太阳能采暖供热设计方案.doc

太阳能采暖供热设计方案

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2020年4月19日
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青海25所学校
太阳能集中采暖、供水系统
（以青海省同德民族中学为例）

设
计
方
案

方案设计单位：青海大唐世家新能源有限公司
日 期： 5月6日

目 录
一、工程设计
二、工程造价
三、施工方案及组织管理
四、系统投资经济评估
五、售后服务及承诺
六、企业简介
七， 系统防雷及抗风措施
八、资质证书
附件一，近年来主要工程业绩
附件二，青海省25所所学校报价

一，工程设计
1、项目概况
项目名称：青海省同德民族中学太阳能集中采暖、供水系统；
用水类型：单位4200人生活热水和供暖
用 水 量：70吨生活用水，160吨为供暖用水
用水方式：采暖期内每周每人次40升洗浴（按700人计算）、每日每人次10升生活用水和提供45%采暖热能所需介质水。采暖期外，每日每人次50升用水。
建筑类型：平顶 集热器设计倾角45度
2、设计标准
GB50015- 《建筑给水排水设计规范》
GB50057-1994 《建筑物防雷设计规范》
GB 50171－92 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》
GB50242－ 《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 》
GB50303－ 《建筑电气工程施工质量验收规范 》
GB 50345－ 《屋面工程技术规范 》
GB/T12936-91 《太阳能热利用术语》
GB/T17581-1998 《真空管太阳集热器》
GB/T18713- 《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》
GBJ17-88 《钢结构设计规范》
GB/T18708- 《家用太阳热水系统设计热性能试验方法》
NY/T513- 《家用太阳热水器电辅助热源》
NY/T514- 《家用太阳热水器储水箱》
GB4272-92 《设备及管道保温技术通则》
GBJ9-87 《建筑载荷规范》
DB63/743－ 《青海省民用建筑太阳能热水系统应用技术规程》

3、设计气象参数依据
青海3000米以上的地区占全省总面积的90%以上。因海拔高，大气稀薄，加之气候干燥，少雨，大气透明度好，日照时间长，太阳能资源丰富。就全国说，仅次于西藏，属第二高值区。年日照平均时数为2350—2976小时，日照百分率为53—80%。太阳辐射强，多年太阳能总辐射量的年平均值为73万焦耳/平方厘米。按28个气象台站测定的辐射量计，全省年接受的太阳能辐射量为66万焦耳/平方厘米。年接受的太阳能折标煤1623亿吨合360万亿千瓦时，相当于龙羊峡电站年发电量的6万多倍
3.1 青海同德县在青海省东部，年平均日照时数为2610小时，年平均日照时数为7.15小时，年辐射总量为5850—6350 MJ/m2.a,日水平面辐射量高于14.5 MJ/（㎡﹒d）。
3.2 青海同德地区的地理纬度为35.15°，东经100.35°左右；
3.3 青海同德地区全年自来水水温在4-17℃之间。（设计取值5℃，春分时节）；
4、集热系统设计计算
4.1 太阳能热水系统类型选择
太阳热水系统是利用太阳的光能转换为热水的装置，经过组装、调试，固定在某个场所，按指令运作的供热水设备。根据用水量及用水特点，从满足用户用水需求、湿用舒适度、投入成本、运行过程控制，建议采用大唐世家二次换热式大面积太阳能热水系统。热水系统由数台集热器、水箱、循环管道、热水泵及控制系统组成，其工作原理为：采用二次换热式真空管集热器，利用专门设计的温差控制仪自动控制循环泵的开启，循环泵使水在集热器与水箱之间进行强迫循环，将集热器采集到的太阳光的热量不断地传递给水箱，从而使储水箱的水逐渐升温。
当阳光充分时，直接由太阳能集热器组供应热水。根据工程系统原理，水箱自动上水至一定位置，停止上水，控制仪显示当前水位。当集热器内与大水箱内温差大于某一设定值时（一般为7℃），水泵开始工作。当集热器内与大水箱内温差小于某一设定值时（一般为3℃），水泵停止工作。如需要恒温供水，当水箱内水温升高超过设定值1度时，电磁阀打开，自动加水——降温。比设定值低1度时，电磁阀关闭，停止加水——加热循环——超温加水——降温……这样周而复始，水位不断提高，水箱放出的热水温度总是恒定的（在设定值上下）。

4.2 大唐世家“二次换热式”供热系统原理图
联箱
连接管

4.2.1 确定热水系统集热面积
根据用户基本条件及用户设计用水量70吨，水平面日平均辐射量14.5MJ/㎡，设计冷水水温为5℃（见下表），设计热水温度为55℃。系统要求全年使用，太阳能保证率供水取70%，供暖取45%。
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
4
6～10
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
4
10～15
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
5
15～20
广东、台湾全部，广西大部分，福建、云南的南部
10～15
20
广东、台湾全部，广西大部分，福建、云南的南部
7
15～20
根据国家标准 GB 50364- 《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》
若采用直接循环系统，集热面积为：

——直接系统集热器采光面积，㎡；
——日均用水量Kg；70000
——储水箱内水的终止温度（用水温度）；
——水的定压比热容，4.18 KJ/（㎏·℃）；
—— 自来水的初始温度，5℃；
——集热器受热面上春分时节日辐照量，
——太阳能保证率，无量纲，按要求取0.7；
——集热器全日集热效率，无量纲，按国际经验取0.5；
——管路及储水箱热损失率（按最寒冷季节取值），无量纲, 取0.2；
则： Ac=1249平方米
4.2.2选择产品及数量
采用DTSJ-GC2-58/18/25 产品，每组集热器面积为3.25m2需要的太阳能集热器单元数为384组，共 9606支1.8m/φ58的真空管。
4.3 产品参数
4.3.1 真空管参数：1.8米φ58
真空管所采用的玻璃为特硬高硼硅玻璃3.3，该种玻璃的透射率为0.91，抗冰雹能力为直径为25mm冰雹冲击不破损，真空管承压可达0.6MPa，吸收率≥0.94，真空度为5×10-2Pa，反射率≤0.06，使用寿命为 以上。
玻璃真空集热管的技术要求（依据GB/T 17049- ）
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 r≥0.89（AM1.5 ISO9806-1：1994）
结 石
不大于1mm的结石不得密集，即10×10mm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10×10mm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
α≥0.94（AM1.5）
半球发射比
εh≤0.07（80℃±5℃）
空晒性能参数
太阳辐照度G≥800w/m2，环境温度8℃≤ta≤30℃，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G≥800w/m2，环境温度8℃≤ta≤30℃，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H≤3MJ/m2
平均热损系数
≤0.70w/㎡℃
真空夹层内的气体压强
≤5×10-4Pa
耐热冲击
承受不高于0℃的冰水混合体与不低于90℃热水交替重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φ15mm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10—30mm处，最大、最小径向尺寸之比≤1.02
封 离
排气管封离部分长度S≤15mm

真空管组成及工作原理
真空管由内外玻璃、镀膜、真空夹层、吸气镜面等几个部分组成：
a）内外玻璃：内玻璃管内存水，内玻璃管外壁为选择吸收镀膜，内外玻璃管中间为封闭的真空夹层，外玻璃管内壁下端有一段可吸收残余气体的吸气镜面。
b）镀膜层：镀膜层吸收太阳热能，加热内玻璃管中的水，内管玻璃中的水经过对流方式把热量传递到真空管上方的水箱中，完成集热和传热过程。
c）真空夹层：真空夹层作为保温隔层，防止热量散失，而且高真空也利于光线的透过，提高集热效率。
d）吸气镜.：吸气镜面可吸收从外部大气向玻璃管晶体间渗透过的极少量气体，保持夹层的真空度。　
4.3.2 DTSJ-DC2-58/18/25工程集热器示意图

4.3.4集热器说明

集热器内胆
SUS304/2B 不锈钢厚0.5㎜
集热器外壳
镀锌板厚0.5㎜
保温
聚氨脂整体发泡，厚35㎜
支架
角钢∠30×30，外镀锌、静电粉末喷涂
集热器外形尺寸（mm）
2150×1660×1740
联集箱外形尺寸（mm）
2150×190×210
自重
＜117．5 kg/单元
·集热器内胆：采用的SUS 304/2B食品级不锈钢，壁厚0.5 mm。耐腐蚀性能好，使用寿命长（可使用 以上），可使得放出的热水保证对人体无任何损伤。
·集热器外壳采用彩色钢板，耐腐蚀性能好，不怕酸雨及含盐湿空气的腐蚀，抗氧化，永不上锈，保证使用寿命 以上。
·密封胶圈采用硅胶圈，无毒无味弹性好、密封可靠、耐高温、耐老化、寿命长。
·采用静电粉末喷涂的角钢支架，此种材料强度极高、抗风能力强，坚固耐用。采用内层先镀锌处理，外层再用纯聚酯塑粉材料静电喷涂的高科技特殊工艺处理。使用两种表面处理工艺实行双层保护，可保证耐腐蚀性、抗氧化和耐紫外线老化性能好，寿命可达25年以上。
·集热器内胆的焊接，采用电脑控制的全自动氩弧气体保护焊，可使焊缝成形良好，可使焊缝与板材材料性能一致，确保水箱良好的承压性能。水箱球形端头采用日本进口的液压拉伸机拉伸，拉伸工艺良好。
·保温：集热器保温为整体发泡，水箱保温层厚度为35mm，保温性能好。我公司产品采用美国进口电脑高压全自动聚氨酯发泡机发泡。将进口的聚氨酯黑料与白料在高压喷枪出口处充分混合后，在外壳与内胆形成的空腔中，以高压喷射的方式充入并发泡，形成均匀细密且互相不连贯的气孔，保温性能极好。
·紧固件采用国标不锈钢螺栓，连接可靠,耐腐蚀好、寿命长。

聚氨脂发泡材料参数:

参 数
测试标准
详细指标（说明在任何条件下的指标）
密度（kg/m3）
GB6343－86
35.28
压缩强度（kpa）
GB8813－88
172.50
导热系数（w/mk）
GB10295-88
0.0193
闭孔率（％）
GB10799－89
95.10
尺寸稳定性
GB88113－88
　方向
条件
长度
宽度
厚度
平均值
-20ºＣ，24h
0.23
0.18
0.46
0.30
100ºＣ, 24h
0.63
0.46
0.69
0.60

4.4集热器的布置
太阳能集热器按流量同程的原则并联布置成集热器阵列，见详图。

4.5储热水箱
储热水箱内胆采用SUS304食品级不锈钢板材焊接而成，寿命长，且使水质纯净；外皮采用0.5mm彩钢板焊接；中间保温层为50mm厚聚氨酯保温，保温性能超群，水箱同时装有爬梯和检修上人孔，方便日后维护。
其主要特点：
（1）不生锈
本产品内胆选用食品级不锈钢(SUS304)板材,特有的优良耐腐蚀性,可永久性防锈.
（2）不渗漏
本产品水箱采用氩弧焊接，焊接质量优良，使用寿命更长久。
（3）重量轻
独特的造型设计和先进冲压加工工艺，重量只为普通钢制品的20%-30%。
6、循环水泵及集热循环管路设计
6.1 循环流量的确定
QX1 =B21×AN1=11.412m3/H
6.2 集热循环系统水力计算
6.2.1 集热循环系统水流速度按下表选用
公称直径（mm）
15-20
25-40
50
流速（m/s）
≤0.8
≤1.0
≥1.2
6.2.2 集热器的阻力
单组集热器阻力为0.5kPa/ m2
6.2.3 水泵扬程计算
Hb=H0+H1+H2+H3
式中：Hb—循环水泵扬程（m）；
H0—管路最低处至最高处高差（m）；
H1—沿程水头损失（m）；
H2—局部水头损失（m）；
H3—集热器阻力（m）；
根据初步推算，Hb采用 4 米。
6.3 热水循环泵与热水增压泵的选型分别为
根据德国威乐水泵水量/扬程曲线图，热水循环泵选用 PH-254E（水泵型号）较为吻合。
参数如下：
最大流量Q= 6 T/h 全扬程H= 15 m 功率P= 250 W
根据德国威乐水泵水量/扬程曲线图，热水增压泵选用 PB-H400EA（水泵型号）较为吻合。
参数如下：
最大流量Q= 4.7 T/h 全扬程H= 20 m 功率P= 400 W
6.4 循环管道布置
循环管道采用优质PP-R管，保温采用PE橡塑材料。。
7、供水管路设计
根据现场要求设计。
8、PLC智能控制系统（自动运行、无人监控）
1、上下限水位补水功能
当经过循环上水键启动上下限水位补水功能，水箱水位低于设定下限水位时自动打开电磁阀E，上水到设定上限水位值时关闭电磁阀E。上下限水位的设定值经过功能键的切换来实现调节，第一次出现的水位信号为上限水位值，可调范围为1-6格；第二次出现的水位信号为下限水位值，可调范围为1-3格；第三次出现的水位信号为定时水位值，可调范围为3-6格。
2、定温出水功能（选配）
当水箱水量不满时，T1温度大于等于设定温度，T3温度也大于等于设定温度时，打开电磁阀E2；当T1温度小于（设定温度-3可调）时，关闭电磁阀E2。
3、温差循环功能
当T1-T3 >7度时，启动水泵P1，循环加热；当T1-T3<3度时，关闭泵。温差循环启动值默认为7度，可调范围为3-9度，经过定时上水键来调节；温差循环停止值默认为3度，可调范围为3-15度，同过手动上水键来调节。
4、防冻循环功能
当水箱有水，T2<5度，启动水泵P1，循环水防冻；当T2>10度，关闭水泵P1。防冻循环启动值默认为5度，可调范围为1-6度，经过手动加热键来调节；防冻循环停止值默认为10度，可调范围为5-11度，经过定时加热键来调节。
5、循环加热功能
当经过循环加热键启动循环加热功能，系统启动循环加热来给水箱中的水升温。具体操作见按键功能中循环加热键说明。
6、定时加热、定时上水、手动加热、手动上水功能
具体操作见按键功能中相应的说明
7、键盘锁定功能
长按” 功能键” 3秒以上可对键盘锁定,防止被人修改设定的参数,如已上锁,长按” 功能键” 3秒以上对键盘进行解锁。
8、用水管道定时增压功能
设定时控开关，按需要进行时段设定。当时控开关时间到设定时间段时，开启增压泵P3功能。（详细设定请参阅时控开关说明书）.
9、恒温出水功能（选配）
根据用水温度设定保证用水一定的恒温状态。
10、IC卡智能计费器（选配）

示意图

此用途是有效控制终端用水量。
计费方式：按水流量进行计费，水流量越大扣款越多。按预先设定好的水流量费率从IC卡上连续扣款，并接通电磁阀出水，拔卡时关闭电磁停水，设置计费方式的方法可经过设置卡进行设置。
使用方法：
1、水控器安装在热水管道中，热水阀平时处于打开状态，在未放入IC卡时，由于电磁阀处于关闭的状态，淋浴头没有热水流出。
2、将IC卡放入控制的感应区，如果IC卡内有金额，则水控器从IC卡上扣款，扣款成功后自动打开电磁阀，热水管路畅通。
3、这时能够调整冷水阀和热水阀的旋钮，以控制冷水和热水的流量，达到调整水温或整体流量的目的。
4、淋浴完后，将IC卡从水控器的感应区上拿走，热水管路电磁阀即时关闭，热水停止。
5、淋浴过程中，水控器按预先设定的流量从IC卡上扣款，当IC卡上的款扣完后，电磁阀关闭，水流停止。

9、大唐世家二次换热式集热器性能
大唐世家太阳能热水系统与众不同之处在于应用大唐世家独特的专利技术制造的二次换热式全玻璃真空管太阳集热器。该集热器充分发挥了全玻璃真空集热管热性能好、经济性好的优点，不采用昂贵的预置热管的真空集热管，真空管中也不后置昂贵的热管及U形铜管，实现了集热器高承压、真空管永不结水垢、抗冻三大性能的突破。这一创造是太阳能热利用的重大突破。这是国内外真空集热管应用中创出的一条更好更经济的新路——第四条路。基于此创造，从此不但能够让千家万户以经济的价格获得高承压的高档太阳能热水器或大型太阳能热水系统，而且能够让集热器部分与水箱分离，让太阳能与建筑一体化设计获得完美结合的效果成为现实。
系统承压、真空管不结水垢、单支真空管意外损坏，系统仍可正常运行。
其特点如下：
●系统承压。由于集热器采用间接换热的特殊结构，即内置换热循环管，使热水箱内的生活热水与集热器内传热工质分开，故系统工作时，集热器的换热管能承受0.6-1.0Mpa以上的压力。太阳能集热系统面积越大，需要循环水泵的扬程越高，用本公司专利技术生产的太阳能集热系统能够满足这种高承压的要求。
●真空集热管永不结水垢。由于系统采取间接换热原理，真空集热管中的水不参加系统循环，真空管中的水为传热“介质水”，几乎不消耗，不再有钙镁离子补充，因而真空管玻璃内壁永不积水垢，可长久保持高效率的集热效果。
●可靠性好。因系统采用间接换热原理，每一支真空集热管和联集箱中的水与换热循环管道并不相通。即使玻璃真空管意外损坏一支，只是减少了损坏处局部吸热效果，但热水储水箱滴水不漏，整个系统仍可正常运行。
●系统设有低温防冻、过热保护功能。联箱内的水为介质，加入防冻液后，可造应当地的气候条件，不因温度过低而损坏器件。当系统管路温度低于3℃时，将启动低温保护功能，可使循环管道在低温情况下不会冻裂。夏季，系统如停用，为防止集热器内介质水过热膨胀，甚至沸腾气化，集热器的补水箱能够吸收膨胀，而且沸腾的水也可由集热器的排气口排出。当集热器内的介质水减少时，补水装置将及时补水，使集热器和真空管内始终充满水，可确保真空管不会空晒，使效率不衰减。
●水箱为非承压式水箱，安装于高处，采用落水法用热水。若水箱只能安装于低处，高处用热水则采用热水泵输送。
●智能化控制，系统运行自动化。控制仪具有多种功能：即温差循环、水温水位显示、水温水位设定、自动进水、定时上水、定时供水、恒温出水、低温保护等功能。阴雨天气，系统与辅助能源配套使用，可实现全天候运行。用户在任何天气条件下，在任何时候想用热水，均可享用热水。
●性价比高。与热管及U型管太阳集热器比较，结构简单，工作可靠，性能好。用户能够以经济的价格获得系统技术先进、运行可靠的大型太阳能热水系统。
5.1 太阳能低温地板辐射采暖
太阳能低温地板辐射采暖是一种以采集的太阳能作为热源，经过敷设于地板中的盘管加热地面进行供暖的系统，该系统是以整个地面作为散热面，其辐射换热量约占总换热量的60%以上，它是以辐射散热为主。常规的散热器是以对流式散热为主，其采暖效果不够理想，舒适性和卫生条件欠佳。因此，太阳能地板辐射采暖越来越受到人们的关注。它在北美及欧洲的发在国家已经被广泛地应用。特别是地板辐射采暖与其生活习惯、居住方式相协调，例如，韩国和日本以"踏踏迷"居住方式为主，地板辐射采暖。
在这个两个经济发达国家更得到了广泛的使用。辐射采暖是依靠辐射传热的方式将热递到物体和人体表面，在辐射采暖正常运行的情况下，若室外温度相同，要想达到相同的舒适度，它的周围空气温度比对流采暖条件要求低3℃左右。根据人体的舒适感生理条件要求，地面温度为24℃～28℃。因为地板辐射采暖的热媒温度为40℃～60℃的低温热水，这就使利用太阳能集热器成为可能。太阳能利用技术的进展，将逐步解决日益紧缺的能源问题。因此，太阳能地板辐射采暖将越来越受到人们的欢迎。

实践表明，低温热水地板辐射采暖具有以下特点：
1、舒适卫生
由于辐射强度和温度的双重作用，减少了四周表面对人体的冷辐射，室内地表温度均匀，室温由下而上逐渐递减，改变了散热器采暖室温上高下低的分布状况，给人以头凉脚暖的良好感觉，造成了真正符合人体散热及生理要求的热状态，符合中国传统医学“温足凉顶”的健身理论，能够改进血液循环，促进新陈代谢，具有最佳的舒适感和保健功能。
2、高效节能
在建立同样舒适的前提下，因为辐射供暖方式较对流供暖方式热效率高，可节能约35％左右。因此室内设计温度能够比其它采暖方式降低2℃。
3、热稳定性好
由于地面层及混凝土层蓄热量大，热稳定性好，因此在间歇供暖的条件下，室内温度变化缓慢。
4、使用面积增加，方便装修
室内取消了散热器及其立支管，不但不占用建筑面积，而且房间能够任意分隔，根据实际测算，平均能够增加室内5％左右的使用面积，等于降低了房屋造价。而且使室内既美观，又便于装修和家具布置。
5、清洁卫生
　　地板采暖室内空气平均流速小，能有效减少因空气急剧流动而引起的尘埃飞扬，以及明装散热设备和管道积尘面受热挥发的异味，减少室内空气污染。
同样，低温热水地板辐射采暖也存在初投资较高，层高及荷载增加，土建费用增加，可维修性差等不足之处。

5.2、太阳能地板辐射采暖的工作原理图

系统运行说明
（1）热水箱设有温度参考点，太阳能集热器设有温度测点，当集热器检测点温度比热水箱水温升高至温度差上限时，太阳能系统水泵启动，提升采暖水箱温度；
（2）当集热器检测温度比采暖水箱温度达到设定温差下限时，太阳能系统水泵停止，集热器及系统管道中的水排回水箱中，达到排空防冻作用；
（3）辅助用燃煤锅炉可同时作为采暖及热水的补充。当采暖水箱温度达不到设定温度时，系统锅炉对采暖水箱的水循环加热，达到设定温度以满足供暖需求；对生活热水的辅助最好采用即热的方式，当水箱中供应的生活热水温度达不到用水温度需求时，经过燃气、电锅炉进行即时加热即可。
（4）供暖水泵可根据房间设定温度要求进行启停；

1、设计参数的确定
地板辐射采暖的表面平均温度数值如下：住宅地面为24℃～26℃；很少有人停留的地面：28℃～30℃；游泳池及浴池地面为30℃～35℃。可见住宅地板辐射采暖的表面温度一般都低于30℃，因此就要求热媒温度为40℃～55℃，就当前中国西北的太阳能集热器的利用情况来讲，热媒温度最高为65℃左右，取55℃，因此我们设计供水温度为55℃至40℃，回水温度45℃到30℃，供回水温差10℃。
2、供暖热负荷的确定
供暖系统的设计热负荷可用下式表示：
Q= Q1+ Q2+ Q3-Qd （1）
其中，Q1 为围护结构耗热量，Q2 为冷风渗透耗热量，Q3为冷风侵入耗热量，Qd 为太阳辐射进入室内的热量。这里我们需要指出的是，由于此系统是以辐射采暖为主（占60%以上），辅以对流传热，因此这和以往计算中有所区别的室内计算温度。根据《暖通规范》及实际工程设计情况，一般民用建筑冬季室内设计温度取18℃。前面已经指出，辐射采暖的设计温度比普通散热器采暖的设计温度低1℃～3℃，因此我们取为15℃。但这种计算方法繁琐，且需要条件多。
在工程中，建筑物和房间的设计热负荷可近似按下式计算：
Qf=φQ （2）
式中：Qf--全面辐射采暖的设计耗热量 φ--修正系数，φ=0.8～0.9
根据《民用建筑采暖通风设计技术措施》所提供的单位面积热指标法所给出的数值，住宅为40 w/m2 时～60 w/m2时。我们根据当地情况和气象条件，取Q=50 w/m2 时，根据（2）式，得Qf =0.85×50==42.5 w/m2 时。
3、地板供热量
地板传热主要是由地板内铺设的加热盘管中的热水向外传热，此传热过程大致能够分为两个阶段，第一阶段为由管壁至地板表面的过程，可看作是无内热源，常物性介质中的二维稳态导热过程。第二阶段为由地板至室内空气的传热过程，可作为热面朝上的换热过程。从传热利用率角度来讲，地板供热总量
Qz= Qu + Qs w/m2 （3）
Qu 为地板向上的有效传热量（w/m2），Qs 为地板热传导损失的热量。Qs 与很多条件有关，如管材的选择，管距的布置，保温层的厚度以及地板的材质等等。这里根据经验，取η=20%，又因为Qu = Qf=42.5 w/m2 时，因此Qz =53 w/m2 时。从而计算出每天每平方米需热量为1272 w/m2，
因低温地板采暖是用水做为传媒的，根据国家标准 GB 50364- 《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》，每平方米集热面积日产热为：=（1-）/=1962 w/m2
4、集热器集热面积的确定
从以上数据得知，每天每平方米地板所需集热面积为：0.65 m2。根据设计要求采暖所需热能，集热器只提供45%，每天15小时错开供暖，按照同德县民族中学采暖使用面积（新建）算出集热器总面积为：
总=17350/（1+12%）*0.65*0.45*0.625=2830平方米
5、热水箱的确定
按照供水温度储热条件计算，储热水箱为：160立方米
6、辅助能源的确定
太阳能地板采暖主要有两种形式，一种是间歇运行系统，是指太阳能供暖系统在日间收集太阳能并蓄存起来，在夜间运行对房间供暖的系统形式。这种系统结构简单实用，初投资相对较低。此系统适合于冬季室外温度不太低，日照充分的地区，如中国华北﹑西北的一些地区，以及西南的部分地区。利用南向的蓄热墙体和地面，白天基本不需要热源就能够维持16℃左右的室温。如果白天的蓄热温度为40℃，夜间靠水箱中水的温降来供暖，其最终水温也不会低于30℃，也能基本满足热源要求。但当前采暖区的绝大多数建筑白天也需要热量供给，而且由于太阳能利用受气候，天气的影响很大，因此连续运行的太阳能地板采暖间接式系统是适用更广泛的一种系统形式。即太阳能集热系统和采暖系统是两个独立的系统，两个系统采用换热器换热的形式进行热量交换。
为了保证系统连续运行，太阳能采暖系统必须有其它的辅助热源作为保障。辅助热源的形式能够灵活考虑，如果该地区实行的是低谷电价，将电能作为辅助热源，是比较理想的选择，特点是清洁，设备易操作，但将高品位的电能作为采暖的热源，只是节省了运行费用，并未真正意义上做到节能 。根据当地情况，选用电为辅助能源是不可取的。煤锅炉经济实用，性价比高，符合当地的实际情况。
7、主要设备总量
储水箱总量为230立方米
集热器总量为4080平方米
需集热单元为1255组
58/18的真空管为31385支
10吨水箱23只
自动补水箱（5个一组）251只
PLC控制系统23组
循环系统23组
二、 系统报价

青海省同德民族中学供水、采暖工程报价
说明：1、集热器及水箱承重基础由甲方负责；
2、甲方需将水电接口送至太阳能系统 5米 范围内；
3、甲方需满足220V/5KW供电负荷
4、以上报价只计算楼面用料，不包括楼面以下和辅助能源。

报价单位：青海大唐世家新能源有限公司
三、施工方案及组织管理

1、安装配套及要求
用户应向我公司工程设计部门提供太阳能工程安装所必须的基础条件：
1.1 水基础由用户现场制作。
1.2 太阳器组安装位置不能有树木或建筑物的阴影（特别是冬季）。
1.3 用户须将总冷、热水管道铺设至楼顶平面处，本公司只负责楼面上冷、热水管道的施工。同时，用户还需将电源线送入太阳能控制系统的配电柜。而且尽可能将太阳能控制系统的配电柜、控制仪安装在太阳能集热系统附近。
2、施工组织及人员配备
2.1 施工保障组织
总工程师
工程部
销售部

项目经理、技术总监
客户服务中心

安全员
质量监督员

安装队

施工员
主管设计

维修队

3、施工组织管理
本工程在施工以前，施工人员应熟悉工程设计文件和房屋的结构，并配合土建施工人员做好屋面孔洞的预留及电路、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照国家和行业有关标准及规范施工，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：
3.1 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。
3.2 工程施工前，先让安装人员熟读图纸，以保证工程严格地按设计图纸进行施工。
3.3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。
3.4保证施工现场清洁状况符合有关规定，做到文明施工。
3.5按用户要求做好施工现场及邻近建筑、设备机管线的保护工作。焊接时应在焊接点做好保护，以防破坏屋面。
3.6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，树立大唐世家品牌形象。
3.7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。
3.8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。
3.9已竣工工程正式交付用户前，负责已完工程的成品保护工作。
3.10工程竣工并经用户验收后，按有关要求，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1---2名系统操作工。
4、施工方案说明
根据系统布置图和原理图及工程进度的要求，工程安装应严格按照施工方案和作业进度进行。工程施工方案说明如下：
4.1集热器安装：
集热器组安装布置按照系统布置图施工
集热器摆放面向正南或正南偏西5度，集热器采用串并联方式连接成集热器组阵列。
对于坡屋面，集热器安装固定在屋顶坡面前，土建方应根据太阳能制造厂家所提供的基础预埋件尺寸图将预埋件进行预埋。待屋面预埋件固化保养期完成后，方可进行安装集热器。
安装顺序如下
集热器组定位---支架连接---联集箱与支架连接---支架与基础预埋件用螺栓连接固定（或支架与地脚连接）---调整---相邻联集箱用波纹管或铝塑复合管连接（本次用镀锌管或铝塑复合管）---尾座盒固定---插真空管
4.2热水储水箱的安装
热水储水箱放置在屋顶面或室内
水箱定位---基础处理---管道与配件安装---管道保温
4.3 管道安装与保温
系统循环管道采用优质PPR复合管，保温材料采用聚乙烯(橡塑) ，管路安装按照系统图进行施工
管材下料---循环管道连接组装---管道固定---循环泵及附件安装---系统试压检漏---管路保温
4.4 电器系统安装
控制仪与配电箱定位安装---电缆线、信号线、控制线穿管布线及固定---线路连接---通电测试
4.5 系统调试运行
系统上水---系统综合调试运行---水温测试---验收交付使用
4.6 工程验收：严格按照国家标准GB/T 18713- 《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》的要求进行验收。

四、系统投资经济评估
“保护环境、节约能源”是21世纪的永恒主题。
随着能源危机和环境污染的恶化，作为节能、环保、运行成本低的绿色能源产品——太阳能热水工程，能够取代煤锅炉、电锅炉、燃气炉，得到越来越多的投资者青睐。太阳能热水工程主要特点是充分利用太阳能，节约常规能源的消耗。
1、节能效益高：太阳能是无限的能源，广泛存在，是取之不尽，用之不竭的。只要有阳光，集热器即可进行光热转换，一年四季均可无偿使用，无需其它能源。
2、环保效益好：太阳能作为一种洁净的可再生能源，具有其它能源无可比拟的优点：无环境污染，无CO2排放，无安全隐患，有利于环境保护。
3、经济效益显著，投资回报期短：太阳能热水系统投资特点是初投资大，而运行费用低。使用太阳能热水系统的目的是经过节能而减少常规能源的运行费用而获得收益的回报，以补偿太阳能初期投资，一般在2-6年就可收回全部投资。
4、使用寿命长：主要部件真空管使用寿命约为十五年左右，到期更换后，其它部件还可继续使用一个周期。
5、操作简单，维修方便，无须专人值守，运行自动化。
根据用户用水量供暖要求，设计太阳能系统为230吨工程。该表分析了电锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉及太阳能+电辅等几种热水系统,以每天将230吨水从5℃升高到55℃所需能耗进行比较计算的能耗对比。在此表中能够明显的体现太阳能+电辅的热水系统的经济优势。
一、总能量
系统每天将230吨5℃的水升温到55℃，总共耗费的能量为48.07×106kJ 。
计算如下：
Q=Cpm△T＝4.18×230×103×（55－5）＝48.07×106kJ
式中：Q—该热水系统运行需要的能量（kJ）
Cp—水的定压热容（Cp=4.18KJ/kg•℃）
△T—水的温升（即热水温度与基础水温之差）
m—水的质量（kg）
二、太阳能、燃油、燃气、电和燃煤等不同热水锅炉系统经济性对比
（以下数据按10吨水所需能量计算，2.09×106kJ）
1、各种燃料的当量热值分别为：
燃油：41310 kJ/kg；天然气：35530 kJ/Nm3；电：3600 kJ/ Kwh；工业煤：29298 kJ/kg
2、锅炉效率及能源费用如下表，表1.
类别
燃煤锅炉
燃油锅炉
燃气锅炉
电锅炉
效率
60％
80％
85％
95％
能源费用
煤：0.75元/ kg
柴油：6.0元/ kg
城市燃气：2.0元/m3
0.6元/KWh
3、各能源费用计算如下（按 ）：
a、 若上述热量完全由燃油锅炉提供
每天耗油量为： 2.09×106kJ /（41310×80％）＝63.2kg
每天耗油费用：63.2kg×6.0元/kg＝379.2（元）
每年耗油费用：379.2×365=138408（元）
耗油费为：138408×15=2076120（元）
b、若上述热量完全由燃气锅炉提供
每天耗气量为：2.09×106kJ /（35530×85％）＝69.6（m3）
每天燃气费用：69.6×2.0元/ Nm3＝139.2（元）
每年燃气费为：139.2×365=50808（元）
燃气费为