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太陽能熱水系統設計方案
發布人:管理員    時間:2011/9/17 19:10:32    瀏覽:5005次

太陽能熱水系統設計方案
 
 
一.  條件及用戶要求
該賓館要求做出15噸太陽能熱水系統設計方案。
二.  簡要設計
2.1設計依據
(1)    GB/T18713-2002《太陽熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規范》
(2)    GB50015-2003《建筑給水排水設計規范》
2.2設計方案主要考慮的幾個問題
(1)優先利用太陽能源。
(2)控制系統的全自動化、智能化、先進性.
 
2.3系統基本設計
(1)采用直流式定溫放水+溫差循環太陽熱水系統,達到充分利用太陽能,只要有太陽,就有能洗澡的熱水的效果,避免了家用熱水器和循環式太陽熱水系統存在的弊病。
(2)采用自限溫伴熱帶防凍與管路低溫自動循環防凍相結合,雙重防凍保護。
(3)采用先進的中央快速熱水器作為太陽能的補充能源,當遇陰雨天氣太陽能不足時系統自動切換至電輔助加熱模式,客人的全天候用水需求。
3、理論計算
3.1 用熱水量確定
按賓館要求滿足每天供熱水15噸(集熱面積為20噸集熱面積)。
3、2 全玻璃真空管產熱水量計算
單支管的采光面積(Aperture Area): 
外管內直徑(58-2×2)×有效長度(1800-80)= 92880mm²
南北豎放時的入射角修正系數:
全玻璃真空管豎放時,具有自動日跟蹤的功能。為了設計計算的方便,通過測試其入射角修正系數,來修正全玻璃真空管的日太陽曝輻量數值。經測試,其自動跟蹤可增加20%-50%的有效得熱量。為了計算方便,本設計取增加30%計算。
集熱器的效率曲線:
從效率曲線可以看出,全玻璃真空管集熱器的熱效率隨產熱水溫度與環境溫度的溫差與太陽輻照度的比值(tR- ta)/G的變化而變化。也就是說,要求的產熱水溫度越低,環境溫度越高,真空管的熱效率就越高;反之,則越低。全玻璃真空管的熱效率
 
根據這一性能指標,280m2太陽能系統夏季晴好天氣日產45-50℃熱水28噸左右;冬季晴好天氣產45-50℃熱水19.6噸左右,集熱器傾角為25度。       
3.3  真空太陽集熱管數量確定
共計布置集熱塊:20塊。
總的集熱面積:8.5m²×20塊=170m²。
真空管只數:120只×20塊=2400只。
  
4、關鍵設備與配件選型
4.1太陽集熱器在北方高寒地區使用。冬季結冰,但最低氣溫在零下20℃以上,考慮到全年使用,因此選擇真空管集熱器。
目前真空管集熱器分家用和工程用兩大類別,家用產品儲熱水箱和太陽能集熱管為一體結構,結構簡單,適合家庭或小面積工程使用;工程用集熱器沒有儲熱水箱,可根據現場情況任意串并聯,并根據采光面積大小合理配置1個水箱。系統運行便于控制且用水方便。
4.2  控制器
選用德國西門子公司生產的PLC可編程控制器,控制程序采用我公司研發的太陽能工程系統專用控制程序,功能強大,可實現任意功能的自動控制,可根據實際任意更改和升級控制程序,并可遠程監控。
4.3  水泵、電磁閥、管路
水泵選用低噪音耐高溫管道泵,電磁閥選用2W250-25~2W250-40型大口徑直開式無壓電磁閥,阻力小,密封性好。管路一般選用國標熱鍍鋅鋼管,外用5CM聚氨酯/橡塑保溫棉,中間纏瀝青布、外裹玻璃鋼布或彩鋼板,保溫效果好,美觀耐用。
 
4.4  集熱器支架
集熱器支架采用方鋼、角鋼、槽鋼.
4.5 系統安全
防風雪   系統支架為整體結構,并與樓面墻體固定。承重基礎做好防水。
防   凍   系統室外冷水和循環上水安裝有自限溫電伴熱帶,可保證冬季不凍。
防   雷   系統如在原建筑防雷區外,按相關標準做防雷設施。
防冰雹   系統配置的真空管可抗擊Φ2.5CM冰雹。
防漏電   采用漏電開關和接地雙重保護,確保用電安全。
防   垢    采用控制溫度及水循環的辦法盡量避免水垢產生
承   重    根據建筑結構情況,合理確定水箱承重方案。
5.太陽能系統加熱原理
 
1.儲熱系統:太陽能對集熱器內的水加熱,當集熱器頂部的溫度傳感器T1處溫度達到設定溫度,且儲熱水箱內溫度傳感器T3處溫度達到設定溫度時,打開電磁閥E1,利用自來水的壓力把集熱器內的熱水頂入儲熱水箱內,到T1小于設定溫度時關閉電磁閥E1。通過這樣一個不斷重復的過程把太陽的能量轉化成熱能;當儲熱水箱內水滿時,T1大于設定水溫時不打開電磁閥E1,而打開水泵P1,對儲熱水箱內水循環加熱;當儲熱水箱內水位低于下限水位時,打開電磁閥E2, 給儲熱水箱快速補水到設定水位;當儲熱水箱溫度低于設定溫度時,啟動電加熱,到設定溫度時停止;當集熱器底部的溫度傳感器T2低于5度時,啟動水泵P1,進行防凍循環,保證管道安全。
2.恒溫供水系統:為了實現24小時供熱水,我們設置一套恒溫供水系統。恒溫水箱利用電輔助系統保持恒溫水箱內的水恒溫,并作管路定溫循環,從而保證用戶24小時內一開就有熱水。
系統自動補水:當用戶用水,恒溫水箱水位下降,傳感器W2檢測到水位下降,此時P3和E3啟動,將儲熱水箱內的水抽到恒溫水箱內。
定溫管路循環:當供水管路中的水溫T5小于所設定的水溫,則管路電磁閥E4打開,將熱水管路中的低溫水放入儲熱水箱內。
 
控制系統的功能
集熱系統自動運行,并具備以下功能:
1.  水箱水位及各測溫點溫度采用數碼管顯示,設備(泵、電磁閥)運行狀態可見
2.  設備具備手動/自動切換功能。
3.  定溫出水功能:當水箱水量不滿時,T1溫度大于設定溫度,T3溫度也大于設定溫度時,打開電磁閥E1;當T1溫度低于設定溫度3度時,關閉電磁閥E1。
4.  溫差循環功能:水箱水滿后,當T1-T3 >7度時,啟動水泵P,開始循環,使水箱中的水升溫;當T1-T3<3度時,關閉P1。
5.6用熱水
如水箱與用水點淋浴噴頭較近,采用單管供水方式,保證打開淋浴噴頭很快就出熱水。如較遠,則增設一條循環管路,定時或定溫進行管路中的熱水循環。
5.7系統遠程監控
控制器配備的中文顯示器可放在2000米內的地方,顯示太陽能系統的水溫、水箱水溫及水量、各控制終端設備(如循環泵、電磁閥、輔助加熱等)的運行、故障信息等,并可使用顯示器的功能鍵控制終端設備的運行和設定各種變量值。 系統配備的控制器還預留有網絡接口,可以實現遠程計算機監控、數據存儲及程序升級。
 

有關技術說明
1.關于面積
本系統太陽能面積是根據用戶的要求,在充分考慮滿足使用水量、系統維護的方便性、安全、環保等技術與政策要求的前提下,兼顧建筑結構、總體布局合理、美觀的角度而確定的。
2.關于系統荷載問題
太陽能陣列(含管道、支架),每平方米平均荷載50KG/M2,一般要求屋面設計荷載150KG/M2,水箱必須設置于承重梁柱上,這一點,貴方在設計時必需充分考慮。
3.關于傾角的確定
要使系統年熱效率最高,必須盡可能在正午時集熱器采光面垂直于陽光,即集熱器傾角等于太陽天頂角,也就是當地緯度與赤緯角之和。根據唐山市的氣候和緯度條件,應使集熱器在冬季和春季能最大限度地采集太陽輻射能量,邯鄲地區集熱器傾角取25—40度最佳。
4. 消防保護說明
系統全部構件采用不燃或難燃材料制作,樓面工程布局保證消防通道順暢。
5. 風壓抗震性
系統結構設計時,按抗十二級臺風、抗震防裂度八度為標準。
6.環保性說明
系統水質在循環加熱過程中,大部分污泥雜物在重力作用下沉降在集熱器和保溫水箱底部,其主要是鈣、鎂沉淀物和污泥,定期排放對環境無任何影響。
 
 
6.售后服務及技術支持
1、公司以“優秀設計、優質工程、優良服務”為宗旨,不斷向用戶提供滿意的工程和服務。
2、實行跟蹤服務,定期到工程現場巡查,發現問題,及時處理。
3、我方承諾工程交工后,太陽能系統(支架、集熱器、水箱、管路系統)免費保修三年,循環泵、電磁閥、控制系統免費保修一年,終身維修(僅收工本費)。
4、太陽能熱水系統發生故障,電話無法解答時,保證在48小時內到達維修現場處理。
7.實施方案應具備哪些安裝條件
1.  樓頂有正常的水電供應和400平方米場地;
2.  屋頂承重(因為荷重點分布在承重墻上,每平米50公斤。所以一般不用考慮);
3.  集熱器安裝位置的東、西、南方向不應有擋光的建筑物或其他物體;

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