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