太阳能采暖供热设计方案解读Word文档格式.docx

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项目名称：

青海省同德民族中学太阳能集中采暖、供水系统；

用水类型：

单位4200人生活热水和供暖

用水量：

70吨生活用水，160吨为供暖用水

用水方式：

采暖期内每周每人次40升洗浴（按700人计算）、每日每人次10升生活用水和提供45%采暖热能所需介质水。

采暖期外，每日每人次50升用水。

建筑类型：

平顶集热器设计倾角45度

2、设计标准

GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》

GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》2000版

GB50171－92《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》

GB50242－2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》

GB50303－2002《建筑电气工程施工质量验收规范》

GB50345－2004《屋面工程技术规范》

GB/T12936-91《太阳能热利用术语》

GB/T17581-1998《真空管太阳集热器》

GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

GBJ17-88《钢结构设计规范》

GB/T18708-2002《家用太阳热水系统设计热性能试验方法》

NY/T513-2002《家用太阳热水器电辅助热源》

NY/T514-2002《家用太阳热水器储水箱》

GB4272-92《设备及管道保温技术通则》

GBJ9-87《建筑载荷规范》

DB63/743－2008《青海省民用建筑太阳能热水系统应用技术规程》

3、设计气象参数依据

青海3000米以上的地区占全省总面积的90%以上。

因海拔高，大气稀薄，加之气候干燥，少雨，大气透明度好，日照时间长，太阳能资源丰富。

就全国说，仅次于西藏，属第二高值区。

年日照平均时数为2350—2976小时，日照百分率为53—80%。

太阳辐射强，多年太阳能总辐射量的年平均值为73万焦耳/平方厘米。

按28个气象台站测定的辐射量计，全省年接受的太阳能辐射量为66万焦耳/平方厘米。

年接受的太阳能折标煤1623亿吨合360万亿千瓦时，相当于龙羊峡电站年发电量的6万多倍

3.1青海同德县在青海省东部，年平均日照时数为2610小时，年平均日照时数为7.15小时，年辐射总量为5850—6350MJ/m2.a,日水平面辐射量高于14.5MJ/（㎡﹒d）。

3.2青海同德地区的地理纬度为35.15°

，东经100.35°

左右；

3.3青海同德地区全年自来水水温在4-17℃之间。

（设计取值5℃，春分时节）；

4、集热系统设计计算

4.1太阳能热水系统类型选择

太阳热水系统是利用太阳的光能转换为热水的装置，经过组装、调试，固定在某个场所，按指令运作的供热水设备。

根据用水量及用水特点，从满足用户用水需求、湿用舒适度、投入成本、运行过程控制，建议采用大唐世家二次换热式大面积太阳能热水系统。

热水系统由数台集热器、水箱、循环管道、热水泵及控制系统组成，其工作原理为：

采用二次换热式真空管集热器，利用专门设计的温差控制仪自动控制循环泵的开启，循环泵使水在集热器与水箱之间进行强迫循环，将集热器采集到的太阳光的热量不断地传递给水箱，从而使储水箱的水逐渐升温。

当阳光充足时，直接由太阳能集热器组供应热水。

根据工程系统原理，水箱自动上水至一定位置，停止上水，控制仪显示当前水位。

当集热器内与大水箱内温差大于某一设定值时（一般为7℃），水泵开始工作。

当集热器内与大水箱内温差小于某一设定值时（一般为3℃），水泵停止工作。

如需要恒温供水，当水箱内水温升高超过设定值1度时，电磁阀打开，自动加水——降温。

比设定值低1度时，电磁阀关闭，停止加水——加热循环——超温加水——降温……这样周而复始，水位不断提高，水箱放出的热水温度总是恒定的（在设定值上下）。

4.2大唐世家“二次换热式”供热系统原理图

4.2.1确定热水系统集热面积

根据用户基本条件及用户设计用水量70吨，水平面日平均辐射量14.5MJ/㎡，设计冷水水温为5℃（见下表），设计热水温度为55℃。

系统要求全年使用，太阳能保证率供水取70%，供暖取45%。

地区

地面水温度（℃）

地下水温度（℃）

黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北部分，宁夏偏东部分

4

6～10

北京、天津、山东全部，河北、山西、陕西的大部分，河北南部，甘肃、宁夏、辽宁的南部，青海偏东和江苏偏北的一小部分

10～15

上海、浙江全部，江西、安徽、江苏的大部分，福建北部，湖南、湖北东部，河南南部

5

15～20

广东、台湾全部，广西大部分，福建、云南的南部

20

7

根据国家标准GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》

若采用直接循环系统，集热面积为：

——直接系统集热器采光面积，㎡；

——日均用水量Kg；

70000

——储水箱内水的终止温度（用水温度）；

——水的定压比热容，4.18KJ/（㎏·

℃）；

——自来水的初始温度，5℃；

——集热器受热面上春分时节日辐照量，

——太阳能保证率，无量纲，按要求取0.7；

——集热器全日集热效率，无量纲，按国际经验取0.5；

——管路及储水箱热损失率（按最寒冷季节取值），无量纲,取0.2；

则：

Ac=1249平方米

4.2.2选择产品及数量

采用DTSJ-GC2-58/18/25产品，每组集热器面积为3.25m2需要的太阳能集热器单元数为384组，共9606支1.8m/φ58的真空管。

4.3产品参数

4.3.1真空管参数：

1.8米φ58

真空管所采用的玻璃为特硬高硼硅玻璃3.3，该种玻璃的透射率为0.91，抗冰雹能力为直径为25mm冰雹冲击不破损，真空管承压可达0.6MPa，吸收率≥0.94，真空度为5×

10-2Pa，反射率≤0.06，使用寿命为15年以上。

玻璃真空集热管的技术要求（依据GB/T17049-2005）

材料

要求

太阳透射比

玻璃管村采有硼硅玻璃3.3（Pyrex），管材透射比r≥0.89（AM1.5ISO9806-1：

1994）

结石

不大于1mm的结石不得密集，即10×

10mm范围内不得多于1个，整支管子上不得多于五个，结石周围不得有裂纹，大于1mm的结石不允许存在。

节瘤

不大于1.5mm的节瘤不得密集，即10×

10mm范围内不得多于2个，整支管子上，不大于2.5mm的结瘤不得多于5个，大于2.5mm的结瘤不允许存在。

太阳吸收比

α≥0.94（AM1.5）

半球发射比

εh≤0.07（80℃±

5℃）

空晒性能参数

太阳辐照度G≥800w/m2，环境温度8℃≤ta≤30℃，以空气为传热工质，空晒温度ts，空晒性能参数Y=（ts-ta）/G,≥200㎡℃/kw

闷晒太阳曝辐量

太阳辐照度G≥800w/m2，环境温度8℃≤ta≤30℃，以水为传热工质，初温不低于环境温度，闷晒至水温增加35℃所需太阳曝辐量H≤3MJ/m2

平均热损系数

≤0.70w/㎡℃

真空夹层内的气体压强

≤5×

10-4Pa

耐热冲击

承受不高于0℃的冰水混合体与不低于90℃热水交替反复冲击三次而不损坏

耐压

0.6MPa

抗机械冲击

承受直径为30mm的钢球，与高度450mm处自由落下，垂直撞击集热管中部而无损坏

外观

尺寸

明显变浅区

50mm

长度

从环状开口端至另一端玻璃管直径φ15mm处的距离，其长度允差应不大于长度标称尺寸L的±

0.5%

支承件

端正、不松动

变曲度

≤0.2%

不圆度

开口端10—30mm处，最大、最小径向尺寸之比≤1.02

封离

排气管封离部分长度S≤15mm

真空管组成及工作原理

真空管由内外玻璃、镀膜、真空夹层、吸气镜面等几个部分组成：

a）内外玻璃：

内玻璃管内存水，内玻璃管外壁为选择吸收镀膜，内外玻璃管中间为封闭的真空夹层，外玻璃管内壁下端有一段可吸收残余气体的吸气镜面。

b）镀膜层：

镀膜层吸收太阳热能，加热内玻璃管中的水，内管玻璃中的水通过对流方式把热量传递到真空管上方的水箱中，完成集热和传热过程。

c）真空夹层：

真空夹层作为保温隔层，防止热量散失，并且高真空也利于光线的透过，提高集热效率。

d）吸气镜.：

吸气镜面可吸收从外部大气向玻璃管晶体间渗透过的极少量气体，保持夹层的真空度。

4.3.2DTSJ-DC2-58/18/25工程集热器示意图

4.3.4集热器说明

集热器内胆

SUS304/2B不锈钢厚0.5㎜

集热器外壳

镀锌板厚0.5㎜

保温

聚氨脂整体发泡，厚35㎜

支架

角钢∠30×

30，外镀锌、静电粉末喷涂

集热器外形尺寸（mm）

2150×

1660×

1740

联集箱外形尺寸（mm）

190×

210

自重

＜117．5kg/单元

·

集热器内胆：

采用的SUS304/2B食品级不锈钢，壁厚0.5mm。

耐腐蚀性能好，使用寿命长（可使用15年以上），可使得放出的热水保证对人体无任何损伤。

集热器外壳采用彩色钢板，耐腐蚀性能好，不怕酸雨及含盐湿空气的腐蚀，抗氧化，永不上锈，保证使用寿命15年以上。

密封胶圈采用硅胶圈，无毒无味弹性好、密封可靠、耐高温、耐老化、寿命长。

采用静电粉末喷涂的角钢支架，此种材料强度极高、抗风能力强，坚固耐用。

采用内层先镀锌处理，外层再用纯聚酯塑粉材料静电喷涂的高科技特殊工艺处理。

使用两种表面处理工艺实行双层保护，可保证耐腐蚀性、抗氧化和耐紫外线老化性能好，寿命可达25年以上。

集热器内胆的焊接，采用电脑控制的全自动氩弧气体保护焊，可使焊缝成形良好，可使焊缝与板材材料性能一致，确保水箱良好的承压性能。

水箱球形端头采用日本进口的液压拉伸机拉伸，拉伸工艺良好。

保温：

集热器保温为整体发泡，水箱保温层厚度为35mm，保温性能好。

我公司产品采用美国进口电脑高压全自动聚氨酯发泡机发泡。

将进口的聚氨酯黑料与白料在高压喷枪出口处充分混合后，在外壳与内胆形成的空腔中，以高压喷射的方式充入并发泡，形成均匀细密且互相不连贯的气孔，保温性能极好。

紧固件采用国标不锈钢螺栓，连接可靠,耐腐蚀好、寿命长。

聚氨脂发泡材料参数:

参数

测试标准

详细指标（说明在任何条件下的指标）

密度（kg/m3）

GB6343－86

35.28

压缩强度（kpa）

GB8813－88

172.50

导热系数（w/mk）

GB10295-88

0.0193

闭孔率（％）

GB10799－89

95.10

尺寸稳定性

GB88113－88

　方向

条件

长度

宽度

厚度

平均值

-20º

Ｃ，24h

0.23

0.18

0.46

0.30

100º

Ｃ,24h

0.63

0.69

0.60

4.4集热器的布置

太阳能集热器按流量同程的原则并联布置成集热器阵列，见详图。

4.5储热水箱

储热水箱内胆采用SUS304食品级不锈钢板材焊接而成，寿命长，且使水质纯净；

外皮