太阳能热水设计专业方案.doc

设计方案
第一部分 技术方案
一、工程概况
工程位置：河北省廊坊市富士康公寓楼（一期）
工程概况：富士康公寓楼（一期）太阳能热水工程（三个相同公寓）
1#、1-1#公寓楼日需洗浴热水200吨
2#、2-2#公寓楼日需洗浴热水200吨
3#、3-3#公寓楼日需洗浴热水200吨
二、设计要求
1、系统产水量：太阳能热水系统为1#、2#、3#公寓楼提供洗浴热水均为200吨，每个公寓楼设四个系统。
2、产水温度：确保出水温度45℃以上。
3、供水方法：整年四季使用，全天候（或定时）供水。
4、集热器类型：全玻璃太阳能真空集热管集热器。
5、辅助热源：电力。
6、工程内容：太阳能热水系统采购及安装计。
三、设计依据
（一）、设计规范引用标准
1、GB/T18713-《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》
2、GB50015-《建筑给水排水设计规范》
3、GB/T17581-1998《真空管太阳集热器》
4、GB50017- 《钢结构设计规范》
5、GB50009- 《建筑结构荷载规范》
6、GB4272-92《设备及管道保温技术通则》
7、GB4706.1- 《家用和类似用途电器安全通用要求》
8、JB4088-1999《日用管状电热组件》
9、《室内用热水、热力供给设计规范》
10、GB50303-《建筑电气工程施工质量验收规范》
11、GB50258-1996《电气装置安装工程1KV及以下配线工程施工及验收规范》
12、GB50207-1994《屋面工程技术规范》
13、GBJ242-82《采暖和卫生工程施工及验收规范》
14、JBJ242-92《民用建筑电气设计规范》
15、GBJ93-86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》
16、GB/T10800-89《隔热用聚氨酯泡沫塑料》
17、GB/T12464.1-1998《焊接质量要求、金属材料熔化焊》
18、NY/514-《家用太阳热水器储水箱》
19、GB/T18708-《家用太阳热水系统热性能试验方法》
20、NY/T343-1998《家用太阳热水器技术条件》
21、NY/T6510-《家用太阳热水系统安装、运行维护技术规范》
22、NY/T513-《家用太阳热水器电辅助热源》
23、GB/T50364-《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》
24、GB/T123936-1991《太阳能热水用术语》
25、01SS105《常见小型仪表及特种阀门选择安装》
26、GB5749－85 《生活饮用水水质标准》
（二）、自然条件
工程所在地在河北省廊坊市，地理位置属太阳能资源较丰富地域，太阳能年辐射总量为5700MJ（兆焦）/m2左右，晴天年平均日照时数为2800小时以上，日照率50-70%，含有良好太阳能资源优势。华北地域太阳能月积累辐射量（单位：MJ/㎡）

（三）、“”牌太阳能集热器基础参数
1、集热器技术参数
序号
名 称
技术参数
序号
名 称
技术参数
1
真空管结构尺寸
φ=47mmL=1500mm
6
真空管热性能
吸收率≥92%，发射≤6% 热效率≥51%
2
真空管支数
56支
7
集热器结构尺寸
3140×2040×165
3
采光面积
6．4㎡
8
单组日产热水量
420L-430L
4
运行负荷（含支架）
41㎏/㎡
9
真空管置向
横向
5
单只管日产水量
7.5 L

2、真空管技术参数
①、采取干涉膜工艺,吸收比≥92%，散射率≤6%。
②、空晒性能参数Y≥254m²℃/KW
③、平均热损失≤0.52W/m²℃
④、真空度低于5.0×10 -3Pa/KW
⑤、闷晒太阳辐照量≤4.7MJ/㎡
⑤、材质为高硼硅3.3玻璃,
⑥、材质为3.3高硼硅玻璃。
⑦、抗直径25mm以下冰雹正面冲击。
⑧、确保真空管使用寿命。
（四）、该单位应提供基础条件
1.楼顶可供采光面积：满足使用。
2.水源：满足使用（压力不低于2.4Mpa）。
3.电源：电负载容量每栋楼不低于300kw。
4.辅助热源：利用电辅助加热。
三、 设计理念
（一）采取整合设计标准，从项目立项到施工设计整个过程，综合考虑用户建筑物、使用工况、集热器规格及性能参数、系统配置及运行方法、使用和维修、节能和安全、经济效益等原因，均应符合工程系统设计标准，以“用户满意”为目标。
（二）综合考虑现有建筑使用工况、集热器技术参数、系统配置、运行方法、使用和维修维护等原因，最大程度符合太阳能建筑一体化设计标准。
（三）努力争取使太阳能和常规能源最好组合，充足利用太阳能，千方百计降低运行成本，努力实现节能减排之目标。
（四）系统设计优异行、可靠性、耐久性等综合考虑，为甲方提供一套可靠太阳能热水系统洗浴设施，很好经济效益和社会效益，为用户在环境保护、节能、文明用水、洗浴档次等方面提供一套可靠硬件设施。
四、太阳能热水系统设计
本工程类型为“集中式太阳能热水系统”，关键特点是：集中集热，集中使用，恒压供水，全天开放。整体系统内容关键有以下七部分组成：
1、集热器部分
2、储热水箱部分
3、辅助加热部分
4、机泵管道循环部分
5、水处理部分
6、供水部分
7、智能化控制部分

（一）、集热器部分
1、热负荷确定依据公式：Q= M×(t2-t1)×C （MJ）
式中：Q—日需热量（ MJ）
M—日用水量 （㎏）
t2—热水终止温度 （℃）
t1—冷水初始温度 （℃）
C—水比热容
Q=00kg×(45℃-15℃)×4.187=25122MJ
2、集热面积确定
太阳能热水系统产水量和太阳辐照强度和日照时间及集热热器采光面积亲密相关，十二个月四季改变很大。所以本方案按年平均太阳能辐射量进行设计。据资料查得邢台市秋分日太阳辐射量为16.0MJ/，太阳能集热器效率为51%。
集热面积依据公式：

式中：—直接系统集热器采光面积（）
——日均用水量（）
——水比热(℃)
——储水箱内水终止温度，45℃
——储水箱内水初始温度，15℃
——当地集热器秋分日太阳能辐照量，16.0KJ/㎡
——太阳能确保率，70%
——集热器全日集热效率，取值为0.51
——管路及储水箱热损失率，0.25
计算所得1#、2#、3#楼系统集热面积均为：AC=2873㎡；
3、集热器选型及铺设安装

该系统拟选择本企业生产“”牌太阳能集热器。关键有真空管、联集箱、支架三部分组成：
（1）、真空管：真空管是太阳热利用关键技术元件，其质量优劣直接影响到集热效率高低。该工程所用真空管全部采取本企业生产“三高”真空管，其工艺选择铜-氮-铝溅射镀膜技术，在吸热管表面沉积高温选择性太阳能吸收膜，使太阳能吸收率比国家标准提升了3个百分点，由49%提升到51%；发射率降低了1个百分点，由6%降低到5%。由此被誉为“三高”真空管，即高热效、耐高寒、抗高晒。30㎜冰雹砸不坏，零下30℃冻不裂，空晒3年不脱膜，综合性能达成中国一流水平。

“三高”真空管
（2）、联集箱：有三部分组成。内胆选择SUS304/2B进口不锈钢板材，高频氩弧焊接，厚度为0.6㎜；外壳采取0.6㎜ 热镀锌板拉铆成型；保温层为50㎜聚氨酯整体高压发泡成型，闭孔率达成97%，保温性能良好。

联集箱
（3）、支架：太阳能热水系统支架及材料采取4#角钢，除锈刷防锈漆、银粉漆双层防腐处理。焊接符合国家标准（钢结构工程施工质量验收规范）GB50205要求。支架安装时在不影响承载力情况下选择有利于排水方法放置，在因为结构或其它原因造成不易排水时，采取合理排水方法确保排水通畅。焊缝外形均匀，焊缝和焊缝和钢材过渡平滑，焊渣和飞溅物立即清除洁净。
支架角度排间距严格按设计放置，前后排相互连接为一个整体，前排预后排支架和建筑物可靠固定满足抗风要求。支架在紧固前进行调整对角线尺寸偏差和东西两侧高度尺寸偏差尽可能缩小。支架整体达成美观、协调 ，钢度、强度、防腐性能满足要求。
（4）、集热器总配置：
型号：GYJR56-1
依据上述技术参数，系统设计总配置1#、2#、3#公寓楼集热器均为477组；采光面积2873m2；利用真空管26712支；春、夏、秋三个季节晴好天气日产45℃以上热水200吨，冬季在产水量不变情况下，水温可达成35℃以上。
（5）、集热器铺放安装：
①、集热器安装倾角和定位应符合设计要求，安装倾角误差为±3°。集热器应和建筑主体结构或集热器支架固定牢靠，预防滑脱且集热器支架要进行临时固定。真空集热器模块带选择性吸热涂层。
②、集热器排和排之间距离应符合设计要求，避免遮挡。
③、集热器联集管水箱、尾座固定在集热器支架上，并确保联集管水箱、尾座摆放整齐、一致、牢靠、无歪斜。
④、 真空管安装应符合以下要求：
a.真空管安装应在系统管道安装完成，含有通水条件后进行，真空管安装前，应将真空管联集管水箱内异物清除洁净；
b.真空管安装时，应采取润滑剂润滑，同一方向旋转安装；
c.真空管安装完后，硅胶密封圈应无扭曲变形；
d.真空管安装完后，真空管标识均在正上方；并使防尘圈贴紧联集管水箱外表面，确保防尘效果。
⑤、集热器水嘴之间应根据设计要求连接方法连接，且密封可靠，无泄漏，无扭曲变形。相邻两个联集管水箱接头间距符合设计要求，误差小于2 mm，径向误差小于2 mm。
⑥、集热器连接完成，应进行检漏试验。
⑦、嵌入屋面设置集热器和四面屋面应做好防水方法。
⑧、集热器之间连接管保温应在检漏试验合格后进行。
（6）、集热器防风
集热器和楼顶预埋件用槽钢可靠焊接，起到防风目标，可防10级大风。
（7）、避雷系统：支架最高处安避雷安装规范安装避雷装置，采取10#镀锌圆钢和支架、原有避雷网焊接、焊接长度为圆钢直径6倍。

（二）、 储热水箱部分
1、水箱制作工艺
（1）水箱内胆:采取SUS304-2B食品级不锈钢板材，板厚2.0㎜，内胆尺寸（详见图纸）。
（2）外壳采取0.5mm厚度不锈钢材质制作完成。
（3）保温层采取70mm聚氨酯发泡；水箱内部设有加强拉筋以确保强度，水箱外500×500人孔，便于水箱清洗及维修，水箱整体制作现场完成。外形美观，经久耐用，保温效果极佳，春秋季二十四小时降温小于5℃。

（三）辅助加热部分
众所周知，太阳能取之不尽，用之不竭。但因为太阳能特殊性，现在还不能处理全天候供给热水问题。阴雨天气或光照不足时，需要对应辅助热源才能满足热水需求。依据现有条件，确定采取电力作为辅助热源，即阴雨天气或设备故障下利用电辅加热，设备配置电加热管，每个热水系统功率为：300KW。(每楼分两个系统)
（四）机泵管道循环部分
1、水泵：系统采取中德“威乐”牌水泵，经验证实，该品牌水泵含有耐高温、低噪音、低功率、寿命长等特点，适合太阳能热水系统使用。

威乐水泵参数
型号
电压（V）
功率(W)
扬程（m）
流量(t/h)
口径(mm)
PH-041E
220
40
3.5
3.6
25
PH-251E
220
250
7.5
13.8
65
PH-401E
220
400
19.5
17.4
50
MHI-804
220
1500
41
12
40

2、管道管件：管道采取国家标准热镀锌管道及管件。
3、管道保温：为预防冬季管道冻堵，管道采取三项防护方法，一是采取40mm厚度聚乙烯管道保温，0.5㎜镀锌板外壳。二是加装8.5㎝电伴热带及冷点开关，当管道温度低于零度时，伴热带自动加热，高于4度时自动关闭。三是系统管道采取间歇循环技术，保持系统存水流动性。上述三项保温方法相互作用，确保管道在严寒冬季通畅无阻,正常循环，永不冻堵。
4、电磁阀：系统各部位采取浙江余姚“永创”牌铜质电磁阀。
5、手动阀门：采取优质铜阀门。
（五）水处理部分
实践证实，水垢是太阳能热水系统一大克星。为处理水垢对整体系统造成危害，确保集热效率，提升设备耐久性，本工程采取德国水处理技术，每个系统安装除垢阻垢处理装置，硅磷晶添加剂为韩国进口产品，水垢阻垢率达成80%以上，使用成本较低，每吨水仅为0.25元，水质经过卫生防疫部门检测检验，完全符合国家生活热水卫生标准。
（六）智能化控制部分
控制柜采取PA-3控制系统。
1、保温水箱水温、水位显示和水位设置
2、集热器水温显示
3、上水/停水控制：自动控制，手动控制
4、电加热控制：恒温控制、即时加热
5、防干烧：无水时自动停止电热
6、温差循环
7、定时定温管路循环
8、防冻循环
9、防冻电热
10、高温断续循环
11、联集管防冻循环
12、循环超时停止功效
13、漏电保护：在电源进线中设置了漏电断路器，当相线对地出现可动作漏电电流时，电源自动切断。

控制系统安装：
14、温度传感器定位和安装和被测部位有良好热接触，温度传感器进行良好保温。
15、集热器温度传感器安装在集热器出水口部位，经过盲管安装在集热器内部。
16、水箱温度传感器安装在盲管中。
17、控制系统中显示器，按说明书要求放置在适宜位置。
18、控制系统中全部传感线及控制线全部应穿在穿线管中，穿线管走向应横平坚直，可靠固定，全部线接头部位连接可靠、牢靠，并做好绝缘处理。
19、控制系统中显示、自动控制及手控制功效能够完整实现。
20、可实现爆管真空管声光电源自动切断并自动报警功效

智能控制柜

六、运行方法及工作原理：
1、工作原理：
本系统采取定温放水和温差循环相结合运行方法，最大程度利用太阳能。
1、无水补水;当水箱内水位低于1水位时，补水电磁阀打开开始补水，当达成2水位时电磁阀停止。
2、集热温差循环: 当集热器温度和集热水箱中水温温差≥5℃时，集热循环泵开启，将集热器中热水打进集热水箱中，当二者温差≤2℃时，循环泵停止；
3、温控补水：当集热水箱中水温高于设定值时，且水箱水位低于满水位时，上水电磁阀打开，补水到设定温度或水满停止。
4、辅助加热：若水箱有2水位，水温达不到洗浴水温，则开启水箱电加热，达成设定温度停止。
5、高温断续循环：当集热器温度高于95℃，且仅高于水箱温度2～10℃范围内时，集热循环泵每循环10分钟，停20分钟（防空晒炸管）；
6、防冻循环：冬季当集热管路中温度低于5℃时，集热循环泵开启进行循环，将水箱内热水打进集热器；当集热器管道温度升高至10℃时，系统控制关闭循环泵，以预防循环管路冻堵（冬季使用）；
7、防冻伴热：防冻伴热：当管道温度低于设定值下限，伴热带开启给管道加热，当管道温度高于设定值上限，防冻伴热停止。
8、定时定温管道循环：在设定时间段内，当用水管路水温低于设定温度5℃时，热水回水电磁阀开启，管道增压泵开启，将管道中冷水顶进水箱，水箱中热水进入管道，确保用水时打开即出热水，当用水管路中水温抵达设定温度时，热水电磁阀关闭，管道增压泵停止。
设 备 清 单
1#、1-1#公寓楼太阳能热水系统
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
生产厂家
1
全玻璃真空管
￠47-1500㎜
支
26712

2
集热器联箱
GYTJ40-1
套
477

3
尾托架
GYTJ47-20
套
954

4
硅胶密封圈
￠47
个
26712

5
挡风圈
￠47
个
26712

6
可调塑尾托
￠47
个
26712

7
支架
GY56-1
套
477

8
储热水箱
200T
吨
1

9
槽钢
8#
米
150

10
镀锌管道
DN25-50
米
2200

11
聚乙烯保温管
DN25-50
米
2200

12
循环泵

台
6

13
箱间泵

台
4

14
供水泵

台
8

15
电磁阀
ZQDF-1-40
个
20

16
阀门管件

批
1

17
归立精阻垢器

套
1

18
系统控制柜
CA-3
套
4

19
恒压控制柜
HYKZ-1
套
4

20
传感器
LM56
个
45

21
伴热带
8㎜
米
2200
芜湖科华
22
控制电缆

批
1
河北腾达
23
辅料

项
1