宿舍楼热水解决方案四部分.doc

宿舍楼太阳能热水系统设计方案一、 工程基本情况1、建筑本工程位于xxx市，地理位置为：北纬xxx，为职工宿舍楼，正南朝向，平屋面共3层，建筑高度9m。 2、生活热水供应（1）设计太阳能热水集中式供水系统，24小时全日供应热水，双水箱，储热水箱和供热水箱；（2）太阳能集热器安装于楼顶平屋面上，采用支架固定安装；水箱、工作站等设备安装在屋顶设备间内。（3）采用电作为辅助热源。二、设计依据（1） GB/T 18713-2002太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范（2） GB/T 20095-2006太阳热水系统性能评定规范 （3） GB 50364-2005民用建筑太阳热水系统应用技术规范 （4） GB 50015-2003建筑给水排水设计规范（5） GB/T 17581-1998平板型太阳集热器（6） GB/T 6424-1997平板型太阳集热器技术条件三、系统基本设计 （1） 根据xxx地区冬季寒冷结冰的特点，选用抗冻性强、热效率高、经济实惠的平板型太阳集热器。（2） 采用太阳能+辅助加热供热水的系统方案，并优先利用太阳能源。在春夏秋三季，当阴雨天或太阳能不足时，用辅助加热补充热水；可根据现场情况与用户沟通后确定。（3） 根据现场条件，太阳能系统设计为强制循环系统，自动化与手动结合，方便管理。（4） 采用智能控制器，实现优先利用太阳能加热，当太阳能不足时，再启动电辅助加热。3.1集热面积及用热水量确定根据用水量情况，屋顶集热器共80块，总面积160，有效集热面积148。根据GB/T 503642005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范理论计算可提供热水量10m3/天。3.2太阳能系统原理图（见后附图）系统运行原理：1、在集热器出口处和保温水箱中各安装一个温度探头，当集热器里的温度T1与水箱里的温度T2形成的温差T大于5时，太阳能循环泵启动，高温工质通过板式换热器与水箱里的低温水进行换热。2、当集热器里的温度T1与水箱里的温度T2形成的温差T小于3时，太阳能循环泵停止，水箱里的水停止换热。3、储热水箱补冷水由自来水直接供给，热水通过自来水压力供水。4、在连续阴、雨、雪天或太阳能出现故障时，启动辅助加热装置对水箱里的水进行加热，保证室内正常生活供热水。3.3集热器选型1、集热器选型：平板型太阳能集热器产品型号平板型集热器件黑色镀铬铜带吸热板芯最大工作压力0.7MPa集热面积1.84盖板材料高强度钢化玻璃框架材料铝合金保温材料聚氨酯密封材料EPDM橡胶外形尺寸2000mm1000mm80mm重量303.4 储热水箱本系统选用18吨储热水箱，8吨供热水箱，水箱内胆材质为SUS304食品级不锈钢，外壳材质为0.5mm镀锌铁皮，保温采用50mm厚岩棉保温。3.5 管路及泵选型设计1、集热循环管路及泵设计集热循环干管为DN32镀锌钢管道总长按80米考虑，循环干管为DN50不锈钢管，集热循环支管为DN25不锈钢管总长按70米考虑，循集热器总采光面积为148平米，平板集热器按系统流量0.02L/s ，泵的流量应该为：310*0.02=10.6 m 3/h综合考虑选择泵的型号为PH-253E 两台（一备一用），参数如下所示： 型 号电源(V/HZ)功率(W)额定扬程(m)额定流量(m3/h)管径(mm)PH-253E220/5012538.1502、换热循环泵选用威乐热水循环泵，根据工程实际情况，综合考虑系统的扬程和流量，集热循环泵设计为PH-123E4台（一备一用）。型 号电源(V/HZ)功率(W)额定扬程(m)额定流量(m3/h)管径(mm)PH-123E220/5012538.1503、供水循环泵 根据楼的高度和室内管路长度估算，由于管径较细且有噪音要求，管道流速按1.0m/s考虑。综合考虑选择泵的型号为PH-403E。型 号电源(V/HZ)功率(W)额定扬程(m)额定流量(m3/h)管径(mm)PH-403E220/50500167.8503.6管道保温屋面暴露于墙体外的管道均用厚度为50的橡塑保温材料保温。3.7 板式换热器因平板集热器采用工质换热，则此处与水箱里水的换热器设计采用板式换热器，换热效率高，维修清洗方便。板式换热器根据计算此处选用10的换热面积1台。3.8 介质水箱1、集热回水管路介质量： 管道直径DN32，长度按80米考虑，介质容量=（0.032/2）2*3.14*80*1000=64L管道直径DN25，长度按70米考虑，介质容量=（0.025/2）2*3.14*70*1000=34L2、循环系统介质量： 每块集热器容量为2.6L，80块集热器介质量约为208L膨胀体积=（64L +34L +208L）*0.085=26L（0.085为介质在80时的膨胀系数）综合考虑介质水箱容积V=64L+34L 208L+26L=332L，则按300L选取。3.9 辅助加热辅助加热装置选用电加热棒辅助加热，根据理论计算功率为130KW。四、经济效益分析各系统的全年运行费用计算4.1电加热系统采用纯电加热（即发热管）系统全年累计运行时间按360天计，向用户每日供应热水25吨。在此期间，每天使用的热水完全由纯电加热（即发热管）进行加热，则每日需要消耗的能耗为：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用电量为（电加热设备发热量3600KJ/ 度,热效率=95%）：1890000kJ/d3600 kJ/度95%553度/天全年纯电加热（即发热管）需要消耗的总电量为：553度/天360天199080度/年全年纯电加热（即发热管）需要消耗的总电量折合用电费用共计：199080度/年0. 70元/度139356元/年4.2燃气锅炉系统采用燃气锅炉系统全年累计运行时间按360天计，向用户每日供应热水25吨。在此期间，每天使用的热水完全由燃气锅炉进行加热，则每日需要消耗的能耗为：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用天然气量为（天然气发热量35000KJ/ m,热效率=80%）：1890000kJ/d35000 kJ/m80%68m/天全年纯燃气锅炉加热需要消耗的总气量为：68m/天360天24480m/年全年燃气锅炉需要消耗的总气量折合费用共计（天然气费1.8元/ m）：24480m/年2.0元/ m48960元/年4.3、太阳能+电辅助加热系统太阳能系统循环泵全年累计运行时间按360天计，在此期间，太阳能热水系统工程每天运行按平均6小时计算，则系统共有1台PH-253E的集热循环水泵(其中1台备用) 和2台PH-123E的换热循环水泵每天平均按6小时计算、1台PH-403E供热水循环泵(其中1台备用)按每天平均12小时计算。则太阳能系统循环泵每日需要消耗的电能为：0.25kw1台6h0.12kw3台6h 0.5kw1台12h =9.7度/天每年系统水泵累计运行的360天，则需要消耗的电能为：9.7度/天360天=3492度/年太阳能系统循环泵每年折合用电费用共计：3492度/年0.7元/度2444元/年采用太阳能配电辅助加热全年累计运行时间按360天计，在此期间，其中90天使用的热水由电加热（即发热管）进行加热，则每日需要消耗的能耗为：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用电量为（电加热设备发热量3600KJ/ 度,热效率=95%）：1890000kJ/d3600 kJ/度95%552度/天纯电加热即（发热管）需要消耗的总电量为：552度/天90天