生物質鍋爐與太陽能洗浴熱水工程設計

1、PAGE PAGE 8 太陽能生活熱水洗浴系統(tǒng)設計方案文件設計單位：聯(lián)系電話：地 址：H T T P ： 太陽能生活熱水洗浴系統(tǒng)設計說明方案基本原則遵守國家相關法律、法規(guī)及太陽能、給排水、采暖和土建等專業(yè)的相關標準、規(guī)范。綜合考慮產品、系統(tǒng)的技術先進性、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。依據(jù)工程圖紙及現(xiàn)實條件，參考同類工程經(jīng)驗。設計說明21設計依據(jù)GB/T18713-2002太陽熱水系統(tǒng)設計、安裝及工程驗收技術規(guī)范GB50015-2003建筑給水排水設計規(guī)范GB/T17581-1998真空管太陽集熱器GB/T6424-1997太陽能集熱器技術條件GB4

2、301-84太陽能集熱器熱性能試驗方法GB50207-1994屋面工程技術規(guī)范Q/WJW01-2001不銹鋼水箱GB/T4272-1992設備及管道保溫技術通則GB50057-1994建筑物防雷設計規(guī)范GB/T15513-1995太陽能熱水器吸熱體、連接管及其配件秘用彈性材料的評價方法GBJ1788鋼結構設計規(guī)范22設計方案主要考慮的幾個問題鑒于該項目采用太陽能加電輔助能源熱水系統(tǒng)用于洗浴使用的特點，我們認為，該方案設計應充分考慮用戶單位的下列問題，科學設計太陽熱水系統(tǒng)，使其達到合理、可靠、先進。（1）系統(tǒng)應保證全天供應熱水，并考慮在高峰用水情況下，確保熱水供應問題，循環(huán)供水方式打開淋浴頭進出

3、熱水。（2）系統(tǒng)應配置輔助電加熱設施，以解決陰雨天或太陽能不足時的熱水供應問題。（3）系統(tǒng)設計應考慮優(yōu)先利用太陽能源加熱熱水；當太陽能不足時，再利用輔助能源補充熱能，以達到環(huán)保和節(jié)能降耗的目的。（4）系統(tǒng)處在京津地區(qū)，冬季寒冷結冰。因此應充分考慮太陽能及管路的冬季防冬問題。（5）要綜合考慮建筑設計，合理選擇太陽能和其他主要設備的放置位置。（6）太陽能系統(tǒng)和換熱水箱的擺放和布局方式應巧妙設計，以解決太陽能系統(tǒng)的布局與擺放應與周圍的建筑物相協(xié)調問題, 并換熱系統(tǒng)運行方便、安全.（7）變頻全天供水，系統(tǒng)運行經(jīng)濟可靠。（8）太陽能系統(tǒng)和電輔助加熱系統(tǒng)應可靠、耐用、方便管理。（9）在保證工程質量的前提下

4、，盡可能降低工程造價，提高工程的性價比。23系統(tǒng)基本設計 （1）根據(jù)京津地區(qū)冬季寒冷結冰的特點，選用抗凍性強、熱效率高、安全可靠的熱管真空管型集熱器。（2）采用太陽能 +電輔助系統(tǒng)聯(lián)合供熱水的系統(tǒng)方案，并優(yōu)先利用太陽能源。當陰雨天或太陽能不足時，用電輔助系統(tǒng)加熱補充熱水。這樣可以確保熱水供應的可靠性，并充分利用太陽能源，最大限度地減少用電量，降低運行費用。（3）太陽能系統(tǒng)設計為溫差循環(huán)太陽熱水系統(tǒng)，達到充分利用太陽能，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。（4）冬季采用自限溫伴熱帶防止管路結冰凍壞。（6）供水承壓供水，供水方式簡單、方便.（7）采用工業(yè)級可編程電腦控

5、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。24用熱水量及水箱容量根據(jù)GB 50015-2003建筑給水排水設計規(guī)范,按照每人每天60L/天計算,每天需要洗浴的人數(shù)為3人/家,則每家需要40水量為180L,每個家庭設計水箱容量200 L.2.5太陽集熱器數(shù)量確定根據(jù)現(xiàn)場情況及擺放后的美觀性和檢修方便性。選擇58*1800熱管真空管,每個家庭共計 支58*1800熱管真空管。輪廓總面積為1.75m2.太陽能熱水系統(tǒng)計算書2.5、1 計算參數(shù)總括表水箱總容量（L

6、）真空管數(shù)量（支,58*1800）總計: 面積輪廓面積234 m2 2.5、2計算依據(jù)GB/T 18713-2002 太陽熱水系統(tǒng)設計、安裝及工程驗收技術規(guī)范GB 50364-2005 民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應用技術規(guī)范GB/T 20095-2006太陽熱水系統(tǒng)性能評定規(guī)范GB 50015-2003 建筑給水排水設計規(guī)范GB/T 17581-1998 真空管太陽集熱器GB/T 17049-2005 全玻璃真空太陽集熱管用戶要求和現(xiàn)有條件2.5、3系統(tǒng)主要設計參數(shù)計算（1）天津地區(qū)的太陽輻射資源查有關資料，天津地區(qū)全年各月水平面的月平均日太陽輻照量見下表。 表1 天津地區(qū)全年各月水平面/當?shù)鼐暥?/p>

7、斜面上的月平均日太陽輻照量（MJ/d）月份123456789101112室外平均氣溫-4.6-2.24.513.119.82425.824.419.412.44.1-2.7水平面8.6810.5313.1315.1418.6919.6016.8716.1013.1711.308.827.78緯度斜面15.3617.3819.0418.7220.1218.9616.4916.6218.6317.4514.7713.84從上表可知：不同斜面上的太陽輻照量是不同的，且隨月份（季節(jié)）變化而變化。本系統(tǒng)設計太陽集熱器采用橫置集熱器模塊,可實現(xiàn)對太陽的季節(jié)跟蹤，因此設計計算選擇緯度斜面的太陽輻射值。太陽能

8、系統(tǒng)一般按年平均日太陽輻照量設計。因此查表1，取太陽集熱器斜面（當?shù)鼐暥刃泵妫┠昶骄?6.15MJ/d作為設計值。 (2)天津地區(qū)熱管真空管集熱器的熱效率經(jīng)有關檢測機構測試，真空管集熱器的效率曲線見右圖。從效率曲線可以看出，熱管真空管集熱器的熱效率隨tm（太陽集熱器進出口平均溫度）與ta（環(huán)境溫度）的溫差與太陽輻照度的比值（tm- ta）/G的變化而變化。也就是說，要求的產熱水溫度越低，環(huán)境溫度越高，真空管的熱效率就越高；反之，則越低。查GBJ19-87采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范(2001年版),天津地區(qū)的氣象條件如下：年平均溫度：11.5，極端最高溫度39.1，極端最低溫度18.1。取年平

9、均溫度作為計算依據(jù)，即ta=11.5。取G=600W/，根據(jù)天津地區(qū)情況，冷水溫度取10，熱水溫度取40，則tm = (40+10)/2 = 25，由此可計算出天津地區(qū)水平坐標的數(shù)值x =(2511.5)/600 W/=0.0225 K/ W。查上圖的太陽集熱器效率曲線（三根曲線中中間的曲線為采光面積效率曲線），當水平軸x = 0.0225 K/ W時，熱效率在0.78左右。因此，太陽集熱器的采光面積熱效率取0.78。 (3)每家真空管集熱器的采光面積計算根據(jù)GB50364-2005民用建筑太陽熱水系統(tǒng)應用技術規(guī)范,直接系統(tǒng)太陽集熱器的采光面積可以按如下公式計算：式中： 直接系統(tǒng)太陽集熱器的采

10、光面積，單位 日均用水量，單位kg。對于該太陽能系統(tǒng)，取180kg 水的定壓比熱容，單位 KJ/(kg)。應取4.186 KJ/(kg)。 貯水箱內水的終止溫度，單位 。對于該太陽能系統(tǒng)，應取40 水的初始溫度，單位 。對于該太陽能系統(tǒng)，應取10 太陽能保證率。最新的國家標準建議取0.30.8。這里取0.7 太陽集熱器采光面的年均太陽輻照量，單位 KJ/。對于該太陽能系統(tǒng)，取16150 KJ/d 太陽集熱器效率。此處取采光面積效率,取0.76 管路及貯水箱熱損失。取0.1據(jù)上述數(shù)據(jù)計算如下：本工程:= 1.43 本面積為采光面積1.43. (4) 所需熱管真空管集熱器數(shù)量計算選用我公司生產的5

11、8*1800型熱管真空管集熱器，每塊由58*1800真空管組成，為了減小太陽集熱器風載荷和防止真空管被大雪裹抱，熱管真空管太陽集熱器底部不設置反光板。根據(jù)GB/T 17581-1998真空管太陽集熱器國家標準的規(guī)定，單塊太陽集熱器的采光面積（Aperture Area）為： = 58mm14（1800-75） = 1.4/塊 太陽集熱器的采光面積 除去聯(lián)集管和尾架遮擋部分外的真空管集熱管長度 真空管罩玻璃管外徑 太陽集熱器真空管數(shù)量因此，需要58*1800*14型熱管真空管集熱器的數(shù)量為：集熱器數(shù): 1.43/1.4 1塊 ,則每家58*1800*14型熱管真空管集熱器一套.由于熱管真空管設計

12、在陽臺位置，建筑陽臺的位置為0.9米， 可以放置58*1800*11型熱管真空管集熱器，每塊1.75m2。太陽能熱水系統(tǒng)的節(jié)能保證率：11（根）/14（根）*100%=78.5%本項目共計923戶住戶，合計需要58*1800*14型熱管太陽能923套，則熱管太陽能面積為：923(戶)*1.75（m2/戶）=1615平米。2.6集熱器擺放 A選型：選用熱管真空管集熱器，茶色鋁合金外框，與屋面、建筑等色調協(xié)調，沒有光污染。B位 置：根據(jù)建筑要求，集熱器嵌入擺放在陽臺上。C擺放方式：設計為橫置擺放方式，鋪于陽臺上設計的鋼支架上。詳見集熱器平面布置圖。D支 架： 采用角鋼在陽臺上設計一整體支架，外刷草

13、綠色防腐防銹涂料。2.7.熱水水箱設計A位 置：水箱在陽臺設備間，滿足250kg承重要求。B選 型：選擇換熱承壓密閉水箱，水箱容量為200L。2.8. 太陽能循環(huán)泵設計A設計參數(shù): 工作流量Q= 20-30kg/M2.h太陽能 根據(jù)現(xiàn)場情況及管路沿程阻力選取工作揚程B.品牌選擇:德國威樂熱水循環(huán)泵。C.具體型號見下表:型 號RL50-140技術參數(shù)揚程(m)15流量(t)40功率(KW)4 KW電壓(AC,V)3802.9.電輔助能源設計輔加熱功率設計計算原則:應按陰雨天完全靠電加熱加熱時計算計算參數(shù)：最長加熱時間：3小時 冷水水溫：10 熱水水溫：40 加熱水量：180 由以上參數(shù)計算鍋爐加

14、熱功率為： P = CMT/ H860 = 1*180*(40-10)/3*860*0.9=2.32KW（設計電負荷為；2-4KW）式中： C：水的比熱 1千卡/kg M： 加熱水量 kg T: 加熱溫差 H：加熱時間 小時 860：每KW加熱每小時發(fā)熱量 千卡：加熱效率 90%2.10.系統(tǒng)管路設計 A. 管材選型:根據(jù)用戶要求,選用熱鍍鋅管B. 管徑確定: 1.太陽能循環(huán)管: 80 2.自來上水管: 50 3.供水管道: DN80C連接方式：根據(jù)用戶要求選用焊接連接方式;D管路保溫： 采用5CM橡塑管保溫，再纏玻璃絲布，外刷草綠色涂料。保溫效果好，又與屋頂、集熱器色調協(xié)調。211關鍵設備選

15、型介紹 1熱管真空管簡介熱管真空太陽能集熱管技術參數(shù)真空管結構熱管真空管玻璃材料硼硅玻璃3.3材料硬度莫氏硬度7.2內管鍍膜三靶干涉膜工藝太陽吸收比0.965(AM1.5)半球發(fā)射比h0.035(805)空曬性能參數(shù)230m20C/KW悶曬太陽輻照量H4.7MJ/ m2(35)真空集熱管的平均熱損系數(shù)ULT0.85W/( m2. )真空夾層內的氣體壓強P5. 0X 10 - 3Pa壽命15年以上系統(tǒng)產品介紹（1）太陽集熱器選型與布置目前國內使用的太陽集熱器類型主要有平板集熱器、全玻璃真空管集熱器、熱管集熱器。平板集熱器不防凍，一般只在春、夏、秋三季使用；全玻璃真空管集熱器在零下25條件下，仍可

16、產生熱水，可一年四季使用，但冬季利用太陽能的效率較低，是目前普遍使用的產品；熱管集熱器可在零下50條件下使用，但其冷凝端（加熱端）表面積僅是全玻璃真空管的百分之一，承壓運行，換熱效率高，安全可靠，適合在北方高寒地區(qū)使用。因此選擇熱管真空管集熱器。我公司生產的工程用熱管真空管集熱器模塊，已實現(xiàn)標準化、模塊化，模塊所有的復雜技術已在車間完成，現(xiàn)場安裝只需簡單拼接即可，方便快捷，美觀大方。1）熱管太陽能集熱器內膽：無氧銅金屬焊接制作保溫：無氟聚氨酯發(fā)泡保溫，保溫性能好，綠色環(huán)保外框：茶色抗腐蝕鋁合金型材,無光污染,美觀熱管真空管密集式排列：單位長度集熱熱管真空管數(shù)量多，吸熱快，效率高集熱器性能參數(shù)熱

17、管型號熱管數(shù)量保溫材料許可壓力接口外形尺寸58*180011支聚氨酯6kg/cm2Dg25*30900*2000（2）控制器選用本公司生產的可編程控制器，控制程序采用我公司研發(fā)的太陽能工程系統(tǒng)專用控制程序，功能強大，可實現(xiàn)任意功能的自動控制，可根據(jù)實際任意更改和升級控制程序，并可遠程監(jiān)控?？刂破?我公司根據(jù)多年安裝經(jīng)驗開發(fā)的專用程序 程序控制，靈敏準確 程序可任意更改升級六.系統(tǒng)原理61太陽能溫差循環(huán)加熱當進口控制器使太陽能系統(tǒng)自動溫差循環(huán)控制。當太陽集熱器水溫高于儲熱水箱水溫時，循環(huán)水泵自動啟動，將儲熱水箱內較低溫度的水泵入太陽集熱器繼續(xù)加熱，同時將太陽集熱器內較高溫度的熱水頂入儲熱水箱。如此，通過使儲熱水箱水溫升高的方法儲存太陽集熱器吸收的太陽能。62儲熱水箱水溫控制當由于循環(huán)散熱等原因，使儲熱水箱的水溫低于設定值時（一般應設定在4555之間），進口控制器會自動根據(jù)情況選擇加熱方式。當太陽能正常時，自動啟動太陽能循環(huán)水泵，通過太陽能加熱儲熱水箱內的水；當太陽能不足時，自動啟動生物質鍋爐加熱，加熱到設定溫度，輔助加熱自動停止。63用熱水采用全天供熱水方式，保證打開淋浴噴頭很快就出熱水。七.協(xié)商部分1、放置太陽能水箱設備間最好全封閉處理，水