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太阳能热水工程设计方案

太阳能热水工程设计方案

一、基本情况分析

该单位拟安装日产洗浴热水10吨的太阳能热水工程,从而达到节约能源,降低费用之目的。

二、设计要求

㈠.系统产水量:系统设计春、秋晴好天气日产45℃以上洗浴热水10吨。

㈡.晴好天气以太阳能为主,阴雨天气或阳光不足时,利用电辅助加热。

㈢.洗浴方式:全天候24小时供水。

三、设计依据

㈠.设计规范引用标准

1.GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

2.GB/T4272-1992《设备及管道保温技术通则》

3.GB/T6424-1997《太阳能集热器技术条件》

4.GB/T93-86《工业自动化仪表工程及验收规范》

5.《建筑给排水工程规范》(暖通空调规范)

6.《给水排水工程施工手册》

㈡.自然条件

用户地处我国内蒙古部地区,属温带季风气候区,年平均气温为16.2℃,太阳辐射量约为3200MJ(兆焦)/年m2,晴天平均日照时间为8.2小时。

内蒙古地区太阳能月积累辐射量(单位:MJ/㎡)

㈢.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%

㈣.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

㈠.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。

㈡.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。

㈢.系统设计的先进行、安全性、可靠性、耐久性等综合考虑。

㈣.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。

㈠.集热器

1.热负荷:需用热水量10000kg

Q=10000kg×(45℃-15℃)×4.187=1256MJ

2.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/m2×53%)=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:

⑴.光源牌太阳能集热器技术参数:

真空管规格:Ф47×1500mm

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

⑵.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。

⑶.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。

㈡.储热水箱

储热水箱1个,内胆尺寸为:3000㎜×2000㎜×1830㎜,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。

㈢. 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1—2倍。

㈣ .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。

㈤.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

㈠.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。

㈡.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:

⑴.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。

⑵.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

㈠.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。

㈡.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。

㈢.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。

㈣.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。

㈤.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

㈠.不破坏建筑物的结构和承载能力。

㈡.不破坏楼顶面防水层和附属设施。

㈢.采取紧固措施,保证系统设备能经受大风力的负载。

㈣.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。

㈤.集热器摆放面向正南方或偏西10度,安装斜角不大于36度。

㈥.电控系统的安全符合GB8877规定的要求。

㈦.电源线及信号线的安装符合GB50258规定的要求。

㈧.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。

㈨.水泵的型号选择符合设计和合同的要求。

㈩.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

3·学校、工厂企事业单位用水

4·小区房地产单机集体安装工程项目

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3.3×106~8.4×106千焦/米2之间,每平方米的得热量相当于112~286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 13384—92《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〖2003〗4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/m2

3.2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:17℃

3.3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:2m2

4、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f=0.6。

4.2.2.2 确定管路及贮水箱热损失率ηL 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,ηL取0.05。

4.2.2.3集热器年集热效率ηcd

取ta=17℃;ti=tL/3+2tend/3= 45.67℃;SY=5.5h ; JT=15191KJ/㎡。

归一化温差=767W/m2

则归一化温差X=0.0374㎡?℃/W。

查得ηcd=0.55。

取Qw=20571L / d ; c = 4.187kJ /(kg?℃);ρr=1kg/L;tend=60℃;tL=17℃;JT =15191KJ/㎡;f=0.6;ηL=0.02;ηcd=0.55。

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Vr=75Ac=24600L

4.2.3.2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=5.4m2

4.2.4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:0.65

4.2.4.2太阳能热水系统年节省量ΔQsave

取Ac=328㎡; JT = 5544.37MJ/㎡;ηcd=0.55;ηc=0.05。

代入公式ΔQsave=AcJT(1-ηc)ηcd

则ΔQsave=950194MJ/a

4.2.4.3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:71330x[1+(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:152809x[1+(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 x[1+(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:139825.5x[1+(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 x[1+(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 =1890t

20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5~6℃,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。

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。

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