新太阳能热水系统建筑一体化的实践与思考Word下载.docx

1、下面我们介绍一下我们在工程设计和实践中的一些基本思路和做法。一、集热产品的选择集热器产品主要有全玻璃真空管式、热管式和U型管式、平板式几种。全玻璃真空管式，效率高，四季均可提供生活热水，但与平板式集热器相比，存在一定的安全隐患，即有可能发生爆管的问题。热管式效率高，系统较成熟，无安全隐患，但对水质要求较高，造价高。U型管式，热效率较高（与全玻璃真空管式相比稍低），无安全隐患，但系统不够成熟，造价较高。平板集热器整体性好，寿命长，故障少，安全隐患、成本造价低，由于采用排空防冻技术，从而很好的解决了平板集热器系统冬季不能使用的缺憾。同时平板集热器还具有以下优点：1 平板集热器无真空度要求，热性能稳

2、定，整体性好，使用寿命长。2 平板集热器系统中，水或工质在金属流道内流动，不接触玻璃盖板，不会出现因骤冷、骤热引起暴管导致系统瘫痪。 中国最大的资料库下载3 平板集热器可以实现紧凑式或无间隙安装，在生产热水的同时，还具有保温、隔热、遮光，防水的传统屋面功能，这就为取代部分或全部屋面构件提供了基础。4集热器形状结构可灵活设计，尺寸可与建筑材料的模数和建筑结构达到较好的相容性。5平板集热器承压性能好，可使系统运行稳定。综上所述，平板式太阳能集热器，在工程中应用时，通过对产品的进一步改进，其整体性、故障、寿命、投资等方面具有更大的优势。二、防水处理根据太阳能平板集热器坡度要求，我们将其与坡屋面结合设

3、计，嵌入南坡屋面并和瓦面相平，各种管线均为暗装（表面设可拆开挡板）与瓦屋面浑然一体。这种设计方案决定屋面防水成为技术关键。既要保证安装又要排水顺畅不漏雨。为此我们在屋面土建设计方面选择了盆槽式汛水方式解决。汛水表面敷设“自粘防水卷材”（自愈合）满足了瓦面交搭和设备安装点的防水要求。同时北京大气环境可吸入颗粒物较多，因此要经常对热板进行清洁维护。为方便人员在坡屋面上擦洗操作，设计中在屋脊处埋设钢管把杆（接入防雷系统）。在其上可钩挂软梯和人员安全带。太阳能集热板安装角度要求一般与北京纬度相同（40o）形成阁楼空间，本设计中加以利用，为顶层户型扩充了使用空间。本工程中使用的太阳能集热板有光滑平整的表

4、面。将其嵌入斜屋面后，为人们司空见惯的形式增加了靓点，丰富了天际线。三、集热器安装设计方案 在集热板与四周瓦的结合，及集热板之间的防水设计方面，我们采用了100%的结构防水设计方案。从而很好的解决了屋面防水的可靠性。四、热水系统设计1按系统形式划分可分为：（1） 分户式系统；（2） 集中式系统。分户式系统是最常见的系统形式，各家各户自成独立的系统，没有各户之间的流量分配问题，以及复杂的控制问题，安全隐患也比较好解决。但未考虑到各户之间使用的不平衡，不能够充分利用太阳能集热设施、对于整个小区来说系统规模庞大，利用率也较低，从而造价相对较高。集中式系统，目前国内采用的工程较少，而且主要集中在宾馆、

5、饭店等公共建筑，对于小区住宅尚无此范例。借鉴国内其他集中式太阳能系统实践经验，经计算论证，住宅小区集中利用太阳能解决生活热水问题是可行的。集中式系统，相对于分户式系统，有显著节约初投资、运行维护方便，使太阳能集热系统可以得到充分利用等优势。2 .太阳能热水系统设计计算 4.2.1基本参数 （1） 用水人数 404号楼共有住户21户，每户以2.8人计，用水人数共计约59人。（2） 用水定额（热水定额） 404号楼有集中热水供应和淋浴设备，每人每日用热水定额以60热水计算，取100L/人d。（3） 用水时间 24小时全日供应热水 4.2.2设计计算 （1） 设计小时耗热量的计算 式中：Qh设计小时

6、耗热量（W） m用水人数 qr热水用水定额（L/人d） Qh水的比热，c=4187（J/kg） tr热水温度，tr=60（） tL冷水温度，tL=10（） r热水密度（kg/L），r=0.983kg/L kh小时变化系数，kh5.12 Qh=71951（W） （2） 设计小时热水量 qrh设计小时热水量（L/h） h设计小时耗热量（W） tr设计热水温度（），tr=55（） tL设计冷水温度（），tL=10（） r热水密度（kg/L），r=0.986（kg/L） qrh=1394.32（L/h） （3） 全日供应热水系统的热水循环流量 qx全日供应热水的循环流量（L/h） Qs配水管道的热损失

7、（W），取设计耗热量的5% t配水管道的热水温度差（），取5 qx= 615.6（L/h） （4） 热水供水管的设计秒流量q（L/s） 计算最大用水时卫生器具给水当量平均出流概率 Uo生活给水管道的最大用水时卫生器具给水当量 平均出流概率（%） qr最高热水用水定额 m每户用水人数 kh热水小时变化系数 Ng每户设置的卫生器具给水当量数 T用水时数（h） 0.2 一个卫生器具，给水当量的额定流量（L/s） Uo0.012% 查建筑给水排水设计规范（GB500152003）得系统热水供水管的设计秒流量为q=2.51（L/s）。4.2.3 设备选取 （1） 蓄水箱 对于太阳能热水系统，由于受自然条

8、件（太阳辐射一天之内随时间变化）的限制，太阳能集热系统，不可能全天24小时满足设计小时用水量（qrh）的要求。为满足使用要求，根据实际情况，考虑蓄热水箱水量、太阳能集热板的功率和用户用水量之间的关系，设计水箱容量为4.5个最大小时用水量（qrh），则必能满足用水量的要求。水箱的有效容积vk4.5 qrh6.5m3。（2） 太阳能系统水泵选择：1） P1泵（太阳能集热系统给水泵） P1泵的流量即为系统设计热水量qrh1394.32（L/h） 扬程考虑到位置高度，沿程损失，局部损失以及配水最不利点所需的流出水头，取qrh0.25（MPa） 2） 热水系统循环泵 循环流量Qx615.6（L/h） 水

9、泵扬程，仅考虑循环水量通过配水管，回水管的水头损失，计算得：Hb0.10（MPa） 3） 系统给水变频泵组：给水系统采用变频装置：流量为热水供水管的设计秒流量q2.51（L/s） 扬程H0.28（MPa） （3） 容积式热交换器 1） 加热面积 容积式热交换器按系统最不利工况，即太阳能系统不工作时的条件确定。F水加热器的加热面积（m2） Qz制备热水所需的热量，即设计小时耗热量Qh（W） K传热系统数（W/m2）取K1500（W/m2由于水垢和热媒分布不均匀影响传热效率的系数，取0.8 tj热媒与加热水的计算温度差（） = tmc、tmz热媒的初温和终温 tc、tz被加热水的初温和终温 cr热

10、水供应系统的热损失系数，取cr1.15 Fjr=1.84m2 2）贮水容积 容积式热交换器贮存保证系统用户45min设计小时耗热量，即 3） 热媒耗量 Q-热媒耗量 C-热水的比热，C=4187（j/kgTmz、Tmc热媒的初温、终温 G=0.79（kg/s） 4.3 太阳能集热板面积的确定 1） 方案一：按厂家提供的集热板产水量（春秋季产水量80L/m2d）计算。考虑降低初投资的因素，选择集热板的面积时，其设计人均水量按75L/人d标准，剩下不足部分由辅助热源满足。所以集热板日产水量应为4.5个最大小时热水用量（qrh）的75%计，即4.5qrh0.754705 L/d。需太阳能集热板的面积

11、58.8m2，平板太阳能集热器（1.0m2.0m0.08m）的单板为2.0m2，故需太阳能集热板30片。2） 按太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范 GB/T 187132002附录A计算。Ac直接系统集热器采光面积，m2 Qw均用水量，5900kg Cw水的定压比热容4.18 （KJ/kgtend储水箱内水的终止温度，50 ti 水的初始温度，15 f 太阳台保证率50% Jr 当地春分或秋分所在地集热器受热面上月均辐照量，17900KJ/m2 cd 集热器全日集热效率50% c 管道及储水箱热损失率20% Ac60m2 需平板太阳能集热器30片。3） 通过上述两种方法的计算结果表明，本

12、工程采用1.02.00.08m平板式太阳能集热器30片是适宜的。4.4系统控制说明 1. 初始正常状态时，F1关、P1停、F2关、F3关、F4开。2. 当水位HH1，T2Tmax，T1T2+Tk时，P1启动循环加热至T1T2+Tg时停。3. 当水位HH1，T2Tmax，T1T2+Tk时，F1开补水至H1时关，P1启动循环加热至T1T2+Tg时停。4. 当水位H2HH1，T2Tmax，T1T2+Tk时，P1启动循环加热至T1T2+Tg时停。5. 当水位HH2，T2Tmax，T1T2+Tk时，F1开补水至H2关，P1启动循环加热至T1T2+Tg时停。6. 当水位HH2，T1T2+Tk时，F1开补水

13、至H2关。7. 当T345时，F2开提供外网一次热水换热至T355关。8. 当太阳热水系统维修时，F3开、F4关提供外网二次热水。注：Tmax60，Tk20，Tg12。H2水位保证系统用户45min的用水量。H1水位保证系统用户4h用水量。容积式热交换器保证系统用户45min的设计小时耗热量。通过本工程的设计，我们感到要真正做到太阳能与建筑一体化，没有房地产商、建筑设计院的参与其结果是不容乐观的。我们真诚希望有更多的房地产开发商、建筑设计院积极参与到这一行列中来，共同推动绿色能源运用的发展，开创我国建筑节能的美好未来！家用太阳热水系统技术条件自2003年10月1日实施。现将家用太阳热水系统技术条件中的技术要求摘录如下，供读者参考。6技术要求6.1技术要求内容家用太