太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)(DOC)

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)(DOC)1.項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則在太陽(yáng)能集熱器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要遵循以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)原則，以科學(xué)的方式設(shè)計(jì)太陽(yáng)熱水系統(tǒng)，使其達(dá)到合理、可靠、先進(jìn)的效果：(1)遵守國(guó)家相關(guān)法律、法規(guī)及太陽(yáng)能、給排水、采暖和土建等專(zhuān)業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。(2)綜合考慮產(chǎn)品、系統(tǒng)的技術(shù)先進(jìn)性、運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性、使用便利性和使用壽命等各方面因素，選擇實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的方案。(3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)安全可靠，內(nèi)置加熱系統(tǒng)必須帶有保證使用安全的裝置，并根據(jù)不同地區(qū)采取防凍、防結(jié)露、防過(guò)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(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱器，應(yīng)有防止熱水滲漏的安全保障措施；應(yīng)設(shè)置防止太陽(yáng)能集熱器損壞后部件墜落傷人的安全防護(hù)設(shè)施；集熱器不應(yīng)跨越建筑變形縫設(shè)置。(5)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的給水應(yīng)對(duì)超過(guò)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(yáng)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)避免集熱器的反射光對(duì)附近建筑物引起的光污染。(7)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的管線(xiàn)應(yīng)有組織布置，做到安全、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?gòu)?；為了達(dá)到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(yáng)能熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)為太陽(yáng)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(yáng)能熱水系統(tǒng)的支承結(jié)構(gòu)。儲(chǔ)水箱和集熱器的安裝位置應(yīng)使其在滿(mǎn)載情況下分別滿(mǎn)足建筑物上其所處部位的承載要求，必要時(shí)應(yīng)請(qǐng)建筑結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)人員復(fù)核建筑載荷。2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求考慮到該項(xiàng)目為連云港地區(qū)太陽(yáng)能工程項(xiàng)目，并采用電輔助能源熱水系統(tǒng)用于日常生活使用的特點(diǎn)，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求如下：(1)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(jì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，太陽(yáng)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)。(2)系統(tǒng)采用樓面太陽(yáng)能集中集熱方式，春、夏、秋、冬晴天以太陽(yáng)能制熱為主，以電輔助加熱為輔。要求24小時(shí)熱水供應(yīng)，打開(kāi)龍頭既有熱水。(3)系統(tǒng)應(yīng)備有超壓保護(hù)、低溫保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等功能。(4)系統(tǒng)應(yīng)保證全天供應(yīng)熱水，并考慮在高峰用水情況下，確保熱水供應(yīng)問(wèn)題，循環(huán)供水方式打開(kāi)淋浴頭進(jìn)出熱水。Systemdesignshouldprioritizetheuseofsolarenergytoheatwater.Whensolarenergyisinsufficient,auxiliaryenergyshouldbeusedtosupplementtheheattoachieveenvironmentalprotectionandenergyconservation.Thedesignshouldconsidertheoverallbuildingdesignandselectreasonablelocationsforsolarenergyandothermajorequipment.Thesolarenergysystemandelectricheatingsystemshouldbereliable,durable,andeasytomanage.Whileensuringengineeringquality,theprojectcostshouldbereducedasmuchaspossibletoimprovethecost-effectivenessoftheproject.DesignbasisfortheprojectincludesvariousnationalstandardssuchasGB50015-2003"DesignCodeforBuildingWaterSupplyandDrainage,"GB/T50364-2005"Technicalspecificationforsolarwaterheatingsystemsincivilbuildings,"andGB/T20095-2006"Performanceevaluationspecificationforsolarwaterheatingsystems."BasedonthecharacteristicsofcoldwinterandiceformationinLianyungangarea,ahigh-performance,anti-freezing,andsafeheatpipevacuumtubecollectorisselected.Thesolarenergysystemisdesignedasaconstant-temperatureandtemperature-differencecyclingsolarhotwatersystemtofullyutilizesolarenergyandachievehighsystemheatcollectionefficiency.Electricauxiliaryheatingusestemperaturecontrolasanauxiliaryenergysourceforthesolarhotwatersystem.Aself-limitingheatingbeltisusedinwintertopreventpipelinefreezing.Thewatersupplyispressurizedandthesupplymethodissimpleandconvenient.Anadvancedcentralrapidwaterheaterisusedasasupplementaryenergysourceforsolarenergy.Whensolarenergyisinsufficientduetocloudyorrainyweather,thesystemautomaticallyswitchestoelectricauxiliaryheatingmodetomeettheguests'all-daywaterdemand.本項(xiàng)目采用工業(yè)級(jí)可編程電腦控制器，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能和輔助加熱系統(tǒng)的全自動(dòng)化、智能化。這樣可以確?？刂葡到y(tǒng)的可靠性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行，并且可以根據(jù)用戶(hù)的實(shí)際需要任意修改控制程序，從而使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)真正意義上的全自動(dòng)控制和智能化管理。在連云港地區(qū)，太陽(yáng)能資源較為豐富。該地區(qū)位于暖溫帶南部，維度為北緯34.7度，年日照時(shí)數(shù)在2500小時(shí)左右。水平面上太陽(yáng)能輻照量為4200—5400MJ/㎡.a。氣象參數(shù)方面，該地區(qū)的年平均溫度為14.3℃，1月平均溫度為-0.4℃，7月平均溫度為26.5℃。歷年平均降水量為920多毫米，常年無(wú)霜期為220天，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)。氣象資料顯示，該地區(qū)四季分明，冬季寒冷干燥，夏季高溫多雨，每年大約有20-30天處于陽(yáng)光不足狀態(tài)。本項(xiàng)目的熱水系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算需要考慮多種因素。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)對(duì)象為高級(jí)賓館，要求全日供熱水，24小時(shí)熱水供應(yīng)且即開(kāi)即熱，并采用集中式熱水供應(yīng)。實(shí)際客房12間，床位24個(gè)，人數(shù)24人。人均日用水量取60L。根據(jù)以上條件，可以計(jì)算出日耗熱量和設(shè)計(jì)日熱水量分別為3077w和1440L。此外，還需要計(jì)算出小時(shí)耗熱量和小時(shí)熱水量，以便更好地控制熱水系統(tǒng)的負(fù)荷。經(jīng)過(guò)計(jì)算，可以得出小時(shí)耗熱量為21000w，小時(shí)熱水量為1830L。根據(jù)計(jì)算，本項(xiàng)目的小時(shí)熱水量qrh為408.6L/h。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱器、貯水箱、閥門(mén)和控制系統(tǒng)組成，其中包括循環(huán)水泵。在選型時(shí)，需要考慮太陽(yáng)能集熱器類(lèi)型、系統(tǒng)工作方式、換熱方式和備份熱源等因素。本項(xiàng)目選擇了雙排直插式全玻璃真空管集熱器，采用集中集熱-集中供熱方式，強(qiáng)制循環(huán)運(yùn)行，直接系統(tǒng)換熱方式，輔助能源為電加熱。根據(jù)我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可分為家用太陽(yáng)能熱水器和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，根據(jù)貯水箱容積的大小進(jìn)行區(qū)分。本項(xiàng)目的貯水箱容積明顯大于600L，因此屬于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。直接式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的總集熱面積可以根據(jù)系統(tǒng)的日平均用水量和用水溫度來(lái)確定，具體計(jì)算公式如下：ACQWCW(T1-T)f=Jηcd(1-ηL)其中，AC表示集熱器采光面積，QW表示日均用熱水量，LCW表示水的定壓比熱容，T1表示要求水溫，T表示初始水溫，f表示太陽(yáng)能保證率，J表示平均日輻照量，ηcd表示集熱器全日集熱效率，ηL表示熱損失率。相關(guān)參數(shù)可以通過(guò)以下方法確定：1.日均用熱水量QW根據(jù)5.2.1計(jì)算結(jié)果，日熱水量qrd為1440L，但考慮極端天氣情況，熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)為日均1500L。2.要求水溫T1要求為60℃，而連云港地區(qū)年平均水溫為15℃。3.太陽(yáng)能保證率?是一個(gè)關(guān)鍵因素，可以影響太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能。在實(shí)際選用時(shí)，需要考慮太陽(yáng)輻射、氣候條件、系統(tǒng)熱性能、用戶(hù)使用熱水的規(guī)律和特點(diǎn)、熱水負(fù)荷、系統(tǒng)成本和投資者的預(yù)期投資規(guī)模等因素。在工程方案設(shè)計(jì)階段，通常可以使用經(jīng)驗(yàn)法來(lái)確定太陽(yáng)能保證率?。表1中給出了各區(qū)太陽(yáng)能保證率的選擇范圍，根據(jù)我國(guó)的太陽(yáng)輻照資源區(qū)劃可進(jìn)行選擇。本系統(tǒng)采用不間斷供水方式，通過(guò)水泵將冷水送入熱水器加熱，然后將熱水送入用戶(hù)端使用。在水泵啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)水，保持恒溫狀態(tài)，確保用戶(hù)使用時(shí)水溫穩(wěn)定。（2）循環(huán)供水：本系統(tǒng)采用循環(huán)供水方式，通過(guò)循環(huán)泵將熱水循環(huán)送回?zé)崴骷訜幔员３譄崴疁囟鹊姆€(wěn)定。同時(shí)，循環(huán)泵還可將熱水送至集熱系統(tǒng)，以提高熱水器的熱效率。（3）自動(dòng)排氣：系統(tǒng)配有自動(dòng)排氣閥，可自動(dòng)將管道內(nèi)的氣體排出，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。（4）安全保護(hù)：系統(tǒng)采用先進(jìn)的水泵，具有過(guò)電流、過(guò)熱保護(hù)功能，確保安全正常運(yùn)行。同時(shí)，系統(tǒng)還配備循環(huán)系統(tǒng)安全運(yùn)行過(guò)濾保護(hù)器，以保護(hù)系統(tǒng)不受污染和損壞。（5）溫度控制：系統(tǒng)中配有溫度計(jì)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水溫，并根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證用戶(hù)使用的水溫符合要求。7.附錄無(wú)。當(dāng)集熱器出水口溫度高于65度時(shí)，自動(dòng)進(jìn)水將熱水頂入熱水箱。相反，當(dāng)溫度下降至60度時(shí)，停止進(jìn)水，實(shí)現(xiàn)恒溫自動(dòng)進(jìn)水功能。在熱水箱底部溫度低于60度時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入恒溫循環(huán)模式。采用溫差循環(huán)方式，當(dāng)集熱器出水口溫度高于熱水箱底部溫度8度時(shí)，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(shí)熱循環(huán)泵停止，如此往復(fù)，實(shí)現(xiàn)恒溫循環(huán)。當(dāng)熱水箱底部溫度高于60度時(shí)，退出恒溫循環(huán)模式。當(dāng)熱水箱水滿(mǎn)后，系統(tǒng)進(jìn)入溫差循環(huán)模式。即當(dāng)集熱器出水口溫度比熱水箱底部溫高7度時(shí)，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(shí)，循熱環(huán)泵停止，實(shí)現(xiàn)溫差循環(huán)功能。當(dāng)管道溫度低于2度時(shí)，熱循環(huán)泵工作，當(dāng)管道溫度高于5度時(shí)，熱循環(huán)泵停止，實(shí)現(xiàn)防凍循環(huán)功能。當(dāng)集熱器出水口溫度高于96度時(shí)，所有循環(huán)停止運(yùn)行，當(dāng)集熱器出水口溫度低于90度時(shí)，所有循環(huán)恢復(fù)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)集熱器防空曬保護(hù)功能。在陰雨天氣或寒冷冬季，當(dāng)熱水箱水量不足以保證供應(yīng)時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)或提示輔助能源設(shè)備進(jìn)行加熱。設(shè)備和部件包括：集熱管型號(hào)，真空管長(zhǎng)度，真空管外徑，真空管支數(shù)，集熱器傾角，有效集熱面積，管間距，集熱器單組集熱面積，溫度傳感器，維修閥，單向閥，排氣閥，控制系統(tǒng)，水箱款式，全玻璃真空管，1500mm水箱內(nèi)膽材料，Φ47mm水箱內(nèi)膽厚度，水箱外殼材料，10°水箱外殼厚度，保溫層材料，保溫層厚度，集熱器支架，液位傳感器，電磁閥，過(guò)濾器，止回閥，水泵1，水泵2，介質(zhì)循環(huán)泵水泵3。PHJ-550A型全自動(dòng)管道增壓泵具有以下特點(diǎn)：1.雙排直插式聯(lián)集管集熱器雙排插式集熱器采用三角形結(jié)構(gòu)，不易變形，抗風(fēng)性能好。該集熱器沒(méi)有普通太陽(yáng)能熱水器的水箱，而是通過(guò)聯(lián)箱將真空管有效地組合在一起，結(jié)構(gòu)緊湊，換熱快，集熱效率高。使用雙排直插式集熱器組成的集熱單元，可根據(jù)需要組合成不同集熱面積的熱水系統(tǒng)，更有效地利用樓面。配套電控系統(tǒng)后，可讓太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多功能全自動(dòng)運(yùn)行。2.集熱器支架支架采用熱鍍鋅角鋼，支撐穩(wěn)固。緊固件全部為不銹鋼螺栓螺母，防腐能力強(qiáng)。安裝完成后再涂敷防腐漆，既有雙層防腐效果，又可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要選擇顏色，達(dá)到視覺(jué)效果的美觀。3.工程保溫水箱根據(jù)使用需求、現(xiàn)場(chǎng)情況及系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，確定保溫水箱