大型热管太阳能热水系统施工技术.docx
《大型热管太阳能热水系统施工技术.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大型热管太阳能热水系统施工技术.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
大型热管太阳能热水系统施工技术
大型热管太阳能热水系统施工
1前言
通过大型热管太阳能热水系统的对系统设计、系统施工、系统检测进行分析、总结、优化，提高系统安装质量和施工功效。
2特点
2.0.1系统的阐述热管太阳能系统的设计、施工、验收，为太阳能在热管方面的应用提供借鉴。
2.0.2便于系统施工、验收，提高设计施工质量，提供施工、验收资料。
2.0.3合理的系统施工设计，缩短工期，降低施工成本及后期的使用、维护成本。
3适用范围
3.0.1利用传热工质，集热循环系统为闭式强制循环系统，太阳能与常规能源结合。
3.0.2适用所有的热管太阳能系统的设计、施工、验收。
4工艺原理
太阳集热循环系统为闭式强制循环系统，太阳能与常规能源或者地源热泵结合，实现太阳能最大化的利用。
详见工艺流程图5.1。
5工艺流程及操作要点
5.0.1工艺流程
见工艺流程图5.1。
图5.1工艺流程图
5.0.2操作要点
1自动补水：
a、定水位补水：
当恒温水箱水位低于设定水位时，DDF1打开补水至设定水位停止；b、无水补水：
当检测到蓄热水箱中的水位为0级水位时，自动补水至2级水位。
2温差循环：
集热器与板式换热器之间介质循环，蓄热水箱与板式换热器之间水循环。
蓄热水箱加热循环：
集热器温度传感器T1-1和T1－2与蓄热水箱温度传感器T2-1比较，T1-1或T1－2温度高于T2-1温度10℃（温差可调）时，对应的循环泵P2和P4－a或P3和P4－c自动启动循环开始，当温差小于2℃（温差可调）时循环自动停止。
3两水箱间循环：
当蓄热水箱TK2水箱温度高于恒温水箱TK3水箱温度达到设定值10℃（温差可调）时，循环泵P5-a或P5-b启动，当温差达到停止时设定值2℃（温差可调），或Tk3水箱温度达到50℃（温度可调）时，循环泵P5-a或P5-b停止循环。
4辅助能源，电锅炉和地源热泵为辅助加热系统，用于加热恒温水箱，当恒温水箱水温低于50℃时，自动启动电锅炉将恒温水箱水加热到55℃时停止加热，如果用水量大，电锅炉加热不满足且水温≤45℃时同时启动地源热泵共同为恒温水箱加热。
5温差循环泵P一备一用，两台循环泵交替使用或定时交替，避免水泵长时间不运转而影响使用。
6自动补液：
当集热系统的压力小于0.30MPa（该数值可根据实际调整）时，启动注液泵，将储液箱内的液体补充到系统中，当系统压力大于0.35MPa（该数值可根据实际调整）时，注液泵自动停止工作。
（注：
注液泵的控制信号为地下室压力传感器信号）。
7恒温控制：
当恒温水箱的温度T3-1高于60℃时且水箱水不满时，电动阀DDF2自动开启为恒温水箱补水至温度T3-1降至55℃时或储水箱达到满水位时，电动阀DDF2自动关闭停止补水。
8防过热控制：
当集热器温度高于90℃且储热水箱水满并温度高于80℃时，系统启动散热器和循环泵P6－1以散热降低水箱水温。
6材料与设备
6.0.1主要材料选择
1采用全玻璃真空集热管：
1）材质为3.3高硼硅玻璃，符合抗冲击性能；
2）太阳吸收比α≥0.92；
3）半球发射比为ε≤0.07；
4）空晒系数≥240m2℃/kw；
5）平均热损失≤0.58W/（㎡℃）；
6）吸气剂镜面轴向长度消失率≤10％；
7）吸收涂层变浅区长度≤20mm
2热管集热器主要参数：
检验项目
性能指标
耐压
传热工质应无渗漏，承受0.6MPa的工作压力
刚度
将未加工质的集热器水平放置，将其任意一端抬高100mm，保持5min后复原，产品无损坏和明显变形。
强度
在集热器表面放置轻质垫板，再在垫板上均匀铺放一层干砂，每平方米干砂质量为100kg，产品无损坏和明显变形。
空晒
试验条件：
日平均环境温度ta≥8℃，集热器采光平面接受的太阳辐照量H≥17MJ/（㎡·d），集热器在阳光下空晒至少1d。
集热器无开裂、破损、变形或其他损坏。
热性能
集热器采光面上的总太阳辐照度应不小于700W/㎡，周围环境空气速度不应高于4m/s条件下，集热器的瞬时效率截距η0，a应不低于0.62；总热损系数U应不大于3.0W/（㎡·℃）。
6.0.2系统选择
1直接系统集热器总面积：
（6.0.2-1）
式中：
——直接系统集热器面积，㎡；
——日均用水量，kg；
——贮水箱内水的温度，℃；
——冷水初始水温，℃；
——水的定压比热容，4.18KJ/（㎏·℃）；
——当地集热器采光面上的年均日太阳辐照量，KJ/㎡
——太阳能保证率，无量纲，国标取值0.3～0.8；
——集热器全日集热效率，国标取值0.25～0.5；
——管路及储水箱热损失率，0.2；
2间接系统集热器总面积：
（6.0.2-2）
式中
——间接系统集热器总面积，㎡；
——集热器总损系数，W/（㎡·℃）；
采用真空管集热器，宜取1～2W/（㎡·℃），
——板式换热器传热系数，W/（㎡·℃）；
——板式换热器的换热面积，㎡；
7质量控制
7.0.1集热器安装
1集热器摆放面向正南或正南偏西5°。
2集热器安装倾角误差为±3°集热器应与建筑主体结构或集热器支架固定牢靠，防止滑脱且集热器支架要进行固定。
3集热器排与排之间的距离应符合设计要求，避免遮挡。
4集热器联集管水箱、尾座固定在集热器支架上，并确保集热器联集管水箱、尾座摆放整齐、一致、牢固、无歪斜。
5技术要求
1）集热器的相互连接应按集热器产品设计的连接方式连接。
2）安装真空管时，真空管与联箱的密封应按集热器产品设计的密封方式进行安装，具体操作应按产品说明书进行。
3）安装集热器时，应有不透明的物体遮盖真空管，直至通水后方可除去遮盖物。
4）将集热器按设计要求可靠地固定在支架上。
5）集热器之间的连接管应进行保温，保温层厚度不小于20mm；在寒冷地区运行的，其保温层应适当加厚。
对于真空管集热器，连接管的保温层厚度不应小于联箱的保温层厚度。
上述所有保温层厚度均不应超过其临界厚度。
6真空管安装应符合以下规定：
1）真空管的安装应在系统管道安装完毕，具备通水条件后进行，真空管安装前，应将真空管联集管水箱内的异物清除干净；
2）真空管安装完后，硅胶密封圈应无扭曲变形；
3）真空管安装完后，真空管标识均在正上方；并使防尘圈贴紧联集管水箱外表面，确保防尘效果。
7集热器水嘴之间应按照设计规定的连接方式连接，且密封可靠，无泄漏，无扭曲变形。
相邻两个联集管水箱接头间距符合设计要求，误差不大于2mm，径向误差不大于2mm。
8集热器连接完毕，应进行检漏试验。
9集热器与四周屋面应做好防水措施。
10集热器之间连接管的保温应在检漏试验合格后进行。
保温材料及其厚度应符合现行国家标准《工业设备及管道绝热工程质量检验评定标准》GB50185的要求。
7.0.2循环管道安装
1管道安装的整体要求
1）管路和零部件应选用与传热工质相容的材料，内壁不能发生腐蚀；应能承受系统的最高空晒温度、对于封闭系统，系统至少应能承受1.5倍的系统最大工作压力。
2）管路的坡向及坡度应按设计要求进行安装。
3）在系统管路通过混凝土板和墙壁时，要根据房屋结构合理安排管路，正确选择穿墙位置，并加装穿墙套管。
4）压力表、流量计等应安装在便于观察的地方，手动阀门应安装在容易操作的地方。
5）容易发生故障的设备及附件两端应采用法兰或活接头连接，以便维修更换。
6）管道支架应有足够的强度和刚度，起到支撑管道重量、防止管道下垂弯曲的作用使管道保持系统需要的循环及排泄坡度。
7）管道系统中固定支点设置的最大安装距离应符合下表的要求。
管路支点设置的最大安装（表7.0.2－1）
公称内径/mm
15
2O
25
32
40
50
最大距离/m
保温管路
1.5
2
2
2.5
3
3
不保温管路
2.5
3
3.5
4
4.5
5
8）管道直线距离较长时，应安装膨胀节，以补偿因温度变化产生的伸缩。
9）管道在支架上的固定，应在保温前进行。
7.0.3管道中其它主要附属设备（部件）的安装要求
1水泵安装
1）泵应按制造厂家的要求安装，并做好接地保护。
2）较大的泵应用螺栓固定在支架上，并做减振处理。
3）当泵的流量比设计值大时，应加旁路管道及手动阀进行流量调节。
4）泵在室外安装时应采用全封闭型或设有保护罩，在室内安装时应注意防潮。
2板式换热器安装
1）换热器的安装可参照有关安装规范或厂商说明。
2）换热器应与传热工质有较好的相容性，不会对水产生二次污染。
3）如果系统用在水硬度高的地区并且水温高于60C，换热器应有防垢措施或采取适当的清垢方法。
4）系统中的换热器一般应按逆流方式连接，储水箱内的单循环换热器位于高处的进口与系统高温管路相连，位于低处的出口与低温管路相连。
3膨胀罐安装
1）对于有膨胀罐的闭式间接系统，应检查管路系统的压力是否符合设计要求。
如果系统没有给定压力条件，系统压力宜至少高于静压（系统最高点离最底点的高度）0.05Mpa。
2）在间接系统中，如果用的是有膜膨胀罐，应检查膜的位置及其完整性。
3）间接系统的循环管路上应设膨胀罐。
闭式间接系统的循环管路上同时还应设有压力安全阀和压力表，从集热器到压力安全阀和膨胀罐之间的管路应是畅通的，不应设有单向阀和其他可关闭的阀门。
4电动阀门安装
1）电动（磁）阀安装前，应检查电动（磁）阀的型号是否与设计图纸相符合；
2）电动（磁）阀应水平安装在管路便于维修的位置，在其进水口前应安装闸板阀和过滤器，阀后加装调压作用明显的截止阀，以便于调整阀后压力。
电动（磁）阀两端应安装旁路管道及手动阀，当其发生故障时用手动阀工作。
3）电动（磁）阀安装方向应正确；
4）电动（磁）阀周围应留有足够维修空间；
5）电动（磁）阀接线应符合以下要求：
电动（磁）阀接线时，应按照电动（磁）阀接线图连接，并应连接接地保护线；接线盒内压线不得有外露毛刺，在保证不损伤电线的情况下，螺丝必须压紧，不得松动；接线盒外部应做好防水处理，接线盒外部导线必须做好二次防护处理（加装波纹管等）,防护层两端应做防水处理。
6）安装在室外的电动（磁）阀，应有妥当的防雨保护措施。
结冰地区必须采取妥当的防冻保护措施。
防冻保温防护层内壁应铺敷防火保护层（如铝板或彩钢板等），以防止保温材料着火；外壁应做防风防雨处理。
7.0.4电气控制安装
1系统的电气控制箱安装应符合GB50171规定的要求
2温控器应安放在电气控制箱内，其安装后的安全性应符合GB8877规定的要求
3温度传感器的定位和安装应保证与被测温部位有良好的热接触，温度传感器四周应进行良好的保温。
1）集热器温度传感器应安装在集热器内部，可插入液体集管中，或与吸热体表面紧密接触。
2）管路温度传感器可安装在浸入传热工质的盲管中或紧贴在管路的外壁上。
对于后一种情况，宜使用导热胶。
3）储水箱温度传感器可安装在盲管中或直接浸入储水箱中，也可紧贴在储水箱外壁并与储水箱壁有良好的热接触。
4导线布置、安装应符合GB50258规定的要求。
8安全措施
8.0.1高空作业安全措施
1认真落实“安全第一、预防为主”的安全生产方针。
2凡是进行高处作业施工的，应使用脚手架、平台、梯子、防护围栏、档脚板、安全带、安全网等。
作业前认真检查所用的安全设施是否牢固、可靠。
3凡从事高处作业人员应接受高处作业安全知识教育，特殊高处作业人员应持证上岗，上岗前应进行专门的安全技术交底。
采用新工艺、新技术、新材料和新设备的，应按规定对作业人员进行相关的安全技术教育。
4高处作业人员应经过体检，合格后方可上岗。
施工单位应为作业人员提供合格的安全帽、安全带等必备的个人安全防护用具，作业人员应按规定正确使用和佩戴。
5施工单位应按类别，有针对性的将各类安全警示标志悬挂于施工现场各相应部位，若夜间施工，应设红灯示警。
6高处作业使用的工具、材料严禁投掷，上下立体交叉作业确有需要时，中间须设隔离设施。
7高处作业应设置可靠扶梯，作业人员应沿着扶梯上下，不得沿着立杆与栏杆攀登。
8在雨天气应采取防滑措施，当风速在10.8m/s以上和雷电、暴雨、大雾等气候条件下，不得进行露天高处作业。
9高处作业上下设置联系信号或通讯装置，并指定专人负责。
10搭拆安全设施，须设警戒区、有专人防护。
11高处作业前，工程项目部应组织有关部门对安全防护措施进行验收，经验收合格后方可作业。
需要临时拆除或变动安全设施的，应经项目技术负责人审批签字，并组织有关部门验收，验收合格后方可实施。
12开工前向建设方提出申请，经批准后在建设方专职安全员代表的监督下进行作业，以确保安全。
13发现安全措施有隐患时，立即采取措施，消除隐患，必要时停止作业。
8.0.2用电安全措施
1临时用电三级用电原则即一级一漏一保护。
2接地装置必须可靠，不能采用金属燃气管道作自然接地体或接地线，螺纹钢、铝板不能作人工接地体。
要定期检查、检测。
3配电装置的电器配置与接线必须具备电源隔离、正常接通和分断、过载、短路、漏电保护功能（对于分配电箱漏保功能可不要求）。
4配电装置的箱（柜）门处均有名称、用途、分路标识，以防误操作。
配电装置均应配锁，并由专人负责开启和关闭上锁。
5电工和用电人员工作时，必须按规定穿戴绝缘、防护用品，使用绝缘工具。
6配电装置送电和停电时，必须严格遵循下列操作顺序：
送电顺序：
总配电箱（配电柜）-分配电箱-开关箱；停电顺序：
开关箱-分配电箱-总配电箱（配电柜）。
如遇发生人员触电或电气火灾的紧急情况，则允许就地、就近迅速切断电源。
7施工现场下班停止工作时，必须将班后不用的配电装置分闸断电并上锁。
班中停止作业1小时及以上时，相关动力开关箱应断电上锁。
暂时不用的配电装置也应断电上锁。
8装置必须按其正常工作位置安装牢固、稳定、端正。
固定式配电箱、开关箱的中心点与地面的垂直距离应为1.4～1.6米；移动式配电箱、开关箱的中心点与地面的垂直距离应为0.8～1.6米。
9配电箱、开关箱内的电气配置和接线严禁随意改动，并不得随意挂接其他用电设备。
10配电装置的漏电保护器应于每天首次使用时用试验按钮试跳一次，只有试跳正常才可继续使用。
11手持式电动工具的负荷线应采用耐气候型橡皮护套铜芯软电缆，并且不得有接头。
12外电防护应做到绝缘、屏护、安全距离。
8.0.3电气防火措施
1合理配置用电系统的短路、过载、漏电保护器，不得私自改动。
2在电气设备和线路周围不堆放并清除易燃易爆物和腐蚀介质或作阻燃隔离防护。
3不在电气设备周围使用火源，特别在变压器、发电机等场所严禁烟火，并设置禁止烟火标志。
4在电气设备相对集中的场所，如变电所、配电室、发电机等场所配置可扑灭电气火灾的灭火器材。
5定期进行电气防火知识宣传教育，提高各类人员电气防火意识和电气防火知识水平。
6定期防火检查，发现问题及时处理，不留任何隐患。
8.0.4焊接防护措施
1焊接工人须主管部门培训、考核合格，掌握操作技能和有关安全知识，发给操作证件，持证上岗作业。
否则不准上岗作业。
2焊接操作人员必须带防护手套、穿防护鞋和工作服，使用护目镜和面罩，严禁露天冒雨施焊。
高空危险处作业，需挂安全带，同时执行高空作业安全措施中有关规定。
3施焊前检查焊把及线路是否绝缘良好，焊接完毕要拉闸断电。
4焊接作业时需配置灭火器材，应有专人监护。
作业完毕要留有充分的时间观察，确认无引火点后方可离去。
5夜间工作或在黑暗处施焊应有足够的照明。
6施工现场须执行“用火证制度”，并要切实做到用火有措施，灭火有准备。
7焊接场地的要求：
作业场地的设备、工具、材料排列整齐；焊接场地保持必要的通道；焊接电缆线不能互相缠绕；焊工作业面足够、工作场地有良好的自然采光；焊接场地周围10米范围内易燃易爆物品清除干净。
8电焊机械应放置在防雨、干燥、通风良好的地方。
8.0.5雨季施工措施
1做好准备工作
1）及时了解天气情况,特别是大雨、雷电、台风的气象预报，随时掌握气象变化情况，提早做好预防工作。
2）保证工程质量和安全生产、必须切实做好思想上的教育、动员工作，有关防雨防风措施要落实到班组、个人。
3）怕雨、怕潮的原材料、构件和设备等应放在室内保存，或在室外设立坚实的基础堆放在较高处，用蓬布封盖严密。
2屋面工程
1）屋面工程应尽可能避开雨天，并安装好雨水施工。
2）屋面水电管路的预埋要尽快做好防水工作。
3）屋面太阳能集热器安装后要尽快加以固定牢固。
4）屋面的改造工程要做好防雨准备措施，准备足够的篷布以便及时封盖。
8.0.6防风施工措施
1集热器支架：
采用4#角钢热镀锌，拉杆采用3#角钢热镀锌，固定方式采用不锈钢膨胀螺栓固定，支架先开孔后镀锌，避免了隐患腐蚀点的产生，使得集热器固定更加牢固。
并且集热器角度低，真空管的管与管之间留有间隙，减少风阻。
2钢结构：
集热器与钢结构连接在一起，形成一个整体加大抗风载能力。
3集热器基础：
集热器基础的制作，增加了集热器的配重，使得集热器更加牢固拥有三重措施。
8.0.7防雪施工措施
针对北方气候特点，在设计集热器固定的同时考虑到雨雪天气的情况，因此在制作集热器基础的时候，特意把集热器基础加高，集热器基础一般在露出屋面300mm，这样有利于屋面的排水；集热器真空管与管之间的距离本身就具有防雪的功能，加上集热器基础的作用，对冬季防雨雪起到很好的效果。
8.0.7材料防护措施
1工程材料、设备的场内存放时要做到
1）材料类中的管材、板材在场内存放时要做到
预先作好平面规划，留出足够长、足够大的库棚或场地来存放此类材料；预先准备好管架和方木，使管材等不落地堆放，也不会滑落；钢管应分品种、型号、按塔形堆放。
堆放的钢管高度不得高于500mm。
2）管件、焊条、减振材料、水阀门、仪表等材料，进场存放应做到
存放在预先备好的库房内；近期不用的材料，在开箱点验后仍封箱保存；常用材料或无包装箱的部件应分品种、分规格整齐排列码放在材料架上，并应有明显的名称、规格、型号的标牌。
3）太阳能集热器、水泵、水箱、等进场存放应做到
存放在库棚内；近期不安装的设备，在开箱点验收后应封箱保存，封箱时要保护好包装箱的防雨隔潮层，设备箱堆放时设备不得受力；近期要安装的设备，应将包装箱内的仪表、工具、零星附件、配件等取出编号后单独保管，以免丢失。
设备主机应随箱运往安装地点，安装前才拆箱；无包装箱的设备应选择好受力平面，平衡地放在地面或台架面上，避免发生存放变形。
4）防腐、粘接材料和隔热保温等材料的存放应做到
设专门料库存放，库房门窗应严密，不漏雨水；应分类排放在库内货架上。
架间应有0.8m以上的安全通道；库内和门口应有干粉灭火器、干砂等消防设施。
9环保措施
9.0.1减少噪音措施：
1生产作业尽量向现场外部发展，减少现场施工作业地作业量或作业内容。
对于产生强噪声的成品、半成品的机械加工及制作，可以在工厂、车间内完成，减少因施工现场加工制作产生的噪声。
如木材、钢筋及其它金属材料的加工等，可以实现非现场作业。
2积极改进作业技术，采用先进设备与材料，降低作业噪声的产生量。
尽量选用低噪声或备有消声降噪声的施工机械。
施工现场的强噪声机械（如：
电锯、切割机等）可以设置作业棚，以减少强噪音的扩散。
3施工现场维护结构的全封闭技术，以及新型隔音围护的使用，可以大大降低施工作业噪声向外界的传播强度。
4居民区错开休息时间施工。
9.0.2降低环境污染措施：
1施工现场废水排放：
食堂污水禁止直接排放，应设置简易有效的隔油池，食堂污水经过隔油池后方可排放到市政污水管网，隔油池定期掏空。
2施工防止大气污染措施：
1）施工现场对施工区域进行封闭或隔离，并设置防尘装置；
2）施工过程中产生的垃圾，设定专有位置暂存，并及时清理；
3）石灰、白灰等易飞扬颗粒材料，放置于设定好的库房中；
4）对易起尘部位，定期洒水降尘；
10效益分析
10.0.1社会效益
1二氧化碳减排量:
（10.0.1-1）
—系统寿命期内二氧化碳减排量，kg
—标准煤热值，29.308MJ/kg
—系统寿命，15年
—常规能源水加热装置的效率，%
—碳排放因子
不同辅助设备的CO2减排量（表10.0.1-1）
辅助能源
煤
石油
天然气
电
碳排放因子
0.726
0.543
0.404
0.866
加热装置的效率
0.60
0.80
0.80
0.95
2节约标准煤量:
（10.0.1-2）
经计算得出寿命期内：
每平方集热器约节约标煤：
160Kg；
减少CO2排放：
400Kg；
节约SO2排放：
4Kg；
节约NOX排放：
2.08Kg；
节约粉尘排放0.58Kg
太阳能热水系统与各类常规能源锅炉社会效益对比（表10.0.1-2）
项目
太阳能系统
燃油锅炉
燃气锅炉
燃煤锅炉
电锅炉
能源或燃料种类
太阳能
柴油
天然气
工业煤
电
能源状况
取之不尽用之不竭
全球日趋紧缺
全球日趋紧缺
全球日趋紧缺
日趋紧缺
燃料价格变化趋势
免费使用
不断涨价
不断涨价
不断涨价
不断涨价
增容费
无
有
有
有
有
环保
环保、无污染
污染很严重
污染严重
污染非常严重
间接污染严重
噪音
噪声很小
震动、噪声大
有较小震动和噪声
震动大、噪声大
噪声很小
安全
安全
非常危险
非常危险
非常危险
危险
社会效益综合评价
非常好
一般
一般
差
较好
10.0.2经济效益
1太阳能热水系统的年节能量预评估。
太阳能热水系统节能效益的预评估是在系统设计完成后，根据太阳能热水系统形式、太阳集热器面积和太阳集热器性能参数、设计的集热器倾角及当地的气候条件，计算得出的年节能量。
直接系统年节能量：
（10.0.2-1）
式中
——太阳能热水系统的节能量，MJ；
——直接系统的太阳集热器面积，㎡；
——太阳集热器采光表面上的年总太阳辐照量，MJ/㎡；
——太阳集热器的年平均集热效率，%；
——管路和水箱的热损失率。
间接系统年节能量：
（10.0.2-2）
式中，
——直接系统的太阳集热器面积，㎡；
2太阳能热水系统的节能费用预评估。
太阳能热系统的节能费用预评估有两个指标：
一个是简单年节能费用——用于静态回收期计算；另一个是寿命期内的总节省费用——用于动态回收期计算。
1）太阳能热水系统的简单年节能费用
估算简单年节能费用的目的是提供一个比较简单的方法，让系统的使用者（业主）了解太阳能热水系统投入运行后所能节省的常规能源消耗费；在建设项目运作初期，让开发商了解太阳能热水系统的静态回收期，确定投资规模。
简单节能费用的计算：
（10.0.2-3）
式中
——太阳能热水系
升级会员 