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=7829831元节省燃煤费：年节省费用：950194x0.8x1000/(29298x0.65)=39916.4元寿命期内节省费用：765034 x1+（1+0.1）+（1+0.1）2+（1+0.1）3+（1+0.1）20-910840x0.01x20=2105039.5元太阳能热水系统二氧化碳的减排量取W=29308KJ/kg;n=20年；FCO2=0.866kg 碳kg标准煤，Eff=0.95代人公式则 Qco2 =1890t20年内二氧化碳的减排量为1890t。太阳能热水工程设计太阳能热水工程系统 太阳能太阳热水工程 应用场合多： 太阳能热水工程应用广泛，从一般家庭、小单位到大企业、大集团；几十人、几百人甚至上千人的洗浴都可应用。 适用范围广： 根据不同地域及所处纬度选择合适倾角的集热器；根据屋面结构选择不同类别的集热器；根据不同气候配置不同真空集热管。 选择类型多： 单机串并联热水工程从经济型到豪华型；联集管集热模块热水工程从自然循环到温差循环；家用太阳热水工程从普通型到别墅型。 经济实用：集热部件采用国际领先的干涉膜技术，集热性能更强，性价比更高。生产制造选用先进的进口设备及科学的管理体系，保证工程产品的质的精良，达到工程项目较高的使用性能。 一次性投资，长期受益；一般三年左右可收回投资，相当于节能使用十二年以上，投资回报率高。 环保节能： 无公害，无污染，有利于房顶防晒；90%节电，是绿色环保节能的首选。热水工程解决方案比较1. 热泵与太阳能相结合的解决方案 大规模的集中热水系统，将太阳能与空气源热泵联合，能实现在充分利用太阳能的前提下，空气源热泵作为辅助加热，使太阳能与空气源热泵优化组合，保证一年365天每天都能产生足够的热水，其耗能远小于常规太阳能热水系统的运行费用指标。 将空气源热泵热水系统引入到太阳能中央热水系统的应用，解决了太阳能辅助能源问题，并将两者的优势同时发挥，实现了热水系统最节能、最合理的结合运用。 太阳能系统与热泵系统既是相对独立又是联合的系统。根据需要，它们既能分别单独满足使用要求，又能联合满足使用要求。2.集中空调系统的制冷、采暖、热水一体化解决方案 夏天，多功能一体机组制冷时，采用高温转低温预蒸发制冷技术，使机组制冷比普通中央空调节能30%以上，且通过机组回收的废热制取节能的55热水，比普通电热、燃油、燃气热水器节能100%。 冬天，多功能一体机组无须制冷只需热水及取暖，机组设计采用独有低温制热技术，机组在-15低温环境下，也能吸取环境中的低温空气，制取55热水，比燃气、燃油、电热等制热设备节能70%以上，机组运行除了需用少量的电能驱动外，其它的能量全部来源于环境中和建筑中的免费热能，机组全年综合能效比达6.7以上。3. 基于热泵的别墅暖通空调热水系统整体解决方案 具体情况及其业主需求量身定做的，涵盖冬季采暖、夏季制冷、全年提供生活热水、灰尘吸附、空气灭菌净化甚至恒温恒湿，泳池加热等诸元的合理的科学的整体解决方案。 运用热泵、太阳能、地暖、自动控制等方式有机结合，可做到使业主能拥有自动运行的低能耗、高品质的生活空间。4.酒店服务业中央空调解决方案 特为大中型建筑物（特别是酒店服务业）中央空调系统的设计的热源塔冷（热）源热泵，具有明显的初投 资低、节能和性能稳定优势。热源塔热泵夏季制冷具有比冷却塔更好的冷却效果，较低的风速令人满意的降低了噪音； 冬季热源塔由于采用了宽带小温差传热设计，吸取低品位热源能力比窄带空气源热泵换热器结霜温度下降了56，减少了85%的结霜机率。在环境负温度运行期间，设计有喷淋防霜系统以及旋流汽液分离消噪系统，有效地控制了对环境的污染。热水工程的节能比较高效节能环保 热泵太阳能热水工程系统热水量为30吨/天方案 各种制热设备性价比较 注：制热工作状况为：环境温度20，进水温度15，出水温度55以上。加热方式电热水器燃油锅炉燃气锅炉太阳能+电辅热泵热水器太阳能热泵热水器能源种类电柴油天然气阳光+电空气或水+电空气或水+电环保指数环保不节能污染不节能污染不节能环保节能高效环保节能高效环保节能安全指数危险危险危险较危险安全安全安装地方安装不限制受安装限制受安装限制受安装限制安装不限制安装不限制实际热值817千卡/kwh8100千卡/kg6450千卡/m3817千卡/kwh3870千卡/kwh3870千卡/kwh燃料价格0.6元/kwh6元/kg35元/ m30.6元/kwh0.6元/kwh0.6元/kwh日消耗燃料1467kwh1479kg372m31467kwh309kwh309kwh日运行费用880元8874元651元880元185元185元年能源费用321200元323901元237615元128480元（40%用电）67671元27068元40%用电设备寿命5-10年5-15年5-15年10年15年10-15年维护费用0.2万元/年0.96万元/年0.2万元/年0.1万元/年无使用效果采用直流式供热水，水温不稳定采用直流式供热水，水温不稳定采用直流式供热水，水温不稳定热水温度不稳定，受天气影响智能控温补水供热水采暖冷气智能控温补水供热水采暖冷气优点不污染，占地少投资多占地多投资多占地多无污染安全环保节约资源资金安全稳定环保节约资源资金安全稳定环保不足使用费高，不安全因素较高使用费高，危险环境有污染专人看管费较高使用费高，危险环境有污染专人看管费较高阴雨天夜晚热水不足，全年40%用电辅助加热空气源热泵在-5环境效果偏低,地源热泵不影响空气源热泵在-5环境效果偏低,水源地源热泵不影响热泵节约的费用/年25.3万元25.6万元16.99万元6万元太阳能热泵节约的费用/年29.4万元29.6万元21万元10万元4万元 注：表中每天用水量为30吨，热水温度为55、升温40为例计算，燃料价格按市场价为参考，电费0.6元/度；太阳能按每年40%阴雨天气用电辅助加热或热泵热水器加热。