生物质锅炉与太阳能洗浴热水工程设计

1、PAGE PAGE 8 太阳能生活热水洗浴系统设计方案文件设计单位：联系电话：地 址：H T T P ： 太阳能生活热水洗浴系统设计说明方案基本原则遵守国家相关法律、法规及太阳能、给排水、采暖和土建等专业的相关标准、规范。综合考虑产品、系统的技术先进性、运行可靠性、经济性、使用便利性和使用寿命等各方面因素，选择实用、经济的方案。依据工程图纸及现实条件，参考同类工程经验。设计说明21设计依据GB/T18713-2002太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB50015-2003建筑给水排水设计规范GB/T17581-1998真空管太阳集热器GB/T6424-1997太阳能集热器技术条件GB4

2、301-84太阳能集热器热性能试验方法GB50207-1994屋面工程技术规范Q/WJW01-2001不锈钢水箱GB/T4272-1992设备及管道保温技术通则GB50057-1994建筑物防雷设计规范GB/T15513-1995太阳能热水器吸热体、连接管及其配件秘用弹性材料的评价方法GBJ1788钢结构设计规范22设计方案主要考虑的几个问题鉴于该项目采用太阳能加电辅助能源热水系统用于洗浴使用的特点，我们认为，该方案设计应充分考虑用户单位的下列问题，科学设计太阳热水系统，使其达到合理、可靠、先进。（1）系统应保证全天供应热水，并考虑在高峰用水情况下，确保热水供应问题，循环供水方式打开淋浴头进出

3、热水。（2）系统应配置辅助电加热设施，以解决阴雨天或太阳能不足时的热水供应问题。（3）系统设计应考虑优先利用太阳能源加热热水；当太阳能不足时，再利用辅助能源补充热能，以达到环保和节能降耗的目的。（4）系统处在京津地区，冬季寒冷结冰。因此应充分考虑太阳能及管路的冬季防冬问题。（5）要综合考虑建筑设计，合理选择太阳能和其他主要设备的放置位置。（6）太阳能系统和换热水箱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, 并换热系统运行方便、安全.（7）变频全天供水，系统运行经济可靠。（8）太阳能系统和电辅助加热系统应可靠、耐用、方便管理。（9）在保证工程质量的前提下

4、，尽可能降低工程造价，提高工程的性价比。23系统基本设计 （1）根据京津地区冬季寒冷结冰的特点，选用抗冻性强、热效率高、安全可靠的热管真空管型集热器。（2）采用太阳能 +电辅助系统联合供热水的系统方案，并优先利用太阳能源。当阴雨天或太阳能不足时，用电辅助系统加热补充热水。这样可以确保热水供应的可靠性，并充分利用太阳能源，最大限度地减少用电量，降低运行费用。（3）太阳能系统设计为温差循环太阳热水系统，达到充分利用太阳能，系统集热效率高；电辅助加热采用温控方式作为太阳能热水系统辅助能源。（4）冬季采用自限温伴热带防止管路结冰冻坏。（6）供水承压供水，供水方式简单、方便.（7）采用工业级可编程电脑控

5、制器，实现太阳能和辅助加热系统的全自动化、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，使系统实现真正意义上的全自动控制和智能化管理。24用热水量及水箱容量根据GB 50015-2003建筑给水排水设计规范,按照每人每天60L/天计算,每天需要洗浴的人数为3人/家,则每家需要40水量为180L,每个家庭设计水箱容量200 L.2.5太阳集热器数量确定根据现场情况及摆放后的美观性和检修方便性。选择58*1800热管真空管,每个家庭共计 支58*1800热管真空管。轮廓总面积为1.75m2.太阳能热水系统计算书2.5、1 计算参数总括表水箱总容量（L

6、）真空管数量（支,58*1800）总计: 面积轮廓面积234 m2 2.5、2计算依据GB/T 18713-2002 太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB 50364-2005 民用建筑太阳能热水系统应用技术规范GB/T 20095-2006太阳热水系统性能评定规范GB 50015-2003 建筑给水排水设计规范GB/T 17581-1998 真空管太阳集热器GB/T 17049-2005 全玻璃真空太阳集热管用户要求和现有条件2.5、3系统主要设计参数计算（1）天津地区的太阳辐射资源查有关资料，天津地区全年各月水平面的月平均日太阳辐照量见下表。 表1 天津地区全年各月水平面/当地纬度

7、斜面上的月平均日太阳辐照量（MJ/d）月份123456789101112室外平均气温-4.6-2.24.513.119.82425.824.419.412.44.1-2.7水平面8.6810.5313.1315.1418.6919.6016.8716.1013.1711.308.827.78纬度斜面15.3617.3819.0418.7220.1218.9616.4916.6218.6317.4514.7713.84从上表可知：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采用横置集热器模块,可实现对太阳的季节跟踪，因此设计计算选择纬度斜面的太阳辐射值。太阳能

8、系统一般按年平均日太阳辐照量设计。因此查表1，取太阳集热器斜面（当地纬度斜面）年平均值16.15MJ/d作为设计值。 (2)天津地区热管真空管集热器的热效率经有关检测机构测试，真空管集热器的效率曲线见右图。从效率曲线可以看出，热管真空管集热器的热效率随tm（太阳集热器进出口平均温度）与ta（环境温度）的温差与太阳辐照度的比值（tm- 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),天津地区的气象条件如下：年平均温度：11.5，极端最高温度39.1，极端最低温度18.1。取年平

9、均温度作为计算依据，即ta=11.5。取G=600W/，根据天津地区情况，冷水温度取10，热水温度取40，则tm = (40+10)/2 = 25，由此可计算出天津地区水平坐标的数值x =(2511.5)/600 W/=0.0225 K/ W。查上图的太阳集热器效率曲线（三根曲线中中间的曲线为采光面积效率曲线），当水平轴x = 0.0225 K/ W时，热效率在0.78左右。因此，太阳集热器的采光面积热效率取0.78。 (3)每家真空管集热器的采光面积计算根据GB50364-2005民用建筑太阳热水系统应用技术规范,直接系统太阳集热器的采光面积可以按如下公式计算：式中： 直接系统太阳集热器的采

10、光面积，单位 日均用水量，单位kg。对于该太阳能系统，取180kg 水的定压比热容，单位 KJ/(kg)。应取4.186 KJ/(kg)。 贮水箱内水的终止温度，单位 。对于该太阳能系统，应取40 水的初始温度，单位 。对于该太阳能系统，应取10 太阳能保证率。最新的国家标准建议取0.30.8。这里取0.7 太阳集热器采光面的年均太阳辐照量，单位 KJ/。对于该太阳能系统，取16150 KJ/d 太阳集热器效率。此处取采光面积效率,取0.76 管路及贮水箱热损失。取0.1据上述数据计算如下：本工程:= 1.43 本面积为采光面积1.43. (4) 所需热管真空管集热器数量计算选用我公司生产的5

11、8*1800型热管真空管集热器，每块由58*1800真空管组成，为了减小太阳集热器风载荷和防止真空管被大雪裹抱，热管真空管太阳集热器底部不设置反光板。根据GB/T 17581-1998真空管太阳集热器国家标准的规定，单块太阳集热器的采光面积（Aperture Area）为： = 58mm14（1800-75） = 1.4/块 太阳集热器的采光面积 除去联集管和尾架遮挡部分外的真空管集热管长度 真空管罩玻璃管外径 太阳集热器真空管数量因此，需要58*1800*14型热管真空管集热器的数量为：集热器数: 1.43/1.4 1块 ,则每家58*1800*14型热管真空管集热器一套.由于热管真空管设计

12、在阳台位置，建筑阳台的位置为0.9米， 可以放置58*1800*11型热管真空管集热器，每块1.75m2。太阳能热水系统的节能保证率：11（根）/14（根）*100%=78.5%本项目共计923户住户，合计需要58*1800*14型热管太阳能923套，则热管太阳能面积为：923(户)*1.75（m2/户）=1615平米。2.6集热器摆放 A选型：选用热管真空管集热器，茶色铝合金外框，与屋面、建筑等色调协调，没有光污染。B位 置：根据建筑要求，集热器嵌入摆放在阳台上。C摆放方式：设计为横置摆放方式，铺于阳台上设计的钢支架上。详见集热器平面布置图。D支 架： 采用角钢在阳台上设计一整体支架，外刷草

13、绿色防腐防锈涂料。2.7.热水水箱设计A位 置：水箱在阳台设备间，满足250kg承重要求。B选 型：选择换热承压密闭水箱，水箱容量为200L。2.8. 太阳能循环泵设计A设计参数: 工作流量Q= 20-30kg/M2.h太阳能 根据现场情况及管路沿程阻力选取工作扬程B.品牌选择:德国威乐热水循环泵。C.具体型号见下表:型 号RL50-140技术参数扬程(m)15流量(t)40功率(KW)4 KW电压(AC,V)3802.9.电辅助能源设计辅加热功率设计计算原则:应按阴雨天完全靠电加热加热时计算计算参数：最长加热时间：3小时 冷水水温：10 热水水温：40 加热水量：180 由以上参数计算锅炉加

14、热功率为： P = CMT/ H860 = 1*180*(40-10)/3*860*0.9=2.32KW（设计电负荷为；2-4KW）式中： C：水的比热 1千卡/kg M： 加热水量 kg T: 加热温差 H：加热时间 小时 860：每KW加热每小时发热量 千卡：加热效率 90%2.10.系统管路设计 A. 管材选型:根据用户要求,选用热镀锌管B. 管径确定: 1.太阳能循环管: 80 2.自来上水管: 50 3.供水管道: DN80C连接方式：根据用户要求选用焊接连接方式;D管路保温： 采用5CM橡塑管保温，再缠玻璃丝布，外刷草绿色涂料。保温效果好，又与屋顶、集热器色调协调。211关键设备选

15、型介绍 1热管真空管简介热管真空太阳能集热管技术参数真空管结构热管真空管玻璃材料硼硅玻璃3.3材料硬度莫氏硬度7.2内管镀膜三靶干涉膜工艺太阳吸收比0.965(AM1.5)半球发射比h0.035(805)空晒性能参数230m20C/KW闷晒太阳辐照量H4.7MJ/ m2(35)真空集热管的平均热损系数ULT0.85W/( m2. )真空夹层内的气体压强P5. 0X 10 - 3Pa寿命15年以上系统产品介绍（1）太阳集热器选型与布置目前国内使用的太阳集热器类型主要有平板集热器、全玻璃真空管集热器、热管集热器。平板集热器不防冻，一般只在春、夏、秋三季使用；全玻璃真空管集热器在零下25条件下，仍可

16、产生热水，可一年四季使用，但冬季利用太阳能的效率较低，是目前普遍使用的产品；热管集热器可在零下50条件下使用，但其冷凝端（加热端）表面积仅是全玻璃真空管的百分之一，承压运行，换热效率高，安全可靠，适合在北方高寒地区使用。因此选择热管真空管集热器。我公司生产的工程用热管真空管集热器模块，已实现标准化、模块化，模块所有的复杂技术已在车间完成，现场安装只需简单拼接即可，方便快捷，美观大方。1）热管太阳能集热器内胆：无氧铜金属焊接制作保温：无氟聚氨酯发泡保温，保温性能好，绿色环保外框：茶色抗腐蚀铝合金型材,无光污染,美观热管真空管密集式排列：单位长度集热热管真空管数量多，吸热快，效率高集热器性能参数热

17、管型号热管数量保温材料许可压力接口外形尺寸58*180011支聚氨酯6kg/cm2Dg25*30900*2000（2）控制器选用本公司生产的可编程控制器，控制程序采用我公司研发的太阳能工程系统专用控制程序，功能强大，可实现任意功能的自动控制，可根据实际任意更改和升级控制程序，并可远程监控。控制器 我公司根据多年安装经验开发的专用程序 程序控制，灵敏准确 程序可任意更改升级六.系统原理61太阳能温差循环加热当进口控制器使太阳能系统自动温差循环控制。当太阳集热器水温高于储热水箱水温时，循环水泵自动启动，将储热水箱内较低温度的水泵入太阳集热器继续加热，同时将太阳集热器内较高温度的热水顶入储热水箱。如此，通过使储热水箱水温升高的方法储存太阳集热器吸收的太阳能。62储热水箱水温控制当由于循环散热等原因，使储热水箱的水温低于设定值时（一般应设定在4555之间），进口控制器会自动根据情况选择加热方式。当太阳能正常时，自动启动太阳能循环水泵，通过太阳能加热储热水箱内的水；当太阳能不足时，自动启动生物质锅炉加热，加热到设定温度，辅助加热自动停止。63用热水采用全天供热水方式，保证打开淋浴喷头很快就出热水。七.协商部分1、放置太阳能水箱设备间最好全封闭处理，水