太阳热水工程设计方案

 一、 基本情况分析

该单位拟安装日产洗浴热水10吨的太阳能热水工程，从而达到节约能源，降低费用之目的。

二、设计要求

㈠ .系统产水量：系统设计春、秋晴好天气日产45℃以上洗浴热水10吨。

㈡ . 晴好天气以太阳能为主，阴雨天气或阳光不足时，利用电辅助加热。

㈢ . 洗浴方式：全天候24小时供水。

二、 设计依据

㈠.设计规范引用标准

1.GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

2.GB/T4272-1992《设备及管道保温技术通则》

3.GB/T6424-1997《太阳能集热器技术条件》

4.GB/T93-86《工业自动化仪表工程及验收规范》

5.《建筑给排水工程规范》（暖通空调规范）

6.《给水排水工程施工手册》

㈡.自然条件

用户地处我国内蒙古部地区，属温带季风气候区，年平均气温为16.2℃，太阳辐射量约为3200MJ（兆焦）/年m2，晴天平均日照时间为8.2小时。

内蒙古地区太阳能月积累辐射量（单位：MJ/㎡）

㈢.太阳能真空集热管（器）热性能参数：

太阳辐射吸收率≥93%，发射率≤6%，集热器效率≥53%

㈣.该单位应提供的基本条件

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：电负载容量不低于40kw。

4.辅助热源：利用电辅助加热。

三、 设计理念

㈠.采用整合设计原则，从项目立项到施工设计的整个过程，综合考虑用户的建筑物、使用工况、集热器规格及性能参数、系统配置及运行方式、使用和维修、节能与安全、经济效益等因素，均应符合工程系统的设计原则。

㈡.力求使太阳能与常规能源最佳组合，充分利用太阳能，最大限度降低常规能源消耗量，从而达到节约费用开支之目的。

㈢.系统设计的先进行、安全性、可靠性、耐久性等综合考虑。

㈣.较好的经济效益和社会效益，为客户在环保、节能、文明用水、洗浴档次等方面提供一套可靠的硬件设施。

五、系统设计

太阳能热水工程主要有集热器、储热水箱、辅助热源、循环管道、自动控制、五部分组成。

㈠.集热器

1.热负荷： 需用热水量10000kg

Q=10000kg×(45℃-15℃)×4.187=1256MJ

2.集热面积：太阳能热水系统的产水量与太阳辐射强度和日照时间密切相关，一年四季变化很大。因此本方案按年平均辐射进行设计。据资料查得本地日平均太阳辐射量为17MJ/m2。太阳能热水系统集热效率为56%，则集热面积为A=1256MJ/(17MJ/m2×53%)=139.4m2。为安装组合便利取24组，采光面积154㎡。

3.集热器选型及铺设安装：

⑴.光源牌太阳能集热器技术参数：

真空管规格：Ф47×1500mm

每组集热器采光面积：6.4m2。

单组真空管支数：56支

单管额定产水量：8 kg/天

每组额定产水量：448kg/天

⑵.设计选型：

根据上述技术参数，系统设计总配置集热器为24组。采光面积154m2。利用真空管1344支，春、夏、秋三个季节晴好天气日产45℃以上热水10吨。冬季在产水量不变的情况下，水温可达到35℃以上。

⑶.集热器安装铺放

按照用户提供的建筑物可占用面积，将太阳能集热器安装在楼顶以串3组并3组的方式东西排列，南北两排。整个集热器所产热水直接进入储水箱备用。

㈡.储热水箱

储热水箱1个，内胆尺寸为：3000㎜ ×2000㎜×1830㎜，水箱容量为10.08吨，放置在楼顶能承重的适合部位。内胆采用进口SUS304食品级不锈钢1.5mm板材，亚弧焊接而成，外皮为0.4mm彩钢板装饰，中间60mm聚氨酯发泡保温。

㈢. 辅助加热

太阳能作为一种新能源，取之不尽，用之不竭，但不能解决全天候供应热水问题。阴雨天气或光照不足时，需要相应的辅助热源才能满足热水需求。根据客户的实际情况，确定利用电辅助加热。采用专用辅助电加热机组，该机组电加热管采用特殊不锈钢材料制成，具有防腐抗水垢功能，寿命高于一般管1—2倍。

㈣ .管道循环系统

1. 管道管件：采用国标热镀锌钢管，铸铁或冲压管件。

2. 管道保温：50mm特制岩棉保温管，外缠防水布，化纤玻璃丝布，树脂胶涂刷包装；（或聚氨酯保温）同时加装电伴热带，预防冬季管道冻堵。

3. 电磁阀：采用名牌产品。

4. 手动阀门：采用铜体闸阀。

㈤ .自动控制系统

根据本工程系统功能的要求，此控制系统全部由我公司独立设计制作完成，实现自动化智能操作，确保最佳经济运行，水温水位、进水出水、循环系统、辅助加热等工作状态数码显示，直观可见，操作人员一目了然，管理使用十分方便。系统安装控制柜1台，电加热驱动柜1台，同时具备手动强制启停功能，维修更方便，功能更齐全。

六、系统工作原理及运行方式

㈠.工作原理：

本系统采用定温进水、温差循环的运行方式，晴好天气充分利用太阳能，阴雨天气或光照不足时，使用辅助加热。

㈡.运行方式

1.定温进水：当集热器温度达到设定温度值45℃时，上水电磁阀自动开启，将集热器中的热水顶进储热水箱，集热器温度低于设定温度时，电磁阀自动关闭，停止上水。系统吸收太阳热量储存于集热器内的水中，使温度继续升高，然后再开启，再关闭。通过这样一个不断重复的过程，把太阳的能量转化为热能，直到把储热水箱的水加满。

2.温差循环：储水箱水满后，只要有阳光辐射，集热器的水温必然继续升高，当集热器的水温高于水箱底部温度8℃时，循环泵启动，系统开始循环，水箱继续增温，直到两个水箱的水温接近时，循环泵停止工作。这样即可保证太阳能得到最充分的利用。

3.辅助加热：

⑴ .自动监测水温：阴雨天气或光照不足水箱水温低于设定值

45℃时，控制系统自动打开辅助热源，水温达到设定温度时，辅助热源自动关闭。

⑵ .自动监测水位：当洗浴人数较多，用水量过大，水箱水位降到20%时 ，进水电磁阀自动打开，向水箱注入自来水水，同时启动辅助热源，温度升到设定温度时自动关闭，从而保证及时供应热水。

七、系统功能及特点

㈠.高效节能，成本低廉

最大效率的利用太阳能量可节约能源75%以上，运行成本大大降低，智能化控制还可以节省人员开支，所以日常运行费用很低。

㈡.安全可靠，没有危险

太阳能没有常规能源所存在的易燃易爆、中毒、断路、触电等危险，因此是最安全最可靠的热水系统。

㈢.绿色环保，没有污染

采用了太阳能洁净绿色能源，避免了矿物燃料对环境的污染。因此，系统在制热水的过程中没有粉尘悬浮微粒的污染，也没有废渣、废水物的产生，更没有硫化物、氮化物、一氧化碳和二氧化碳的排放，符合国家环保政策，利国利民，为用户提供了一个干净、舒适的生活空间。

㈣.控制先进，智能运行

系统采用了先进的智能化控制技术，实行自动控制，最佳经济运行，可设置全天候供应热水，使用非常方便。

㈤.整个集热系统安全可靠，使用寿命长，在正常情况下，使用寿命可达到15年以上。

八、施工方案

㈠.不破坏建筑物的结构和承载能力。

㈡.不破坏楼顶面防水层和附属设施。

㈢.采取紧固措施，保证系统设备能经受大风力的负载。

㈣.集热器基础建在楼顶防水层5-10cm以上高度，为楼顶面日后维修提供便利。

㈤.集热器摆放面向正南方或偏西10度，安装斜角不大于36度。

㈥.电控系统的安全符合GB8877规定的要求。

㈦.电源线及信号线的安装符合GB50258规定的要求。

㈧.管道的坡向和坡度根据系统设计要求进行安装，DN32以上管道用法兰连接，DN32以下管道用活节或焊接连接，管道支撑有足够的强度，支撑点最大安装距离不超过3米。管道保温工艺及材料厚度均按设计要求规范操作。

㈨.水泵的型号选择符合设计和合同的要求。

㈩.调试验收：整个系统在运行或静态时均不出现渗漏现象，安装符合验收标准规定的指标，水温、水质检验符合设计要求。