太阳能地暖设计方案

太阳能地暖太阳能地暖 设设 计计 方方 案案 编编制制单单位 位 编编制制时间时间 2013 年年 6 月月 I 目目 录录 第一章 项目概况 1 一 项目概述 1 一 项目名称 1 二 项目简介 1 二 设计依据和参照标准 1 第二章 供热热源的选择及确定 4 一 供热热源的选择 4 一 各种热源的可行性分析 4 二 热源的确定 4 二 采暖系统末端的确定 5 一 太阳能地暖系统 5 二 锅炉结合散热片系统采暖 5 三 家用分体机采暖系统 6 三 太阳能供暖系统技术分析 6 一 系统原理及采热元器件的简述 6 四 北京市房山区果各庄应急避难所项目太阳能地暖系统设计简述 8 第三章 热水系统方案规划设计 9 一 热水供应热源工作原理及主要技术指标 9 一 热源的工作原理 9 二 供暖主要技术指标 10 二 太阳能供暖系统规划设计 12 一 太阳能供暖系统规划设计 12 三 系统投资及运行成本分析 13 一 太阳能采热部分的投资分析 13 二 机房投资预算 14 三 地暖系统投资预算 16 四 集中式太阳能采暖系统总投资预算 16 五 太阳能集中供热电辅助加热每天采暖运行成本 16 第四章结论 18 1 第一章第一章 项项目概况目概况 一 一 项项目概述目概述 一 一 项项目名称目名称 北京市房山区果各庄应急避难所太阳能采暖工程 二 二 项项目目简简介介 本项目位于北京市房山区青龙湖镇果各庄村 一栋单层的应急避难所 总供 暖面积约为 350 平方米 二 二 设计设计依据和参照依据和参照标标准准 1 建筑给水排水设计规范 GB50015 2003 2 全国民用建筑工程设计技术措施给水排水篇 2003 3 民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 GB50364 2005 4 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 GB50242 2002 5 其他有关设计规范及规程 6 北京地区日照分析 2 全国全国辐辐射量分布射量分布图图 根据全国按日照时间分为 5 类地区 河北地区属于三类地区全年日照数在 2200 3000h 日辐射总量在 3 8 4 5KWh m2之间 在每平方米面积上一年接受的 太阳能辐射总量为 5016 5852MJ 相当于 170 200kg 标准煤燃烧所发出的热量 为中国太阳能资源的中等类型区 相当于美国的华盛顿地区 等级资源带号年总辐射量 MJ 年总辐射量 kwh 平均日辐射量 kwh 最丰富带 I 6300 1570 4 8 很丰富带 II5040 63001400 15703 8 4 8 较丰富带 III3780 50401050 14002 9 3 8 一般IV 3780 1050 2 9 3 7 北京地区寒冷季平均温度 中国一月平均气温分布中国一月平均气温分布图图 由中国一月平均气温分布图可知北京地区最冷月平均温度在 8 摄氏度左右 8 北京地区居民电价标准 北京地区居民用电峰谷电价表 序号收费项目收费标准 元 KWh 收费依据备注 1居民峰谷用电0 48 北京电价收费 标准 应急避难所为居民生活 用电 4 第二章第二章 供供热热热热源的源的选择选择及确定及确定 1 供供热热热热源的源的选择选择 1 各种各种热热源的可行性分析源的可行性分析 常用的生活热源有 城市蒸汽热源 燃油燃气热源 电热源 太阳能热源 地热 热源等 目前技术成熟应用最广泛的为前四种 其各自性能 投资 可靠性等分析 如下 类别 比较项 系统优点系统可靠性环保等级 太阳能 热泵节能 稳定 运行管理费用低很可靠 太阳能 电锅炉 谷电 节能 稳定 运行管理费用低很可靠 太阳能 燃气节能 稳定 运行管理费用低很可靠 太阳能 电锅炉 平电 节能 稳定 运行管理费用低很可靠 蒸汽 城市热网 稳定 运行管理费用较高很可靠 燃气需要防火防爆 运行管理费用较高很可靠 电锅炉 平电 稳定 运行管理费用较低很可靠 燃油需要防火防爆 运行管理费用较高 综合上述比较 热源从可靠性及环保性能综合考虑宜选择太阳能 辅助热源的 供热形式 辅助热源可选择电 燃气 蒸汽等形式 2 热热源的确定源的确定 我们选择热源时 从一次性投资 运行成本 后期维修保养三个指标确定性价 比 从运行成本上看 选用热泵补热运行成本最低 但针对本项目供热量小的特点 结合北京地区丰富的日照条件和电价政策 综合考虑 本方案拟定以集中式太阳 5 能系统为主 电辅助加热系统为保障热源的供暖方案 充分利用太阳能 结合电价 的优势 系统安全可靠 管理简单 运行经济 2 采暖系采暖系统统末端的确定末端的确定 一 太阳能地暖系 一 太阳能地暖系统统 地暖系统是地面均匀的铺设发热暖线 因为暖线系统的间距是固定的 所以地 面的温度在每一个角度都是非常均匀的 而且热量一旦起来 就分布到人体最需要 的脚部 再辐射上升到人体的腿部 身体 头部 符合人体工程学特点和中医 脚暖 身舒 的原理 地暖系统在加热的过程是属于辐射加热 空气中没有风 不会有干 燥的感觉 所以对于追求健康 品质的生活来讲 地暖是最舒适 最健康的采暖方 式 根据资料显示地暖系统具体优点如下 1 改善血液循环及新陈代谢 对风湿病有明显的疗效 2 无风的地暖形式 可减少对老年人心血管的压力 3 保持肌肤水份 帮助女性青春常驻 4 室内无粉尘 适宜呼吸系统敏感者 减少哮喘发病率 5 有利于保持头脑清醒 帮助提高记忆力和理解力 从而提高学习效率 6 提高睡眠质量 入睡快 保证深度睡眠 有利于保持旺盛的工作精力 7 节省空间 避免安装传统的暖气片形成的直接隐患 8 据有关科学统计资料表明 地暖系统可刺激人们增加运动量 有助身心 健康 6 二 二 锅锅炉炉结结合散合散热热片系片系统统采暖 采暖 散热片的传热方式是通过强烈反差的温差来实现 散热片的温度达到 85 度左 右 一部分热量是通过墙体被吸收 他们的热量一方面是从屋顶流到下面 热量分布 的均匀度在房间的每个角落是不一样的 靠近空调和散热片的地方温度比较高 越 远离 温度就越低 热量损失大而且不均匀 很容易局部温度高 很难有均热效果 在同一房间内出现大的温差变化更易引发感冒 三 三 家用分体机采暖系家用分体机采暖系统统 空调的原理是通过强风将把热风从顶部依靠热风强吹到屋面的中下部 热量 分布是从头部到脚部温度逐渐降低 热量必须是先从顶部下来 因为热气比空气 轻 首先跑到的是顶部 靠强对流再对流到下面 空调大多吊装在墙壁高处 热风直 接对着头部 长时间开空调易导致口干舌燥和各类上呼吸道疾病 综上所述结合项目特征 地暖系统在使用过程中对人的健康有很大帮助 此 外结合太阳能具有很大的投资效益 因此综合考虑本公司建议采用太阳能地暖采 暖系统 三 太阳能供暖系三 太阳能供暖系统统技技术术分析分析 一 系 一 系统统原理及采原理及采热热元器件的元器件的简简述述 1 采热原理 7 根据 采暖通风与空气调节设计规范 民用建筑的供水温度不得高于 60 供 水温度与回水温度温差不小于 10 根据经验地暖进水温度可选 40 而回水温 度选取 30 在屋顶设置真空管集热器 集热器采用串联的形式 采集后的热水贮存于集 热水箱 A 中 当蓄能水箱 B 中水温低于设定温度 40 时 启动电辅助加热装置 当蓄能水池 B 中水温达到设计温度 40 时 电锅炉自动停止工作 蓄能水池 B 中的热水即为地暖管的水源 经埋地地暖管为用户提供热量 2 采热元件 1 真空管集热器 8 真空管可以串并联连接 间接式系统 机械强制循环 使用真空管造价较低 回收周期比较短 安装简单 集热效果高 抗腐蚀能力强 真空管集热器的材质为玻璃 具有很强的抗腐蚀能力 对水质 要求较低 无需担心集热器长时间使用会被腐蚀的现象 2 平板集热器 以一平方为一个采热单元 单元内部连接由厂家完成属于集成部件 在现场 进行单元之间的联接 外形美观 但成本很高 集热冬季集热效率也不如真空管集 热器 平板集热器对水质要求较高 长时间使用会腐蚀内部铜管 造成系统大面积损 坏 系统瘫痪 3 本工程采热元器件的确定 9 根据我们多年在北京地区的太阳能工程经验 本地区最适于真空管式集热器 采热 其投资较低 热效率较高 且外形美观 四 北京市房山区果各庄四 北京市房山区果各庄应应急避急避难难所所项项目太阳能地暖系目太阳能地暖系统设计简统设计简述述 1 设计思路 以太阳能作为主热源 电辅助加热系统为保障热源 双热源联合供热 在屋顶集中布置真空管太阳能集热器 选用我公司太阳能集中供热成套技术 再由经蓄能水箱将 40 热水供应到地暖管进行房间供暖 2 建筑集成效果 10 第三章第三章 热热水系水系统统方案方案规规划划设计设计 一 一 热热水供水供应热应热源工作原理及主要技源工作原理及主要技术术指指标标 一 一 热热源的工作原理源的工作原理 1 太阳能供暖原理图 2 电辅助加热系统的工作原理 三相工频点加强器 防护外壳及电控制系统组成 具有防过载 漏电保护 微电脑智能控制 热效率高 寿命长 3 两种能源互补利用原理 11 当太阳能充足时 优先使用太阳能供热 当太阳能不足时启动电辅助加热保 障系统 确保 24 小时恒温恒压供应热水 保障供暖系统平稳运行 4 供暖原理 若白天太阳能不足 产生的热水量不能满足供暖的要求时 太阳能集热水箱 的水通过电辅助加热系统补热到 40 后 贮在开挖蓄能水池中 当水量达到设计 要求时 电锅炉停止工作 该设计充分体现了优先使用太阳能 并巧妙的利用了 电辅助加热 保障用户的供暖负荷要求 系统更加节能有效 在供暖初期可以将冷水补给到集热水箱中 集热水箱 24 小时保持满水位 供暖与供热水不同 蓄能水箱中的热水经过各房间铺设的地暖管后 温度会降低 经过地暖回水管重新回到太阳能集热水箱中加热到所需水温 再送入到蓄能水 优先使用太阳电辅助加热系统 恒温供水 恒压供水 12 箱中 如此循环达到供暖的目的 考虑到水的蒸发损失故特设自动补水装置 保障热源选择电辅助集热器 二 供暖主要技 二 供暖主要技术术指指标标 1 关于水温 根据地暖设备采暖热水需要的温度 热水供应系统的热水供水设备 集热水 箱 出口的最低温度选用 40 2 关于出水时间 影响达到供水水温标准的出水时间 主要受未循环支管长短限制 本系统中 出热水时间可控制在 20 秒秒之内 3 关于管材 3 1 主管管材选择 热水系统各种管材比较表 管材名称管材名称产地产地工程总价工程总价抗腐蚀性能抗腐蚀性能钢性钢性热膨胀性能热膨胀性能热传导性能热传导性能 热镀锌钢管天津利达A0较好较好1 0 0 06 PP R 管上海白碟 1 15 A0 1 20 A0 较好 易老化较差12 0 0 01 不锈钢管 山西太钢 0Gr18Ni9 1 85 A0 2 4 A0很好很好1 0 0 04 铜管上海铜管 1 85 A0 2 5 A0 很好好 0 95 1 0 由上表可知热镀锌钢管具有下列优点 1 造价低 2 强度高且受温度变化的影响很小 3 热传导率低 4 耐腐蚀性能较强 5 机械强度高 13 故本故本设计选设计选用国用国标热镀锌钢标热镀锌钢管 管 3 2 地暖管管材选择 1 U PVC 管 XPAP 管满足不了 ISO DIS10508 4 5 的规定要求 在欧洲 不用于热水地暖 2 PP R 管 壁厚脆化温度 5 10 弯曲难一般不用于住宅地暖 3 PB 管抗应力 抗划痕能力差 透氧率高 为保护系统金属件被氧化腐蚀 国际规定必带阻氧层 但国内地暖无阻氧层 4 PEX 管具有如下优势 1 无毒无味 卫生 不腐蚀 不滋生细菌 不污染水质 内壁光滑 流阻小 2 耐温耐压 可稳定工作于 40 110 C 的环境 爆破压力可达 6 0Mpa 3 导热系数高达 0 35W m k 特别适用于地暖用管 冷热给水管 4 保温隔热性能好 导热时不结垢 导冷时不结霜 5 抗蠕变 耐老化 使用寿命达 50 年以上 6 安装与维修费用低 免除 堵 冒 滴 漏 现象 综综合上述情况考合上述情况考虑虑 我公司建 我公司建议议采用采用 PEX 管作管作为为地暖埋地管 地暖埋地管 二 二 太阳能供暖系太阳能供暖系统规统规划划设计设计 一 太阳能供暖系 一 太阳能供暖系统规统规划划设计设计 1 日循 日循环环水量确定水量确定 1 负荷确定 根据 全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调篇 确定应急避难所平均采 暖热负荷为 70w m2 14 24 5kw350q 总 Q 日所需的总负荷量 应急避难所按每天 24 小时供暖要求设计 根据规范平均 负荷系数按 0 7 计算 Q 24 5kw 24h 0 7 411 6kw h 2 日所需总循环水量计算 吨 9 8 104 2kj kg 411 6kwh m 2 太阳能集 太阳能集热热器面器面积计积计算算 按最高日循环水量为 9 8 吨 根据我公司多年施工经验可知真空管集热器单 位面积能够提供 10 提高到 45 60L 日计算 由于真空管太阳能集热器只需将 30 水提高到 40 则每一平米能提供热 水量为 日 日 单 210 30 40 6010 45 L L V 则共需要 9 8 0 21 46 67 平方米 根据我公司真空管集热器规格型号及取整原则 选用六组集热器模块 每个 模块集热面积为 8 平方米 此此项项目真空管太阳能集目真空管太阳能集热热器面器面积积共共为为 48 3 蓄能水箱尺寸大小确定 蓄能水箱尺寸大小确定 1 40 蓄能水箱 B 水箱 根据最高日循环水量 9 8 吨 由于采暖水是循环使用的 根据我公司工程经 验 日最高循环水量与蓄热水箱 10 1 的取值 蓄能水箱选用 1 立方米 选用食品 级不锈钢水箱 2 太阳能集热水箱 A 水箱 根据最高日循环水量 9 8 吨 集热水箱有效容积 Bs 则本方案集热水箱 有 V 容积为 1000L 即取 1 立方 选用食品级不锈钢水箱 15 4 太阳能循 太阳能循环环流量的确定流量的确定 根据规范循环流量按下式计算 Qx1 3600 0 01 0 02 As 1000 3600 0 02 48 1000 3 456 吨 h 式中 Qx1 集热循环流量 吨 h As 集热器集热面积 取 48 5 电辅电辅助加助加热热系系统统容量确定容量确定 在雨雪天气条件下 太阳能无法使用时 需采用电辅助加热作为保障热源 按全天 24 小时提供热水计算 电加热器的功率应为建筑的热负荷值 故电辅助 加热装置的装机容量为 24kw 三 系三 系统统投投资资及运行成本分析及运行成本分析 根据以上采暖技术方案 北京市房山区果各庄应急避难所太阳能供暖系统的投 资概算如下 一 太阳能采 一 太阳能采热热部分的投部分的投资资分析分析 太阳能采热部分投资预算 单位 元单位 元 序号序号设备名称设备名称规格规格单位单位单价单价数量数量合价合价备注备注 16 1 1 真空管集 热模块 Ms60 1500 套 2975617850 2 角钢支架 4 40mmM145487672 3 热镀锌钢 管 DN50M351986930 4 铜闸阀 DN50 个 128182304 5 铜闸阀 DN25 个 45361620 6 不锈钢软 连接管 DN25 条 53422226 7 热镀锌弯 头 DN50 个 15981470 8 热镀锌管 箍 DN50 个 1058580 9 热镀锌三 通 DN50 个 1532480 10 热镀锌变 径 DN50 25 个 1082820 11 活结 DN50 个 25 5882244 12 基础 200 200 个 31621922 13 避雷热镀 锌圆钢 12M5 5110605 14 屋顶管道 保温 橡朔保温 管 55 M11 51982277 15 防锈漆 15kg 桶 120101200 16 稀释剂 10 桶 8012960 17 安装费 项 880018800 18 设计费设计费 2770 19 总预算总预算 6273062730 元元 二 机房投 二 机房投资资预预算算 机房投资预算 单位 元单位 元 序号序号设备名称设备名称规格规格单位单位单价单价数量数量合价合价备注备注 1 1 不锈钢水箱 1000L 个 362127242 2 2 热水供水泵 Q 7 5m h H 10m 台 258425168 3 3 集热循环泵 Q 4 5m h H 12m 台 211024220 17 4 4 电辅助加热循 环泵 Q 8m h H 6m 台 195823916 5 5 电辅助加热装 置 24kw 套 786217862 6 6 智能控制柜 ZK115 套 12570112570 7 7 电动阀 DN50 个 155023100 8 8 电磁阀 DN32 个 2841284 9 9 铜阀门 DN50 个 128364608 1010 止回阀 DN50 个 135243240 1111 橡胶软解头 DN50 个 145324640 1212 压力表 1 6mp 套 4512540 1313 水处理器 套 732017320 1414 膨胀罐 380L 个 8501850 1515 热镀锌钢管 DN50m352859975 1616 热镀锌弯头 DN50 个 151201800 1717 热镀管箍 DN50 个 101251250 1818 热镀锌三通 DN50 个 151552325 1919 热度活结 DN50 个 25 5952422 5 2020 管道保温 橡朔保温 管 55 M11 51201380 2121 电工阻燃管 pvc 25m34251275 2222 四芯线 4 4m m183806840 2323 单股铜线 10m m133504550 2424 八芯屏蔽线 8 0 75m m152553825 2525 三芯护套线 3 2 5m m62701620 2626 安装费 项 11500111500 2727 总预算总预算 5 5 元元 三 地暖系 三 地暖系统统投投资预资预算算 序号项目名称型号单位数量单价合计备注 1 地暖管材 PEX 20 2 平方米 3502910150 2 地暖分集水器 dn25 路 142303220 3 过滤器 个 680480 4 温控器 ZK001 个 142803920 18 5 电动阀 dn20 个 142643696 6 挤塑保温板 20mm 350144900 7 反射膜 3502 5875 8 泡沫填充剂 罐 1098980 9 地暖辅材 含 阀门 平方米 35018 6300 10 施工安装 平方米 350217350 11 总预算 41871元元 四 集中式太阳能采暖系 四 集中式太阳能采暖系统总统总投投资预资预算算 根据 一 二 三 计算可知 本项目采用集中式太阳能系统总投资为 6273062730元元 5 5元元 41871 元元 5 元 元 大写 大写 贰贰拾壹万捌仟玖佰拾壹万捌仟玖佰贰贰拾拾叁叁元伍角元伍角 五 太阳能集中供 五 太阳能集中供热电辅热电辅助加助加热热每天采暖运行成本每天采暖运行成本 据国家气象部门统计资料记录 北京地区的日照属中国二类地区 属于太阳 能资源较丰富地区 年平均采暖时间按照 120 天考虑 1 太阳能 电辅助加热的能源成本计算 F1 2 8 元 m3 cn0 860 01 0 q ST 20 980 8