太陽能供暖畢業(yè)論文.doc

太陽能供暖畢業(yè)設(shè)計 太陽能供暖畢業(yè)設(shè)計(論文） 姓 名： 系 部：新能源應(yīng)用工程系 專 業(yè)：光熱技術(shù)及應(yīng)用 指導(dǎo)老師： 二零一三年十月【摘要】 隨著節(jié)能設(shè)計意識的不斷提升，太陽能建筑在建設(shè)資源節(jié)約型社會中發(fā)揮重要作用，其逐漸成為建筑節(jié)能設(shè)計的重要途徑。鑒于此，本文結(jié)合某高層住宅供熱水系統(tǒng)設(shè)計實例，設(shè)計時采用太陽能與各戶燃?xì)鉄崴鬏o助加熱供水方式，通過節(jié)能效益分析，得出該供熱水系統(tǒng)具有較明顯的經(jīng)濟(jì)實用性，同時通過該實例探討了該供熱水系統(tǒng)在高層住宅中的應(yīng)用，為同類工程提供參考借鑒?！娟P(guān)鍵詞】建筑節(jié)能；太陽能；供熱水系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計目 錄1、 概述.32、 工程介紹.43、 設(shè)計參數(shù).44、 計算集熱面積.45、 畫供熱系統(tǒng)原理圖.56、 太陽能供熱系統(tǒng)設(shè)計.77、 太陽能供暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹.9總結(jié).11參考文獻(xiàn)概述太陽能將經(jīng)過3個階段，最后成為人類的主要能源，目前已基本完成第1個發(fā)展階段，正在邁向第2個階段，并為向第3個階段發(fā)展在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上積蓄力量。第1階段是以非聚光的平板型集熱器為主，包括非聚光的密排式真空管集熱器。第2階段，近年已開始，其主要標(biāo)志是太陽能采暖開始被人們重視，太陽能發(fā)電開始走向較大規(guī)模的示范。第3階段，太陽能光熱轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換將有更大的發(fā)展，太陽能發(fā)電將占全國總發(fā)電量的很大比重，太陽能成為主要能源之一，太陽能發(fā)電與常規(guī)能源相比，已具有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的競爭力。 我國建筑能耗已占全國總能耗的三分之一以上，已經(jīng)嚴(yán)重制約了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。建筑節(jié)能意義重大，其中炊事、熱水占有相當(dāng)比例。面對能源危機(jī)和環(huán)境問題，國家對可再生能源的利用高度重視。在可再生能源法中，國家鼓勵單位和個人安裝和使用太陽能熱水系統(tǒng)。該項目采用太陽能與各戶燃?xì)鉄崴鬏o助加熱供水方式，單戶計量收費方式為住戶提供生活熱水。該項目建成后，將達(dá)到顯著的節(jié)約建筑能耗、減少環(huán)境污染、保持建筑原型設(shè)計的三項完美結(jié)合效果，可對大面積住宅小區(qū)的太陽能熱水工程提供很好的示范作用。一、工程介紹 例：本工程為高檔公寓項目，位于深圳市某小區(qū)，項目共有高層住宅樓3棟，層高為28層，共有住宅279戶。3棟住宅全部配置太陽能熱水系統(tǒng)，每棟一套，獨立運行。太陽能熱水系統(tǒng)供應(yīng)范圍15層到28層，保證率不小于60%，建筑總高100m,總建筑面積1200m。供熱水系統(tǒng)方式采取集中集熱、集中儲熱集中熱水供應(yīng)，每戶燃?xì)鉄崴到y(tǒng)輔助。設(shè)備布置方式是，集熱器布置于屋面構(gòu)架上，而保溫水箱布置于梯間屋頂上。2、 設(shè)計參數(shù) 2.1地點 上海:冬季供熱熱值標(biāo)為83w/,北京：90100w/(建筑面積） 2.2 地理位置 上海:東經(jīng)1205112212，北緯30403153 （南方） 北京:北緯39度54分，東經(jīng)116度23分 （北方） 2.3 計算總供熱負(fù)荷？ 深圳：取上海冬季供熱熱指標(biāo)為83w/由題目可得供熱負(fù)荷公式Q=q*A/1000 即 Q=1200*95w/1000 =114w Q供暖設(shè)計總熱負(fù)荷， KW； A供暖建筑物的建筑面積， ； q供暖建筑面積概算熱指標(biāo)， W/ 三、計算集熱面積 Ac=86400QHf/JTcd(1-2) Ac直接系統(tǒng)集熱器總面積， QH建筑物耗熱量，w JT當(dāng)?shù)丶療崞鞑晒饷嫔系钠骄仗栞椪樟?，J/(d) f太陽能保值率， cd基于總面積的集熱器平均集熱效率，（去0.55） 2管路及貯熱裝置熱損失率，（取0.2）太陽能保證率選取表資源區(qū)劃短期蓄熱系統(tǒng)太陽能保證率季節(jié)蓄熱系統(tǒng)太陽能保證率資源豐富區(qū)5060資源豐富區(qū)30504060資源豐富區(qū)10302040資源豐富區(qū)5101020由于地理位置 深圳屬于第三類地區(qū) 即f取60 JT取800w/ Ac=86400QHf/JTcd(1-2) 解： =86400*114*60/800*0.55*0.8 =16789.091四、畫供熱系統(tǒng)原理圖 該熱水系統(tǒng)是由太陽能熱水系統(tǒng)和補(bǔ)熱系統(tǒng)兩部分組成，為了更好的利用太陽能熱水系統(tǒng)，達(dá)到節(jié)能降耗的目的，我們采用太陽能與容積式換熱器共同補(bǔ)熱的方式：在天氣情況良好，日照充足的情況下，太陽能系統(tǒng)加熱出的熱水水溫達(dá)到使用要求時（如40），容積式換熱器補(bǔ)熱系統(tǒng)不必啟動，熱水流經(jīng)換熱器送至用水點。在天氣情況對理想時（如：陰晴變化），太陽能加熱出的熱水達(dá)不到使用的標(biāo)準(zhǔn)，則必須通過容積式換熱器進(jìn)行補(bǔ)熱之后送至用水點。依此減少鍋爐的耗能量，達(dá)到節(jié)能目的。在長期陰雨天的情況下，太陽能熱水系統(tǒng)加熱的水溫達(dá)不到設(shè)計要求時。即T4-T510（可以根據(jù)使用情況自行設(shè)定）時，太陽能系統(tǒng)不再通過板換對自來水進(jìn)行補(bǔ)熱，使用熱水直接通過容積式換熱器加熱得到。（1）全玻璃真空管太陽能系統(tǒng)：全玻璃真空管太陽能熱水系統(tǒng)是由：桑普全玻璃真空管太陽能集熱器、太陽能水箱、循環(huán)泵、管路等組成。全玻璃真空管太陽能熱水系統(tǒng)采用定溫防水的運行方式。控制系統(tǒng)實現(xiàn)了智能化、全自動運作。還可以完成對防凍、補(bǔ)水、輔助加熱過程的自動控制，同時具備手動加熱、手動上水等控制功能。主要功能說明：（2）太陽能熱水系統(tǒng)的循環(huán)方式：全玻璃真空管太陽能熱水系統(tǒng)采用定溫放水的運行方式。即：在集熱器上設(shè)置溫度傳感器T3。當(dāng)檢測到T3大于設(shè)定溫度時，微電腦控制器開啟循環(huán)泵，通過循環(huán)泵產(chǎn)生的水壓將水箱中較冷的水頂入集熱器中。與此同時，集熱器中被加熱且達(dá)到設(shè)定溫度的水送入水箱。當(dāng)檢測到T3小于設(shè)定溫度時，微電腦控制器關(guān)閉循環(huán)泵，使未達(dá)到設(shè)定溫度的水在集熱器中加熱。等待溫度達(dá)到設(shè)定值要求時，須環(huán)泵再次開啟。依此往復(fù)運行將集熱器吸收的太陽能置換到水箱里的水中。（3）太陽能熱水系統(tǒng)的補(bǔ)水：由于系統(tǒng)太陽能加熱循環(huán)系統(tǒng)與用水循環(huán)系統(tǒng)是相對獨立的，太陽能熱水系統(tǒng)加熱出的熱水作為自來水的家熱源。我們采用浮球閥控制水箱水位。（4）太陽能循環(huán)回路的防凍：防凍采用微循環(huán)的防凍方式。在太能循環(huán)管路溫度較低的部位設(shè)置一個溫度探頭T2，在室內(nèi)上水管路上設(shè)置另一個溫度探頭T1。因為室內(nèi)自來水管不會結(jié)凍，當(dāng)T1T24時，循環(huán)泵啟動，通過循環(huán)、液體流動起到集熱器與管路的防凍作用。當(dāng)T1T22時防凍循環(huán)泵停止運行。依此保證循環(huán)管路及集熱器在較冷的冬季不被凍壞，系統(tǒng)正常運行。5、 太陽能供熱系統(tǒng)設(shè)計5.1設(shè)計依據(jù)1建筑給誰排水設(shè)計規(guī)范GB50015-20032民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GB50364-20053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/T 18713-20025.2設(shè)計參數(shù)1 氣象參數(shù)年太陽能輻照量：水平面5179MJ/，40度傾角表面5845MJ/年平均日平均輻照量：水平面14.2MJ/d，40度傾角表面16MJ/d年日照時數(shù)：2756h年平均每日日照時數(shù)：7.3h年平均環(huán)境溫度：132 集熱器參數(shù)全玻璃真空管集熱器集熱器參數(shù)型號SPQBP-1500/8類別全玻璃真空管集熱器單管尺寸47 x 1500mm單管重量2kg管數(shù)56支模塊尺寸3100mm2015mm160mm模塊重量140kg真空管材質(zhì)高硼硅3.3管材透射比0.89彎曲度0.12%涂層太陽吸收比0.96半球發(fā)射比0.065（805）吸氣劑符合GB/T950588空曬性能參數(shù)185 /kw悶曬太陽曝輻量3.0MJ/ 平均熱損系數(shù)0.70w/m2真空夾層內(nèi)的氣體壓強(qiáng)310-2Pa耐壓0.6Mpa一、 熱水用量熱水用水量標(biāo)準(zhǔn)和用水量詳見表1。日用水量為396.84m3/d，最大時用水量為57.2m3/h。生活熱水用水量表 表4序號用水部位用水名稱用水定額用水量備 注最大日m3/d最大時m3/hmax1行政培訓(xùn)綜合樓辦公用水10L/人.d1.210.23121人 k=1.5 ,8h計宿舍100L/人.d404.17400人 k=2.5 ,24h計淋浴60 L/人.次122200人 k=2.0 ,12h計小計53.216.42門急診醫(yī)技樓門診急診10L/人.次102.21000人 k=2.20 ,10h計醫(yī)務(wù)人員120L/人.班47.5213.07396人次 k=2 .20,8h計小計57.5215.273病房樓病人200L/床.d12011600床 k=2.20 ,24h計醫(yī)護(hù)人員120L/人.班15.364.22128人次 k=2.20 ,8h計陪住人員120L/人.班50.44.62420人次 k=2.20 24h計食堂10L/人.次49.956.244995人次 k=1.5 12h計洗衣房30L/kg干衣50.49.451680kg，k=1.5 8h小計286.1135.5381+2+3總計396.8457.2二、 熱媒熱媒采用鍋爐房提供的蒸汽（壓力為0.40-0.50M Pa）加太陽能輔助加熱，以達(dá)到部分解能的目的。三、 供水方式整個項目的熱水供應(yīng)主要以鍋爐房提供的蒸汽為熱媒，通過水泵房內(nèi)的浮動盤管換熱器提供整個醫(yī)院的熱水需要。熱水系統(tǒng)采用機(jī)械循環(huán)，24小時供水。太陽能系統(tǒng)作為鍋爐供熱的補(bǔ)充。太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水作為自來水的一次補(bǔ)熱熱源。即：太陽能加熱出的熱水存儲在儲熱水箱中，當(dāng)達(dá)到設(shè)定溫度時（如30），儲熱水箱中的熱水通過板式換熱器對自來水承壓水箱中的自來水進(jìn)行一次補(bǔ)熱。提高浮動盤管換熱器補(bǔ)水的初始溫度，達(dá)到節(jié)能目的。當(dāng)溫度不夠時，直接由自來水承壓水箱補(bǔ)水，太陽能補(bǔ)水和市政補(bǔ)水根據(jù)太陽能集熱器水箱中水的溫度進(jìn)行自動控制進(jìn)行切換。6、 太陽能供暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹 1、集熱器：太陽能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。由于太陽能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來，所以，集熱器是各種利用太陽能裝置的關(guān)鍵部分。由于用途不同，集熱器及其匹配的系統(tǒng)類型分為許多種，名稱也不同，如用于炊事的太陽灶、用于產(chǎn)生熱水的太陽能熱水器、用于干燥物品的太陽能干燥器、用于熔煉金屬的太陽能熔爐，以及太陽房、太陽能熱電站、太陽能海水淡化器等等。 2、貯水箱：儲水箱是太陽能熱水器的主體，有承壓式水箱和非承壓式水箱之分。安裝完畢的儲水箱如果與外界空氣不聯(lián)通則稱為承壓式水箱；如果與外界聯(lián)通則稱為非承壓式水箱。 太陽能熱水器儲水箱包括進(jìn)水口和出水口儲水容器，儲水容器上設(shè)有接太陽能集熱器上端口的循環(huán)進(jìn)水口和接太陽能集熱器下端口的循環(huán)出水口，循環(huán)進(jìn)水口在儲水容器中的管口位置高于循環(huán)出水口在儲水容器中的管口位置。集熱器加熱的水自動上升，由管口位置較高的循環(huán)水進(jìn)水口進(jìn)入儲水器，儲水器中溫度較低的水自動從管口位置較低的循環(huán)水出水口流入集熱器，形成水的自然對流循環(huán)，通過儲水器與集熱器中的水充分循環(huán)熱交換而有效利用太陽能。3、輔助熱源：陽能熱水系統(tǒng)的常用輔助熱源有：市政熱力管網(wǎng)、電加熱、常規(guī)燃油（燃?xì)猓╁仩t、電鍋爐、冷凝燃?xì)忮仩t、空氣源熱泵、水（地）源熱泵等。 按控制模式分類有：手動控制、全日自動控制、定時控制，目前系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用最廣的是全日自動控制。 為了保證生活熱水的供應(yīng)質(zhì)量，輔助熱源應(yīng)該按照熱水供應(yīng)系統(tǒng)的負(fù)荷選取4、管路：太陽能與用戶連接的通道，如果出現(xiàn)問題，就會水漫金山或水灌滿營，后果不堪設(shè)想。太陽能用的水管為膠聯(lián)管，一般用一看二握三上火的方法來驗證。一看：管壁厚度均勻顏色純正；二握：用水管30公分180度對握幾次，次的水管對握處發(fā)白，好的水管對握處發(fā)亮；三上火：用水管50公分在燃?xì)庠钌限D(zhuǎn)圈燒中間，當(dāng)把水管燒有透明狀時，雙手反方向轉(zhuǎn)數(shù)圈，松手能復(fù)原，雙手用力外拔中間，開口越圓越齊、斷開聲越大質(zhì)量越好。5、供熱末端：太陽能系統(tǒng)效率與集熱器種類和工質(zhì)的工作溫度密切相關(guān)，太陽能供熱采暖系統(tǒng)的散熱部件按以下原則選用：1. 太陽能供熱采暖系統(tǒng)應(yīng)優(yōu)先選用低溫輻射供暖系統(tǒng)。2. 水-空氣處理設(shè)備和散熱器系統(tǒng)宜使用在60-80工作溫度下效率較高的太陽能集熱器，如高效平板太陽能集熱器或熱管真空管太陽能集熱器。該系統(tǒng)適合夏熱冬冷或溫和地區(qū)。3. 熱風(fēng)采暖系統(tǒng)適宜低層建筑或局部場所需要供暖的場合。6、 運行控制：1.設(shè)置鍵：用來設(shè)置電加熱的溫度上限和加水的水位上限； 2.加水水位鍵：加水或終止加水；進(jìn)入設(shè)置后用來設(shè)置水位上限的值；設(shè)置定時加水或取消定時加水； 3.加溫水溫鍵：加熱或終止加熱；進(jìn)入設(shè)置后用來設(shè)置溫度上限的值；設(shè)定定時加熱或取消定時加熱； 4.管道保溫鍵：啟動關(guān)閉管道保溫；或“管道循環(huán)鍵”：啟動關(guān)閉管道循環(huán)； 5.溫控開關(guān)鍵：手動關(guān)閉或開啟溫控上水功能。 7、防凍措施：1、常用防凍：在冬季晴天正常使用時，當(dāng)氣溫低于0時，每天最好少量、多次使用熱水器里的水。尤其在睡覺前和起床后，放少量水以使管道內(nèi)的水流動，依靠水溫來增加管道溫度。氣溫越低越要多放水，以防水管凍堵。 2、滴水防凍：平時留心天氣預(yù)報，當(dāng)氣溫降到-7以下時，晚上用完熱水后，將水箱上滿水。此后在噴頭或水龍頭下接一水盆，把熱水閥松開一點，使其慢慢滴水，以保持管道內(nèi)水的流動，一般一晚上一盆水的流量可避免管道凍堵。 3、放空防凍：如果管道在安裝時沒有反坡的話，用完水后，可將熱水器放空，并保持放水閥常開，這樣就不會使管道凍堵了。 4、凍堵咋辦：氣溫回升后一般即可自動疏通，但多次凍堵容易使管道凍裂 總結(jié)：本文結(jié)合某高層住宅供熱水系統(tǒng)設(shè)計實例，設(shè)計時采用太陽能與各戶燃?xì)鉄崴鬏o助加熱供水方式，通過節(jié)能效益分析，得出該供熱水系統(tǒng)具有較明顯的經(jīng)濟(jì)實用性，同時通過該實例探討了該供熱水系統(tǒng)在高層住宅中的應(yīng)用，為同類工程提供參考借鑒