太阳能集热器的设计与计算.doc

华扬公司工程计算举例：客户要求1)、项目名称：河南郑州太阳能集中热水工程；2）、用水类型：全天3）、用 水 量：3吨/天4）、用水方式：落水式5）、辅助能源：电加热设计气象参数依据1)、河南郑州在我国为二等太阳能辐照度地区。太阳辐射强度高，但总量大，年辐射总量为 16.41 MJ/m2.a。2)、郑州地理纬度为3443，东经11321左右；3)、郑州地区全年自来水水温在5-12之间。（设计取值8，春分时节）；确定总用水量 人均用水当量参照给排水设计规范,如下表：序号建筑物名称单位最高日用水定额(L)1住宅有自备热水供应和沐浴设备每人4080有集中热水供应和沐浴设备每日601002别墅每人每日701103单身职工宿舍、学生宿舍、招待所、设公用盥洗室每人每日2540设公用盥洗室、淋浴室每人每日4060设公用盥洗室、淋浴室、洗衣室每人每日5080设单独卫生间、公用洗衣室每人每日601004宾馆客房旅客每床位每日120160员工每人每日40505医院住院部 设公用盥洗室每床位每日60100 设公用盥洗室、淋浴室每床位每日70130 设单独卫生间每床位每日110200 医务人员每人每班70130门诊部、诊疗所每病人每次713疗养院、休养所住房部每床位每日1001606养老院每床位每日50707幼儿园、托儿所 有住宿每儿童每日2040 无住宿每儿童每日10158公共浴室 淋浴每顾客每次4060 淋浴、浴盆每顾客每次6080 桑拿浴（淋浴、按摩池）每顾客每次701009理发室、美容院每顾客每次101510洗衣房每千克干衣153011餐饮厅 营业餐厅每顾客每次1520 快餐店、职工及学生食堂每顾客每次710 酒吧、咖啡厅、茶座、卡拉OK房每顾客每次3812办公楼每人每班510选择初始水温：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4610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41015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51520广东、台湾全部，广西大部分，福建、云南的南部101520重庆、贵州全部，四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，陕西和甘肃秦岭以南地区，广西偏北的一小部分71520参照下表，采用设计冷水水温为8。集热面积计算将已知条件“用户设计用水量3吨，日平均辐射量16.41MJ/，设计热水温度为50，初始水温8。，太阳能保证率取0.5（系统要求全年使用）”等参数代入国家标准 GB 50364-2005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范中直接循环系统计算公式，集热面积为： 直接系统集热器采光面积，；日均用水量Kg；3000L储水箱内水的终止温度（用水温度）；50水的定压比热容，4.18 KJ/（）； 自来水的初始温度，8；集热器受热面上春分时节日辐照量，取16410KJ/m2太阳能保证率，无量纲，0.5；集热器全日集热效率，无量纲， 管路及储水箱热损失率（按最寒冷季节取值），无量纲, 取0.3；则： AcQWCW(tend- ti)f/JTcd(1-L) 3000 4.18 KJ/(50-8)50%16410 KJ/0.5(1-0.3)45.85选择用全玻璃管联箱横插直接循环集热器，直径47*1500/每组50支（集热面积5.41，配水量300-500L平均每只管带610L）9组，从而提供3T热水，（即取每只带水箱水6.7L水箱水的容积。）参数表真空管类型1.5米47“SANGAO”三靶镀膜真空管真空管数量50支/组联箱内胆SUS304-2B 不锈钢厚0.5联箱外壳镀锌板厚0.5联箱保温聚氨脂整体发泡，厚35支架角钢4040，镀锌、静电粉末喷涂支架倾角30度集热器外形尺寸（mm）330020001190 自重152 kg/单元玻璃真空集热管的技术参数（依据GB/T 17049-2005）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 r0.89（AM1.5 ISO9806-1：1994）结 石不大于1mm的结石不得密集，即1010mm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1010mm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0.94（AM1.5）半球发射比h0.07（805）空晒性能参数太阳辐照度G800w/m2，环境温度8ta30，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G800w/m2，环境温度8ta30，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H3MJ/m2平均热损系数0.70w/真空夹层内的气体压强510-4Pa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15mm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1030mm处，最大、最小径向尺寸之比1.02封 离排气管封离部分长度S15mm 集热器联箱联箱外壳选材：外壳采用优质彩钢板彩钢板具有优异的装饰性，成型性，抗腐蚀性，涂层附着力强，可长期保持色泽新颖。其具有钢板和有机材料两者的优点，既有钢板的机械强度和易成型的性能，又有有机材料良好的装饰性，耐腐蚀性，取得以钢代木，高效施工，节约能源，防止二次加工所带来的污染等良好的经济效益。联箱内胆选材：内胆选用优质食品级SUS304-2B不锈钢具备优良的强度，塑性，耐腐蚀性和焊接性，用薄不锈钢焊接的联箱既轻又强，在承压及非承压太阳能热水器中普遍使用。SUS304不锈钢为大多数正规太阳能厂家选用的材料，具有良好的耐蚀性，耐热性，低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性能好，无热处理硬化现象，无磁性。联箱保温部分：采用优质聚氨酯，全方位保温技术精选材质和工艺内胆采用食品级SUS304不锈钢，电脑氩弧双面保护焊接工艺，环缝自动对接氩弧焊，无晶间腐蚀，大大提高内胆寿命和保温绝热性能。无氟保温设计全方位立体保温，保温层采用优质聚氨酯，经全程高压恒温定量整体发泡而成，并通过特殊工艺控制实现精细化发泡，使材料达到黄金保温密度，留住更多热量。整体优化保温整机管路系统采用优化保温设计，对易散热的部位进行特殊强化处理，牢牢锁住热量。集热器支架 集热器支架经过十多道工序处理，抗紫外线粉末高温无尘静电喷涂工艺，表面更有镀锌层、磷化层和喷塑层三层防腐保护，耐酸、耐碱、隔水、隔油、防腐抗老化性能无与伦比，使用寿命达15年以上。 保温水箱水箱结构与用料按照国家建筑标准要求制作。水箱内采用SUS-304-2B食品级不锈钢板材，可达到饮用水标准；水箱保温采用5-8CM厚的聚氨酯发泡，可保证储热水箱保温。水箱外保温为整体聚氨酯发泡，且均匀一致，聚氨酯泡沫的导热系数在0.0180.022W(m)之间；外壳采用钢制材料，厚度不小于0.426mm,内外保温钢板间应设置骨架，电加热 集中供热系统选取内置式电加热管作为辅助加热设备。电加热管是在无缝金属管内（碳钢管、钛管、不锈钢管、铜管）装入电热丝，空隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成，再加工成用户所需要的各种型状。它具有结构简单，热效率高，机械强度好，对恶劣的环境有良好的适应性。它可用于各种液体和酸碱盐的加热，同时也适应低溶点的金属加热溶化（铅、锌、锡、巴氏合金），用户如需特殊规格可提供图纸专门设计加工。管路保温材料河北华美 橡塑保温管，黑色阻燃（B1级）高弹橡塑管，保温性能稳定.氧指数31。热水保温管厚度为50mm。 产品特点： a、低密度、密闭式气泡结构，导热系数很低。具有优良的绝热效果，可节省能源消耗。 b、密闭式气泡结构及致密的表皮，使水汽不易透过，且吸水率低。 c、富柔软性，施工安装极方便，且可省工省料。外观清洁雅致。d、适用温度范围广，自-40至105，耐候性良好，经久耐用。 e、独特的阻燃配方，使材料具有优良的防火阻燃效果。 阀门阀门：用以控制流体（液体、气体、气液或固液混合体）流量、压强和流向的装置。通常由阀体、阀盖、阀座、启闭件、驱动机构、密封和紧固件等组成。阀门的控制功能是依靠驱动机构或流体驱使启闭件升降、滑移、旋摆或回转以改变流道面积的大小来实现的。 宁波埃美柯阀门：公称压力：1.6MPa 工作介质：水、饱和蒸汽、轻微腐蚀性液体、直饮水 适用温度：-20t180 圆锥管螺纹符合ISO 7标准中的Rc螺纹 电磁阀电磁阀选用上海巨良直动式电磁阀，常闭型断电时呈关闭状态，当线圈通电时产生电磁力，使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀，介质呈通路；当线圈断电时电磁力消失，动铁芯在弹簧力的作用下复位，直接关闭阀口，介质不通。结构简单，动作可靠，在零压差和微真空下正常工作。二位二通常闭型电磁阀,断电关闭,通电打开；产品为系列化生产,体积小,流量大,适用范围广环境温度:065 介质温度: 0120 安装:按阀上所标流向箭头,为增强使用寿命和可靠性,最好线圈向上,水平安装电压:AC220V/ 50HZ10%允许波动 1625mm可选配德国NASS线圈密封件:可采用NBR、VITON、EPDM等多种,以适用于不同流体的开关控制. 江苏华扬 控制系统利用太阳能热水工程专用智能控制系统，对热水系统进行自动化控制，实现各种功能，达到自动控制的要求。l 采用单片机智能控制系统；l LED显示：集热器出水、进水水温，水箱水温、水位，定时时间、循环、防冻和上水指示；l 具备控制功能：1、上下限水位补水功能；：2、水箱加温循环；3、定温出水功能；4、水满转温差循环功能；5、防冻循环功能；控制器控制原理示意图6、循环启动辅助能源功能；7、定时启动辅助能源、手动加热、手动上水功能；8、用户管路恒温或定时循环功能（可选）；9、高、低水位报警；10、水箱高温报警。可通过电脑做远程终端控制：他通过数据收集系统可以在电脑上清晰观察到每个系统巡行状况。同时对所有系统进行有效监控。并且及时汇报运行状态和节能数据，同时在电脑上通过按键和调整以上控制功能中的各种温度、水位等参数。控制原理控制系统是太阳能热水系统的心脏，对最大限度利用太阳能、节约能源起决定性作用。智能型控制系统要求具有安全、可靠、耐用的特点。其工作原理如下：1、定温上水:当集热器出口水温T1达到设定值50时，定温上水电磁阀F1打开，系统自动将热水顶入集热水箱，当T1降至45时，F1关闭,系统再次进入集热状态。2、温差循环:当集热器不断产生热水使集热水箱达到最高水位h1后，定温上水电磁阀F1不再开启,系统自动比较集热器出口水温T1与集热水箱出口水温T2，当T1-T25时，集热循环泵自动开启温差循环，当T1-T22时，循环泵停止。3、快速补水:如果用水量较大集热器产水量不能满足要求，集热水箱水位不断下降至最低警戒水位h3时，快速补水电磁阀F2打开，系统快速补水，避免系统断水，F2流量按秒流量进行校核，当水箱上升至最小水位h2时，补水阀F2关闭，系统再次进入定温上水过程，h2与h3差值为系统设计秒流量510min用水量。4、自动辅助加热:当集热水箱内T4高于用户用水设定值时，热水由集热水箱供给各用户，辅助热泵不工作；当集热器水箱水温较低使得T4低于45时，辅助热泵自动启动进行加热，T4升至50时，停止加热，保证用户供水温度相对稳定。5、保温循环（建议用户加装）:用户供热管路设置供热循环泵，当热水回水管管路水温T5低于40时，供热泵自动启动，进行保温循环，当T4升至45时，停止循环，保证用户开水随开随用。6、防冻循环：当室外管路水温T3低于4时，集热循环泵自动启动进行防冻循环，T3升至6时，停止循环，保证室外管路冬季不发生冰冻危险。华扬太阳能控制器功能简介：a、水箱水位及各测温点采用液晶显示，设备（泵、电磁阀）运行状态可见，采用PLC可编程控制器，可同时控制多套系统运行；b、“自动+手动”运行模式，分3-4个时段供水，每个时段供水时间约2-5h；c、温差循环功能：储热水箱满后，当集热面出水温度大于储热水箱内温度10（可调）时，启动集热循环泵，开始循环，使储热水箱中的水升温；当两者的温差小于4三时，关闭集热循环泵；d、冬季防冻循环：冬天，当水箱内有水，集热器进水处温度低于3时，启动集热循环水泵，循环水防冻；当集热器进水处温度高于5时，关闭水泵。当水箱内无水，集热器进水处温度低于3时，启动上水电磁阀，顶水防冻；e、自动上水功能：当储热水箱水位低于设定的下限水位时，自动开启上水电磁阀，上水至设定上限水位时关闭电磁阀；f、定时加热功能：当实际时间到达设定时间且实际温度小于设定温度、恒温水箱中实际水位不低于30时，自动启动辅助热泵加热，待温度升到设定温度时停止辅助加热；g、手动加热功能：当水箱温度小于设定温度时，用户可以随时通过按手动加热按钮启动辅助热泵，当水箱内水温达到设定温度时自动停止。h、定时上水功能：当实际时间到达设定上水时间且实际水位低于设定上限水位的时候，自动启动上水功能，直到水位达到设定上限水位时停止；i、手动上水功能：当实际水位低于设定上限水位时按动手动上水按钮，将打开上水电磁阀自动上水，达到设定上限水位时自动停止。j、管路循环功能（回水循环）：如果用户用水的时间相对比较固定，可以在用水之前一段时间启动循环。通过功能键设定启动时间，当时间时间到达设定时间的时候，自动启动循环，当温度达到设定温度时停止循环。如果用户24小时供水，可以实现当管路中的水温低于水箱水温一定温度时进行管路循环，到温差达到设定值时停止循环（此项属于供水部分，用户可选用，需要另加一定的费用）；k、具备漏电保护、故障报警等安全措施。 电脑控制器 温度传感器 压力/液位传感器水泵太阳能系统温差循环泵1、品牌：德国威乐2、型号： PH-123E，输出功率为125W，全扬程为5米，最大排水量为11.4吨/小时。太阳能系统供水增压泵1、品牌：德国威乐2、型号： PH-101E，输出功率为100W，全扬程为5米，最大排水量为7.2吨/小时。其他：1 增设水泵电机防雨帽。2 管道支架为角钢支架，除锈后刷红丹漆二道，面漆二道。三、工程预算3吨华扬太阳能集热工程配置明细表序号名称规格（mm）数量单价（元）小计（元）备注循环系统1太阳能集热器HY-SZ1547/50型9组325029250华扬双翼对插式集热器2保温水箱3吨1只55005500内不锈钢外镀铝锌3智能控制柜HY-XA型(45KW)1套45004500江苏华扬4集热循环泵PH-123E1只850850德国威乐5供水增压泵PH-251E1只13501350德国威乐6补水电磁阀DN321只450450西安宇辉7回水电磁阀DN321只450450西安宇辉8电加热器9KW3个5001500南京伯克斯9小计43850管道辅材部件10电缆电源线及信号线VV系列RVV系列1批13001300津成电缆11集热器及水箱承重基础8#国标槽钢8根1951560国标12#国标槽钢2根260520国标12管道阀门及配件DN25- DN321批45004500浙江金州13保温及防护材料DN32- DN401批15001500国标14安装辅助材料国标1批10001000/15支架4#国标角钢75根705250国标16小计15630其它17吊装费/3吨150450/18运输费/3吨180540/19安装调试费/3吨12003600/20小计4590合计64070大写： 陆萬肆仟零柒拾水电要求：水压满足供应到热水器；电的要求：满足30KW的负载；屋面要求：屋面载荷需能够承受太阳能热水器的重量，屋面需做主水箱基础，供太阳能安装时安放水箱，具体位置根据建筑情况确定。四、工程管理施工组织1 集热工程安装及验收依据的标准及技术内容GB/T 18713-2002 太阳热水工程系计、安装及工程验收技术规范GB/T 17581-1998 真空管太阳集热GB/T 4272-1992 设备及管道GB/T 8175-1987 设备及管道保温设计导则2 施工组织管理本工程在施工前，施工人员应熟悉工程设计文件和房屋的结构，并配合用户做好屋面孔洞的预留及水路管线的布置，屋面防水层的处理保护等有关注意事项。在安装过程中严格按国家和行业有关标准及规范精心施工，精心组织检查验收，以优良的管理确保工程质量达到优良。在施工组织上，实行项目经理负责制，项目经理负责整个工程的技术、质量、安全及施工管理。施工的每个环节都有专业责任人负责，使工程施工管理科学化，规范化。为了使该工程能一次性达到优良等级，特制定以下管理规定：1、提供一流的太阳能热水器产品，由专业安装人员安装。按有关的标准规范完成工程施工，确保工程质量及进度符合合同的要求，按期向用户移交工程。2、工程施工前，先让安装人员熟读施工图纸，以保证工程严格地按设计图纸进行施工。3、负责施工现场的看守和保卫工作，确保工程、人身和财产不受伤害。4、保证施工现场清洁状况符合有关规定，做到文明施工。5、按用户要求做好施工现场及邻近建筑、设备及管线的保护工作。（焊接时应在焊接点做好保护，以防破坏屋面。）6、在工程施工的过程中，虚心和耐心地接受用户的监督、检查和反馈意见。融洽与用户的关系，树立华扬品牌形象。7、做好与土建单位的协调配合工作，共同做好工程，让用户满意。8、做好安全防护措施，高空作业系好安全带，戴好安全帽。并负责施工现场其它的安全工作。9、已竣工工程正式交付用户之前，负责已完工程的成品保护工作。10、工程竣工并经用户验收后，按规定要求，向用户提供产品合格证书、使用说明书等竣工资料，并为用户培训12名系统操作工。3 工程质量保证体系及质量标准为了确保工程质量，应从工程方案设计，到产品制造、安装全过程都纳入ISO9001质量保证体系，并设立由专业技术人员承担的工程项目负责人技术责任制，现场施工设立质量监督员。在施工过程中，严格按照合同内容、工期和安装质量要求进行施工安装，工程质量符合标准要求。 1、工程设计：工程合同签定后，工程部即派工程技术人员到现场实地勘察，根据用户要求和现场考察的实际情况进行工程设计并制定施工方案。 2、产品制造：符合国家、行业与企业标准GB/T 17049-97 全玻璃真空太阳集热管GB/T 17581-98 真空管太阳集热器 3、工程验收：严格按照国家标准GB/T 18713-2002太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范及华扬公司企业标准GCB-J001太阳能热水工程施工安装及验收技术要求（参照国家标准征求意见稿制定）、GCB-J002太阳能热水工程电气部分施工条例的要求进验收。 华扬公司工程质保体系网络图总 工 程 师工 程 部客户服务中心主管设计质量监督员安装队施工员 质 管 部项目经理、技术总监维修队五、 售后服务及承诺“把阳光献给社会，把温暖留给用户。”本公司本着此宗旨为用户服务，积极做好售后服务工作。本公司（集团）创办十九周年以来，已拥有一套完善的质量保证体系，并通过了ISO9001国际质量体系认证，其卓越的品质让你无后顾之忧。为方便用户，本公司实行三级售后服务体系，在全国各地均设立办事处。当系统运行出现故障时，本公司在接到用户通知后，将及时派人去现场排除故障。服务口号：一个电话，无牵无挂！服务承诺：身边的华扬 ，永远的服务！服务宗旨：优质、快捷、诚信，保证用户满意！服务方式：零距离接近，零距离服务。服务守则：123456服务守则，即一保证：保证用户满意二杜绝：杜绝用户二次投诉；杜绝弄虚作假三不分：不分用户在何处购买；不分是谁的责任；不分“三包”期内还是“三包”期外，必须先行服务，再作商谈四接受：接受所有用户咨询、投诉，不推委；接受用户监督；接受华扬驻外机构的管理；接受华扬公司的考核五不准：不准吸用户一支烟；不准收用户一份礼；不准损坏和弄脏用户一件物品；不准乱收服务费；不准与用户发生争执和纠纷六必须：必须统一着装；必须按预约时间上门；必须使用标准文明用语；必须携统一的垫布、盖布；必须向用户讲解使用方法和注意事项；必须认真清理安装现场服务流程： 免费设计：设计人员接受用户要求后，及时反馈咨询，为用户设计出最佳方案以供参考 。 及时排忧：在接到报修后，当地售后人员24小时到位，因当地售后人员无法解决的故障，总公司派工程师48小时内到位。 诚信服务：在工程洽谈过程中我方愿意向用户提供真实、准确的各类相关技术资料以供参考。工程合同签定后严格遵守合同内容，保质保量完成工程安装调试。 免费培训：工程安装人员安装完毕后，请用户验收签字，详细地向用户讲解使用方法及常见小故障的自我维修方法，培训一名热水系统维修人员，便于处理紧急故障。 存档建卡：服务中心对每一个工程建立档案，并随时提供咨询，定期进行回访，检查工程的运行情况，有问题及时处理。 免费保养：主机保修三年，配件、电子产品保修一年。在保修期内，非因用户使用不当造成的故障，华扬将提供免费服务，保修期外维修或保修期内因用户使用不当造成的维修，华扬只收取工本费。服务保证：先进的生产设备和一流的生产工艺、严格的物资采购、标准的管理体系是产品质量的有力保证：现代化的物流，专业化的运输队伍保证我们产品及时安全的到位，保障合同工期：经验丰富的安装队伍，工程师的现场指导监理是实现设计意图的保证，规范的服务体系、标准的施工工艺是工程施工的质量保证；良好的信誉、专业化的技术是我们实现长期服务的保证。 本公司郑重承诺，若到期更换真空管后主机还可再使用一个周期。实行三年保修，并终身享受快速维修服务。以下是我公司具体的保修范围：1、 真空管出现任何质量问题，3年内免费更换；2、 集热器出现漏水现象，3年免费维修；3、 热水箱出现漏水现象，3年免费维修；4、 支架变形无法正常使用，3年内免费更换；5、 本公司选用的管道配件、控制仪、电加热出现故障，保修1年。附件一 控制系统原理图 附件二 联集管式系统原理图太阳能热水系统设计安装验收标准与规范GB/T18713-2002 太阳能热水系统设计、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/T18708-2002 家用太阳热水系统设计热性能试验方法GBJ17-88 钢结构设计规范GBJ9-87 建筑载荷规范NY/T343-1998 家用太阳热水器技术条件NY/T514-2002 家用太阳热水器储水箱NY/T513-2002 家用太阳热水器电辅助热源GB4272-92 设备及管道保温技术通则GB4706.1-98 家用和类似用途电器的安全通用要求GB/T12936-91 太阳能热利用术语GB/T17049-1997 全玻璃太阳能真空管技术条件NY/T315-1997 全玻璃真空太阳能集热管GB/T15513-95 太阳能热水器吸热体、连接管及其配件所用弹性材料的评价方法 GB5750-1985 生活饮用水卫生标准检验方法NY/T651-2002 家用太阳热水系统安装运行、维护技术规范GB50057-94 建筑物防雷设计规范2000版GB50346-2005 民用建筑太阳热水系统应用技术规范