养殖池设计方案.docx
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养殖池设计方案
太阳能采暖系统方案
深圳康佳集团太阳能科技有限公司山东工程部
地址：
济南天桥区黄岗路15-5号
电话：
（0531）86762395
传真：
（0531）85550980
联系人：
E-mail：
Http：
//
第一部分系统设计方案
1、工程概况及用户要求
本项目为青岛市即墨田横海水养殖场，养殖池建筑采暖面积为：
200m2，现用1T燃煤锅炉解决加热问题，用户欲采用太阳能系统辅助加热养殖。
根据用户提供的情况，养殖池顶部的太阳能摆放面积大约为：
100m2。
2、设计方案简要说明
2.1设计依据
1、GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》
2、GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》
3、GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》
4、GB/T20095-2006《太阳热水系统性能评定规范》
5、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》
6、GB/T17581《真空管太阳集热器》
7、GB/T17049《全玻璃真空太阳集热管》
8、甲方提供的需求情况和要求
2.2太阳能系统原理说明
由于本建筑采暖面积为：
200m2，根据GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》，本建筑的采暖设计热负荷大约为：
650KW，根据用户提供的太阳能摆放面积，太阳能系统不能够满足本建筑的采暖热负荷，故本太阳能系统作为锅炉采暖系统的辅助热源。
太阳能系统需要设置一个蓄热水箱，太阳能系统采用温差循环加热系统，即当集热器内水温高于水箱水温时，控制器使循环水泵自动启动，将水箱内较低温度的水打入集热器，而将集热器内高于水箱温度的热水顶入贮热水箱；当集热器内水温不高于水箱水温时，控制器使循环水泵自动停止。
蓄热水箱内的水通过办事换热器和采暖系统的回水热交换，可以提高采暖的回水温度，当蓄热水箱内的水温高于采暖系统回水温度时，控制器自动启动换热循环泵，通过板式换热器对采暖系统回水进行加热，使回水温度升高，减小了锅炉的运行费用。
2.3方案要解决的重点问题
我们应科学设计太阳能热水采暖系统，使其达到合理、可靠、先进的目的，对该太阳能热水采暖系统设计方案应充分考虑以下因素：
1、系统设计应考虑充分利用太阳能源加热；
2、选择合理的系统运行方式，使太阳能系统处于高效的运行状态，并选用何种类型的太阳能集热器，直接关系到系统的造价、可靠性、使用效果等指标；
3、系统处在严寒地区，冬季寒冷结冰。
因此应充分考虑太阳能及管路的冬季防冻问题；
4、太阳能系统的摆放和布局方式应巧妙设计，以解决太阳能系统的布局与摆放应与周围的建筑物相协调问题；
5、太阳能系统应可靠、耐用、方便管理；
6、在保证工程质量和使用效果的前提下，尽可能降低工程造价，提高性价比；
2.4系统基本设计
本太阳能系统设计为锅炉采暖系统的辅助加热热源。
这种设计方案具有系统合理、可靠，并可以最大限度地利用太阳能，并最大限度地减少常规能源的使用量。
具体工作原理详见附后的原理图。
3、设计过程
3.1集热器类型选择
目前国内使用的太阳集热器类型主要有平板型太阳集热器、真空管太阳集热器、热管真空管太阳集热器、U形管真空管太阳集热器。
平板型太阳集热器在春、夏、秋三季使用时效率高，且可以承压运行，但保温性能不如真空管太阳集热器，适合在春、夏、秋三季使用；冬季使用时，需作特殊设计。
真空管集热器在-25℃的低温条件下，仍可产生热水，可一年四季使用，冬季利用太阳能的效率最高，但本身不能承压，存在炸管泄漏问题；热管集热器可在零下50℃条件下使用，能够承压运行，但热管冷凝端（加热端）表面积仅是真空管的百分之一，易结水垢，换热效果不如真空管，且使用效果直接受到热管本身质量和寿命的影响，部分热管出现质量下降和衰减问题，不容易被发现，且成本高；U形管真空管太阳集热器是在真空管的内壁插入了一根U形的铜管，利用传热介质在U形铜管内流动将真空管吸收太阳热能带走，因而可封闭带压循环，不存在炸管泄漏问题，但由于U形管怕冻，因此必须采用防冻液介质循环，成本相对也高。
根据北京地区的气候条件和各种集热器的特点进行选择，选型原则：
安全性、系统经济性综合考虑。
我们认为：
应选择全玻璃真空管太阳集热器比较合适，热效率高，经济实用，是目前国内市场（包括北京）普遍使用的产品。
NSQB47*1500*60S真空管集热器具有以下特点：
1、内胆：
304/2B食品级不锈钢
2、保温：
无氟聚氨酯发泡保温，保温性能好，绿色环保
3、外框：
茶色抗腐蚀铝合金型材,无光污染,美观
4、真空管密集式排列，单位长度集热管数量多，吸热快，效率高
5、可拆卸式标准模块，运输方便，组装快捷。
3.2太阳能集热器的数量
根据用户提供的建筑楼顶尺寸为：
42m*16m，可以摆放95块NS-QB47*1500*60型全玻璃真空管集热器，Ф47*1500真空管数量共计：
95块×60支/块=5700支。
3.3真空管集热器得热量的计算
3.3.1德州地区的太阳辐射资源
根据GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》查得德州市各月的气象参数如下：
表1德州地区全年各月水平面/当地纬度斜面上的月平均日太阳辐照量（MJ/㎡·d）
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
月平均室外气温℃
-1.4
1.1
7.6
15.2
21.8
26.3
27.4
26.2
21.7
15.8
7.9
1.1
水平面月平均日曝辐量MJ/M2·d
8.38
10.93
14.42
16.68
20.77
21.06
16.78
15.66
14.88
12.09
9.09
7.66
纬度斜面月平均日曝辐量MJ/M2·d
14.4
17.14
17.31
18.28
18.28
17.43
15.38
15.45
16.56
15.2
13.19
12.79
从表1可知：
不同斜面上的太阳辐照量是不同的，且随月份（季节）变化而变化。
本系统设计太阳集热器的倾角采用当地纬度，设计计算应选择纬度斜面的太阳辐射值。
本太阳能系统主要用于解决冬季采暖，因此太阳能系统设计按满足冬季需要设计。
3.3.2集热器的效率：
经有关检测机构测试，47*1500全玻璃真空管的效率曲线见下图。
全玻璃真空管集热器效率曲线
从效率曲线可以看出，全玻璃真空管集热器的热效率随产热水温度与环境温度的温差与太阳辐照度的比值（tR-ta）/G的变化而变化。
也就是说，要求的产热水温度越低，环境温度越高，真空管的热效率就越高；反之，则越低。
查GBJ19-87《采暖通风与空气调节设计规范》（2001年版）,德州地区的气象条件如下：
年平均温度：
12.9℃，冬季采暖期室外平均温度：
－0.8℃。
取冬季采暖期室外平均温度作为计算依据，即ta=－0.8℃。
已知G=800W/㎡，按回水温度取30℃，热水温度取50℃，则tm=（30℃+50℃）/2=40℃，由此可计算出水平坐标的数值x=（40℃+0.8℃）/800W/㎡=0.05㎡K/W。
查上图的太阳集热器效率曲线，当水平轴x=0.05㎡K/W时，热效率在0.52左右。
本设计中太阳集热器的热效率
取0.52。
3.3.3集热器的热量计算：
95块NS-QB47*1500*60型全玻璃真空管集热器热的热量为：
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
集热面积M2
589
纬度斜面月平均日曝辐量MJ/M2·d
14.4
17.14
17.31
18.28
18.28
17.43
15.38
15.45
16.56
15.2
13.19
12.79
日总得热量MJ/d
4410
5250
5302
5599
5599
5338
4711
4732
5072
4655
4040
3917
根据上表可以看出，采用我公司全玻璃真空管集热器，从11月到来年3月的需采暖期间，平均日得热量达到典型设计日建筑总耗热量的15%左右，节能效果显著。
3.4蓄热水箱的确定
3.4.1蓄热水箱材质的选择
采用现场焊接不锈钢保温水箱：
保温水箱特点：
1、款式新颖技术一流
由单元矩形成型板任意拼装焊接，具有同时代特征与漂亮的外观，对应配套选择灵活。
2、安全卫生经久耐用
整个系统为封闭式，不锈钢材料表面光滑，不易附生藻类，水中沉淀物亦清晰冲刷。
3、安装方便任意组合
采用单元矩形不锈钢成型板拼装焊接组成，可依据设备设置场所，任意组合成多边形、阶梯形、L形等形态各异的水箱。
4、选材优异防蚀抗裂
选用性能优异的奥氏体、铁素体、超低碳不锈钢板材拉伸压制，具有独特的耐腐蚀抗裂性能。
5、制作精良用途广泛
以精密的成型模具液压拉伸成型，单元矩形凹凸水箱板成型精度高，可广泛适用于宾馆、公寓、高楼、厂家的冷热水贮水箱，食品、医药、环保、化工行业的贮液容器。
6、保温优良、外形美观80mm厚聚胺酯发泡保温，外包镀锌彩板。
3.4.2蓄热水箱容积的确定
本太阳能系统蓄热水箱为热量交换水箱，蓄热水箱的容积为：
20m3。
3.5控制系统设计
控制系统为太阳能系统的大脑，控制系统的优劣决定着整个系统的先进与落后，我公司研发的该类型智能控制器和控制程序属国内领先，采用工业级CPU可编程电脑控制器，实现太阳能系统的全自动化、智能化，确保控制系统的可靠性，实现自动化运行，并具有可以根据用户的实际需要，任意修改控制程序，使太阳能系统实现真正意义上的全自动控制和智能化管理。
该控制器智能化程度高，升级方便，稳定可靠。
3.5.1控制系统的特点
1、采用德国西门子工业级可编程控制器，控制程序由我公司根据多年安装经验开发，实现系统全自动控制，无需专人管理，保证控制系统稳定、可靠、控制灵敏、抗干扰能力强；
2、控制程序将温度、时间、流量等参数巧妙融合，实现充分、优先利用太阳能，最大限度的减少辅助加热燃料的消耗；控制程序可任意更改升级，根据用户的要求或天气情况的变化，可以随时更改控制程序，简单方便，使系统始终贴切用户需求；
3、设有应急手动措施，保证系统在应急状态下能正常运行。
4、控制系统具有远程监控功能，可与用户计算机联网，实现全球范围内对系统的监控。
5、5.7寸彩色触摸屏显示和输入，控制和显示界面友好，参数设置方便，显示一目了然。
6、具有密码保护功能，防止误操作。
7、可动画显示系统示意图，实现系统运行模拟显示；并可动态显示温度和运行状态曲线及其他其他辅助信息。
8、具有太阳能热量自动累积计算功能,便于进行数据分析.
9、显示用户公司服务电话，服务联系方便。
3.5.2主要功能：
1、温差循环功能
2、水温显示功能
3、水箱水量定时检测自动补充功能。
4、手动功能。
5、采集值修正功能
6、密码保护功能
7、故障自检功能
8、液晶屏显示功能
9、太阳能系统各种保护功能
10、冬季自动启动电伴热带功能（管道防冻保护）
11、其它内部保护功能
3.5.3软件功能
太阳能温差循环加热：
在白天光照条件下，控制器使太阳能系统自动温差循环。
当太阳集热器水温高于蓄热水箱的水温一定数值时（一般3-15℃），控制系统自动启动太阳能循环水泵，将储热水箱内较低温度的水泵入太阳集热器进行加热，同时将太阳集热器内较高温度的热水顶入集水器，流回蓄热水箱。
通过使蓄热水池水温升高的方法储存集热器吸收的太阳能。
循环泵自动启动功能：
当太阳能蓄热水箱的温度高于采暖系统回水温度时，控制器使板式换热器的循环泵自动启动，连续不断的加热采暖系统的回水温度，当蓄热水箱的温度与采暖系统回水温度之间的温差减小到一定的范围后，循环泵自动停止。
故障运行：
太阳能控制器出现问题时，各输出设备均设有手动按钮，一旦控制器故障后可暂时采取人工运转，等待抢修。
水泵故障时，太阳能循环泵为一用一备，一台出现故障时可切换到另一台。
3.5.4控制器相关技术参数
外壳材料
ABS塑料
工作环境温度
0...40°C
显示
LCD
安装方式
壁挂
循环启动温差
∆T=0...30°C可自调系统默认15°C
控制范围
-9...+99°C
循环停止温差
5...20°C可自调，需低于循环启动温差，系统默认
防冻保护功能
有
输入
8路-32路输入
输出
8路-32路输出
电源电压
220...240VAC
尺寸
800×600×200
温度传感器型号
PT100
3.5.5控制器面板运行状态画面
系统运行模拟显示
触摸屏参数设定（密码保护）
运行状态曲线
3.6其它关键设备与配件选型
1、水泵：
采用格兰富水泵，寿命长，噪音低。
2、电磁阀：
选用大口径、直开式电磁阀，
阻力小，功率2W。
3、集热器支架：
采用方钢/角钢/槽钢等现场焊接，外做防腐处理。
4、太阳能管路：
采用国标镀锌钢管，外做聚氨酯保温。
3.7安全保护措施
防风雪系统支架为整体结构，并与地面基础固定。
防冻系统室外冷水和循环上水安装有自限温电伴热带，可保证冬季不冻。
防雷击系统如不在原建筑防雷设施防护区内，按相关标准做防雷设施。
防冰雹系统配置的真空管可抗击Φ2.5CM冰雹。
防漏电采用漏电开关和接地双重保护，确保用电安全。
防水垢采用控制温度及水循环的办法尽量减少水垢产生。
防渗漏严格按施工工艺要求做好防水防渗工序。
承重根据建筑结构情况，合理确定水箱承重方案。
第二部分工程报价
1、太阳能系统主要设备报价
报价单位:
深圳康佳集团太阳能科技有限公司山东工程部
单位:
元
序号
材料名称
规格型号
单位
数量
单价
金额
1
集热器模块
NSQB47*1500*60S-H
块
95
5000
475000
2
智能控制器
（含所有传热器）
控制柜
套
1
18000
18000
3
不锈钢保温水箱
20m3
个
1
60000
60000
4
太阳能循环泵
格兰富TP65-340/2
台
2
22500
45000
5
板式换热器
不锈钢9m2
台
1
12000
12000
6
循环水泵
格兰富TP50-120/2
台
2
18000
36000
合计
646000
注：
技术人员现场指导费200元/人·天。
第三部分公司简介及工程优势
深圳康佳集团太阳能科技有限公司热水工程
深圳康佳集团太阳能科技有限公司是应用太阳能科技成果转化、产业化的高新技术企业，是太阳能科技民用化的结晶，是面向宾馆、学校、工厂等行业，专注太阳能集热工程全面解决方案的专业化公司。
康佳公司的太阳能中央热水系统工程在热工专家高级工程师的带领下，利用其独有的专利技术，全玻璃真空太阳能集热管生产的强制对流换热式太阳能集热器为数十家宾馆、厂矿、浴池设计施工的太阳能供热水工程，使用效果十分理想，得到用户的一致好评！
在太阳能热利用领域里异军突起。
在新世纪里，公司所有同仁愿与各界朋友携手合作，共同开发利用太阳能这一潜力巨大的绿色自然能源，为社会创造更大效益。
强制对流换热式太阳能热水工程采用3.3高硼硅玻璃，磁控溅射选择性吸收镀漠涂层，热效率高，热失少，可以任意串并联，水箱与集热器分离，摆放更加灵活、方便，强制对流换热，热效率高，安全性好，便于自动控制，能与电辅热和锅炉任意配合，实现24小时全天候供热水。
工程特点：
1、适应能力强：
根据不同地域所处纬度不同选择合适倾角的集热器。
2、应用场合广：
从一般家庭到单位，企业、集团；从几十人、几百人到上
千人的洗浴均可使用，广泛适用于宾馆、学校、部队、工矿企业等，且能应用于大型游泳池等场所。
3、自动化程度高，自动电加热、自动循环以及自动保护（过热保护、漏电保护、无水保护、防冻循环等）。
4、经济实用：
一次性投资、终生受益。
5、环保节能：
无公害、无污染、节约能源、绿色环保。
康佳太阳能中央热水系统运行原理简介
太阳能中央热水系统是由集热器、保温水箱、控制系统、自动上水控制箱、循环泵、管路配件等有机组合而成的集热供水系统。
它是由集热器吸收太阳能辐射转换成热能，把冷水变成热水，由自动上水控制箱实现自动上水，并通过调节控制系统达到：
温差循环——提高集热效率；管道循环——打开水嘴即出热水；
定时定温电加热措施——恒温供热水；24小时恒温供水；
恒压供水（≤0.6Mpa）;防冻装置——冬季照常使用。
整个系统自动运行，使用安全，维护方便。
组合式结构，可根据用水量、安装场地、用户需求来进行灵活的排列组合。
保温水箱内设有电加热装置，根据用户需要和实际情况，电加热功率可以适当增减，满足阴雨天及冬季用热水的要求，实现光电互补，微电脑智能化控制，确保全天候供应足量的热水。
联集管式太阳能热水系统组成及基本功能
（一）联集管式热水系统是由联管式集热器阵列、储热水箱、辅助加热系统、智能控制系统、管道循环系统组合而成的。
可以通过控制部分与辅助加热设施配套使用，满足用户定时或全天候用水、定量或恒温等用水需求。
辅以防垢（磁化除垢）、防冻（防冻循环或管道自限温电辅助伴热）、防漏电（系统安全接地以及高灵敏度漏电保护开关）、防风（集热器反射板纵横向各间隔200mm空隙,且太阳能主体设备与建筑可靠连接）、防雷（金属钢架与建筑物避雷设施电气连接）等具体措施，确保系统可靠运行，用户安全使用。
（二）联集管式太阳能热水系统是可低承压运行的快速加热直流系统，可任意设定水温，与常规能源结合，24小时持续供热水。
系统全自动运行，日常使用不需任何手动操作，只需专人作简单维护。
联集管式太阳能热水系统采用新一代控制方法，实现计算机智能监控，性能可靠，使用方便，同时具有定温出水、循环加温、防冻控制、辅助加热等功能，实现全自动运行。
定温出水：
当水箱水位低于所设定的水位时，系统可实现定温出水运行，系统可实现定温出水运行。
当集热器中达到设定温度时，控制系统自动启动相应器件，靠自来水压力向集热器补进热水，并将集热器中热水顶进储热水箱。
当集热器中水温低与设定温度时，控制系统自动关闭相应器件，停止补进冷水，实现再一次的集热过程。
循环加热：
当温度或时间满足一定条件时可以自动启动循环加温功能，此时联集管式集热器与水箱形成循环，进一步提高储热水箱中的水温。
防冻控制：
当集热系统底部水温降到设定温度时，控制系统自动启动相应部件，或是启动管道防冻循环，或是启动管道自动电辅助伴热带，使系统中的水温保持一定温度，当水温高于相应设定温度时，系统自动关闭相应控制部件。
辅助加热：
利用工作之便常规能源（油、气、电）实现辅助能源外充，具体控制方法与常规能源一般运行方式相同。
系统安装必备条件
应有面积适宜、向阳面没有遮挡物、能充分得到日光照射的安装场地；安装场地应满足一定荷载条件（集热器部分平均荷载200㎏/㎡）；储热水箱需有专门的水箱间或安装基础，安装基础需有一定的承重能力；系统供水压力正常，屋面水压不低于0.1Mpa（1㎏/ｃ㎡），特殊情况下屋面水压应大于0.21Mpa（2㎏/ｃ㎡）。
建议应有常规能源的配合，通常采用油炉、燃气炉或电炉作为辅助能源，以保证各种气候条件下的热水供应。
辅助加热系统只在光照不足时使用，当水箱水温在设定时间低于设定温度时，控制器自动启动辅助加热功能，提高水箱水温，当水温升至设定温度时，自动停止加热。
同时系统具有最低水位控制，当低于设定水位时，热水箱会自动补进冷水，保证辅助加热不会干烧，也避免高峰用水时间出现断水现象。
此两项设置可保证热水系统持续的恒温供水（用电时需考虑一定的电力输入，用油、气时需考虑相应的安全消防设施）。
系统日常维护：
经常性的维护保养，对保持系统的集热性能，保持系统正常使用，延长使用寿命有着重要作用。
虽然联集管式太阳能热水系统运行稳定，日常维护简单，不需专职人员管理，但也一定要责任到人，不可疏忽大意，日常维护的项目：
经常巡视检查，作好运行记录，为设备检修提供备查资料；根据当地环境条件定期除尘，保证系统获得很好的集热效果；根据当地的水质和系统情况，定期清理系统中的水垢；根据当地的自然条件，做好系统钢结构支架的防锈修补；入冬前检查系统管路保温情况；及时更换系统中的漏气、破损的真空集热管；检查联集器与避雷处结合部位是否联接。
承接了多项重大太阳能工程项目的设计施工，经验丰富
1．承担2008奥运场馆----奥体中心英东游泳馆太阳能热水系统的设计施工
2．承担国家重点工程-----青藏铁路拉萨火车站站房太阳能采暖系统的设计施工
3．承担联合国UNF示范项目-----上海佘山天安别墅太阳能热水系统的设计施工
4．承担西藏军区边防部队营房太阳能采暖工程的设计施工
5．承担北京亦庄开发区文体中心游泳馆太阳能加热系统的设计施工
6．承担数百处学校、医院、宾馆、机关单位等各类太阳能热水系统的设计施工
太阳能工程产品和系统产品最齐全，可满足各类用户的需求
1.可生产平板、真空管、U型管、热管等所有类型的太阳能集热器
2.可生产1—5000m3太阳能工程用不锈钢保温水箱
3.可设计制作各种太阳能工程用智能控制柜
4.可设计安装各种类型的太阳能系统，满足各类用户的需求
5.可设计安装太阳能与建筑一体化系统，实现太阳能与建筑的完美结合
重质量，讲诚信，免用户后顾之忧
公司郑重承诺：
凡康佳太阳能山东工程部设计安装的太阳能工程，免费保修５年，终身维修。
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