承压平板系统工程-上海某太阳能集热工程.docx

天 科TES 供 热 系 统

采 暖 方 案 设 计

项目名称: 上海市某热水系统工程
系统形式: 太阳能集热器+空气源热泵+电加热复合供热系统
编制单位: 珠海市天科节能设备制造有限公司
编制时间: 2009年07月27日

目 录
第一章、产品及系统项目造价 4
一、 系统项目造价预算汇总： 4
1. 地暖盘管部分造价预算 4
2. 热源部分造价预算 4
第二章 方案设计及选型 5
一、 系统综述 5
1 低温热水地板辐射采暖系统概述 5
2 洁净、卫生、舒适 5
3 高效、节能、运行费用低 5
4 地暖有较好的蓄热性 5
5 不占室内面积易装修 5
6 使用寿命长 5
二、 项目概况及要求： 6
1 项目名称： 6
2 建筑概况： 6
3 现有采暖部分建筑功能及面积 6
4 热源形式： 6
5 安装位置： 6
6 供热时段： 6
7 生活热水供应 6
8 气象参数： 6
8.1 经纬度 6
8.2 太阳辐照资料 6
9 热负荷： 7
9.1 采暖热负荷 7
9.2 生活热水热负荷 7
三、 设计规范及标准： 7
四、 设计计算及选型： 8
1 集热器面积及辅助功率确定： 11
五、 热源系统设计选型 11
1 电辅助加热设备的选型 11
2 空气源热泵的选型 12
2.1 空气源热泵介绍 12
3 循环水泵的选型 13
4 板式换热器的选型 13
5 系统其他主要材料 14
5.1 高效隔热保温层： 14
5.2 真空镀铝箔 14
5.3 PE-X管材 14
5.4 分集水器： 14
5.5 其他辅助材料： 14
六、 系统方案设计及优化： 15
1 系统工作流程及原理： 15
1.1 温差循环水箱加热： 15
1.2 温差循环地暖加热 15
1.3 辅助加热： 15
1.3.1 空气源热泵和外置电加热罐辅助加热 15
1.3.2 水箱内电辅助加热 15
1.4 自来水顶水法供水： 16
1.5 防冻保护： 16
2 系统智能自控装置： 16
3 系统循环管路及保温： 17
4 系统供水及供暖方式： 17
5 系统集热储热水箱： 17
6 系统辅助加热装置： 17
7 系统集热装置布局： 17
8 系统供暖散热方式： 17
第三章 系统优势 18
第五章 系统售后服务承诺： 19
第一章、产品及系统项目造价
一、 系统项目造价预算汇总：
1. 地暖盘管部分造价预算
序号
产品
规格
单位
数量
单价
合价
备注
1
地暖盘管铺设

平米
400

天科TES
2
工程报价：(人民币大写) 元整
元整
2. 热源部分造价预算

1.
天科TES集热器
2000*1000*90
360
㎡

2.
集热器连接件
Φ22

套

3.
循环泵
威乐PB-254E
2
台

4.
控制柜

1
台

5.
承压水箱（带内置盘管）
200L
1
个

6.
膨胀罐

1
个

7.
空气源热泵
5P
2
台

8.
外置电加热罐
12KW
1
套

9.
板式换热器

1
套

10.
集热器支架角钢

20
套

11.
集热管道（国标钢管含保温）

DN25
80
m

12.
电磁阀
DN25
3
个

13.
阀门、管件

1
项

14.
电线

1
项

15.
内置电加热管
1KW
1
套

16.
合计

17.
安装费
合计*10%

18.
税 金
（16+17）×6%

总 计：

第二章 方案设计及选型
一、 系统综述
1 低温热水地板辐射采暖系统概述
低温热水地板辐射采暖系统，简称地暖，是以低温热水为热媒，通过预埋在房间地面下的地暖专用热水管来加热地板，进而实现由地面向房间的散热供暖。其所需供暖热水温度一般不超过60℃。
低温热水地板辐射供暖系统以采暖房间的整个地面作为散热面，散热面积大，散热面表面温度远低于传统散热片，热量大部分以热辐射形式散出，与传统的供暖方式相比，低温热水地板辐射供暖系统具有以下优点：
2 洁净、卫生、舒适
地暖是热量通过地板主要以辐射的方式散热，其特点是热源面积大、温度低，对流少，不易引起扬尘，室内空气清洁卫生。室温自下而上逐渐递减，给人以脚暖头凉的舒适感觉。
3 高效、节能、运行费用低
地暖在人体受益的高度内温度较高、热媒传输热损失小、可利用低品位热源，节省能源。维修简便，仅需定期清洗过滤器的过滤网。可方便地在分水器前安装计量表，易实现分户计量。
4 地暖有较好的蓄热性
由于地面层和混凝土层热容量大，因此在间歇供热的条件下，室内温度变化不明显。
5 不占室内面积易装修
低温热水地板辐射采暖的热水管道，除使用中可调节的分、集水器及阀门外，全部埋在地面以下，不占任何使用面积，便于装修和家具布置。
6 使用寿命长
PEX管用于低温热水地板辐射采暖，在设计使用条件下使用，寿命可达50年以上。
二、 项目概况及要求：
1 项目名称：
上海某生活热水系统
2 建筑概况：
拟采用太阳能+燃煤锅炉解决冬季供暖和日常生活热水使用，房屋为砖混370墙厚建筑，室内的采暖方式采用地暖盘管形式采暖。
3 现有采暖部分建筑功能及面积
建筑面积160平米
4 热源形式：
太阳能集热+空气源热泵+电加热多能源保证
5 安装位置：
太阳能集热装置和空气源热泵放置在建筑的屋面上，电加热设备和水泵、控制柜等设备安装在设备间内。
6 供热时段：
采暖期太阳能和和空气源热泵、内置电加热罐自动运行，全天候24小时采暖热水供应。
7 生活热水供应
设置承压水箱300L一个，自来水顶水出水，并与采暖系统的水源分开，太阳能优先保证水箱温度。
8 气象参数：
8.1 经纬度

北纬：40013”，经度：116012”
8.2 太阳辐照资料

6.75
9.37
16.09
16.89
21.23
16.59
17.34
17.23
14.89
9.33
8.81
6.71

4912.91

9 热负荷：
9.1 采暖热负荷
建筑面积160平米，该地区采暖面积热指标按100W/平米计算，总供采暖热负荷为16KW。
9.2 生活热水热负荷
每天保证45度的生活热水200L。
三、 设计规范及标准：
1. GB50009-2001 建筑结构荷载规范
2. GB5017693 民用建筑热工设计规范
3. GBJ19-87 采暖通风与空气调节设计规范
4. GB4272-92 设备及管道保温技术通则
5. GB4706.1-1998 家用和类似用途电器的安全通用要求
6. GB50015-2003 建筑给水排水设计规范
7. GB50242-2002 建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范
8. JGJ/T16-92 民用建筑电气设计规范
9. GB50303-2002 建筑电气工程施工质量验收规范
10. GB/T1080089 隔热用聚氨酯泡沫塑料
11. GB/T12464.1-1998 焊接质量要求、金属材料熔化焊
12. GB/T17049-1997 全玻璃真空集热管
13. GB/T18713-2002 太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范
四、 设计计算及选型：
1、系统热负荷计算：
根据本项目功能要求及相关设计规范标准，计算生活热水换热负荷及采暖热负荷如下：
A、全年满足每天保证45度洗浴热水200L用量。自来水温度为15℃，则每天生活热水耗热量 Q=200×（45-15）=6000kcal 折合0.6 kWh。
生活热水负荷由太阳能集热系统完全提供，平均日照时间按每天6小时计。
B、采暖期每年10月31日至次年3月31日，共5个月满足以下热负荷
1) 合计保证采暖建筑面积160㎡；采暖设计室内温度18℃，采暖设计热负荷指标100W/㎡，建筑物耗热量节能指标40W/㎡；
采暖换热设计热负采暖换热负荷由太阳能集热系统提供，平均日照时间按每天6小时计
则：采暖期建筑日均设计热负荷：Q=QS1+QS2 = (0.6÷6)+16=16.1KW；
采暖期建筑日均综合耗热量：QH=QH1+QH2 =0.6+153.6=154.2kWh
由上可知本项目采暖期综合耗热量为采暖期运行的实际需热量，以系统耗热量确定太阳能集热面积，以系统设计热负荷确定辅助热源功率，从而在充分满足使用功能的前提下，确保系统的可靠性、安全性和经济性。
2、太阳集热器选型：
产品名称：平板式太阳能集热器
集热板技术参数

集热板外部尺寸

生产特点

1 集热器面积及辅助功率确定：
由系统热负荷计算可知：非采暖期总共生活热水日平均耗热量0.6 kWh；采暖期建筑日均设计热负荷16KW，采暖期建筑日均综合耗热量153.6kWh.
结合建筑屋面条件及综合投资经济性，系统太阳能集热器面积宜按采暖期日平均综合耗热量计算确定。
每平米天科TES平板式太阳能集热器在日太阳辐照量17.0MJ/㎡时能量输出约0.3KW/㎡，则满足日平均综合耗热量需天科TES平板式太阳能集热器：
153.6÷6÷0.3=85组，根据现场实际情况及初投资的考虑，现场布置2000*1000*90平板式太阳能集热器20组,合计太阳能集热面积40平米。
集热场日平均小时能量输出约为40*0.3=12KW，采暖期平均日照时间按每天6小时计，太阳能每天累计得热量约72 kWh，满足采暖期建筑日均采暖耗热量46.9%的补偿需要。
考虑最不利气候影响时热水及供暖品质的保证，系统辅助设备采用空气源热泵和外置电加热罐方式。
五、 热源系统设计选型
1 电辅助加热设备的选型
采用外置电加热罐加热设备1台，每台功率12KW。在冬季极端寒冷天气时，空气源热泵不能保证正常供暖时，电加热自动启动，确保室内温度不降低。
2 空气源热泵的选型
2.1 空气源热泵介绍
2.1.1 空气源热泵工作原理
空气源热泵热水机组是一种高效集热的产品。它运用逆卡诺循环原理。利用设备内的吸热介质（冷媒），吸收空气中的能量后经压缩机压缩，并通过热交换器使冷媒放出热量生产热水。制取的热水通过水偱环系统供应给用户。
2.1.2 空气源热泵热水机组产品特点：
1、 高效节能：热泵是从空气中获取热能，电仅为驱动压缩机工作，其输出能量与输入电能之能效比（ COP ）全年平均可达到 4:1 以上。
2、 安全可靠：加热方式实现了真正意义上的水电分离，从根本上杜绝了普通电热水器漏电、干烧等安全隐患。
a) 3、 环保无污染：运行时无任何排泄及污染。
4、 智能化控制：机组由微电脑控制自动运行，自动启停，不需要专人值守。
5、 模块化设计：由多台机组构成，可根据用户的实际需要灵活添加。
6、 自动化除霜：具有防结霜和自动化霜功能，确保机组在低温环境条件下性能稳定可靠。
7、 全天候运行：能在 -5 o C ～ 43 o C 的环境下使用，各种天气状况均能正常生产适用热水。
8、 质量上乘：关键部位均选用国际知名品牌产品。压缩机选用美国“谷轮”或日本“日立”压缩机。膨胀阀选用美国“艾柯”。配合本公司的精心制作，每台机组出厂前均通过严格的性能测试，确保质量。
9、 安装方便：占地面积小，安装不受朝向和高低等条件限制。
10、 适用范围广，使用寿命长：特别适合于宾馆、酒店、招待所、美容院、学校、工矿职工洗浴、游泳池水加热保温等，使用寿命可达 15 年。
2.1.3 空气源热泵型号：
本工程选用5p空气源热泵2台，并联方式连接，防止使用一台空气源热泵采暖时，整个采暖系统瘫痪。
3 循环水泵的选型
为了保证工程质量，本工程的所有水泵均采用合资品牌威乐系列水泵。
威乐水泵的优点：
适用于锅炉配套、小型太阳能机组配套、换热站配套。
适用介质温度：-10度-+110度。
电机转子及其转动部件均浸泡在介质中，电机无需 冷却风扇。
结构紧凑，水泵和电机一体设计，体积小，重量轻， 安装位置灵活。
润滑好，运转平稳，静音设计，无噪音，适于室内 安装使用。
静态密封，决无渗漏，无须保养。
全自动无级变速，可选配遥控器和液晶示屏，节能省电。
4 板式换热器的选型
板式换热器工作原理
　板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其作用是防止流体泄漏并使两板之间形成狭窄的网形流道，换热板片压成各种波纹形，以增加换热板片面积和刚性，并能使流体在低流速成下形成湍流，以达到强化传热的效果。板上的四个角孔，形成了流体的分配管和泄集管，两种换热介质分别流入各自流道，形成逆流或并流通过每个板片进行热量的交换。
　板式换热器的特点：

（1）体积小，占地面积少；

（2）传热效率高；

（3）组装灵活；

（4）金属消耗量低；

（5）热损失小；

（6）拆卸、清洗、检修方便；
5 系统其他主要材料
5.1 高效隔热保温层：
自熄型：高容重聚苯乙烯保温板，厚度20mm，容重不小于20kg/m³，导热系数≤0.0５w/m•k,氧指数≤30,压缩强度≥100kPa。
5.2 真空镀铝箔
5.3 PE-X管材
技术指标：符合德国工业标准DIN16892／3－97或Q/HL01-2000要求。
5.4 分集水器：
作用：连接供水回水的总管，将水分配到各环路，经阀门控制调节各环路的水流量，确保室内设计温度。
技术特点：国内订货，铜制品，主管直径为Ф20—32mm。
5.5 其他辅助材料：
塑料扎带：采用PVC材料，拉伸力50kg/cm²。其作用使PE-X管固定。
膨 胀 缝：自熄型高容量聚苯乙烯板，其作用为地面受热膨胀时预留的空间。
伸缩套管：PE-X管穿过膨胀缝处设置的一种波纹套管或PVC管。
护 管：为保护和排列暴露于地面以上与分水器连接部分的加热盘管在回填混凝土时不受损伤而设置的一种保护管，材质为PVC管。
管 卡：不用钢网时用于固定地暖管的塑料卡。
厌 氧 胶：用于粘合密封分水器各组件之间连接的一种胶。
六、 系统方案设计及优化：
1 系统工作流程及原理：
1.1 温差循环水箱加热：
当蓄热水箱的温度低于设定温度，且当太阳集热器（燃煤锅炉）与储热水箱温差值（启动温差值予设定10℃，停止温差值予设定2℃），系统达到启动温差值，即太阳集热器比储热水箱温度高10℃以上时，常闭电磁阀F1、F2打开，启动温差循环，太阳能优先给蓄热水箱加热，系统达到停止温差值，即太阳集热器（燃煤锅炉）与储热水箱温度差值为2℃时，停止温差循环。系统通过温差循环控制启动循环泵，对水箱中的水进行循环加热，当水箱温度达到设定温度时，常闭电磁阀F1、F2关闭，温差循环停止，（注意：上述所说温度差数字都是可调值）。
1.2 温差循环地暖加热
系统检测太阳能与供暖回水管路温度差：当太阳能集热器出口温度与回水管路温度差（启动温差值予设定8℃，停止温差值予设定3℃），系统达到启动温差值，即太阳集热器（燃煤锅炉）比储热水箱温度高8℃以上时，系统自动启动供暖循环泵，当太阳集热器（燃煤锅炉）与回水管路温度差值为3℃时，系统自动停止供暖循环泵，完成室内供暖循环升温。
1.3 辅助加热：
1.3.1 空气源热泵和外置电加热罐辅助加热
当阴雨天气或夜间太阳能不能满足建筑供暖热负荷的需求时，空气源热泵启动，当空气源热泵也不能满足建筑的供暖需求时，电加热自动启动，尽量消耗最小的能量满足用户需求（详细控制方式可见控制柜使用说明书）。
1.3.2 水箱内电辅助加热
当水箱水温持续下降至低于设定最低温度以下3度时，水箱内置电加热管启动（如果此时太阳能或燃煤锅炉达到与水箱温差循环的条件，循环依然执行），当水箱温度达到设定最低水温，电加热停止工作，剩下的靠太阳能或燃煤锅炉把水箱的温度提升至设定温度。
1.4 自来水顶水法供水：
系统水箱采用承压水箱，所以热供水采用自来水顶水法出热水。
1.5 防冻保护：
太阳能集热循环管路采用防冻液防冻，集热器、集热储热水箱自保温防冻。系统原理图：

2 系统智能自控装置：
系统采用太阳能工程智能控制箱自控运行，全部控制元器件采用标准工业元器件集成，操作简便，功能适用，运行稳定，抗干扰性强。功能单元如下：
a) 温度显示： 水箱温度、集热温度、供暖温度
b) 定温上水： 系统根据水箱温度自控定温上水（集热定温及辅热定温）
c) 温差循环： 设定太阳集热器与贮水箱温差值，温差控制自动循环集热
d) 辅助加热： 根据用户需要，通过水箱温度自控电辅助加热运行
e) 供暖循环： 设定采暖回水干管温度值，自控供暖循环
f) 定时控制： 根据用户需要设定辅助加热工作时间段
3 系统循环管路及保温：
供暖管路及集热循环管路采用国标热镀锌管。管路保温采用橡塑管保温，厚度大于等于40mm，外做保护层。
4 系统供水及供暖方式：
集热储热承压水箱低置，采用自来水顶水发出热水。
5 系统集热储热水箱：
根据客户实际用水情况，生活热水系统设置一个容积为200L的承压储热水箱,水箱的水通过内置盘管获得太阳能或燃煤锅炉的热量。
6 系统辅助加热装置：
系统采用空气源热泵和电加热辅助加热。
7 系统集热装置布局：
依据现场条件，标准2000*1000*90型平板式太阳能集热器摆放于建筑屋面，南北竖向放置，安装倾角同建筑屋面坡度约为35°，集热器采用串并联连接方式，集热储热水箱设于设备间。
8 系统供暖散热方式：
冬季供暖采用地暖盘管辐射供暖，以低温热水为热媒，向室内辐射热量，是一种对房间微气候进行调节的节能采暖系统，具有热感舒适、热量均衡稳定、节能、免维修、方便管理等特点。
第三章 系统优势