太阳能联集管式热水系统设计培训资料 PPT课件

1 分离式热水系统培训 北京清华阳光太阳能设备有限责任公司热水系统事业部2007年11月16日 2 培训内容大纲 第一章分离式热水系统简单介绍第二章分离式热水系统分类 应用领域及运行原理第三章联集管式热水系统的设计第四章设计实例第五章系统维护第六章常见问题解答 3 第一章分离式热水系统简介 系统类型 分离式太阳能热水工程是指太阳集热器与储水箱分开的热水工程 它包括联集管式太阳能热水工程 热管式太阳能热水工程 U型管式太阳能热水工程 系统组成及位置 太阳集热器根据需要集中位置 如屋面 平 坡 墙面上 有集中的大容积的贮水装置 水箱可以在屋面 地下室 设备层或特别设置的贮水间内 系统安装辅助能源及附属设备 通过一系列的控制方式 保证各个时段的用水 同时也使太阳集热器的热效率可充分发挥出来 特点 1 能节省总体管道的设置 较易做到主管热水循环 因此该系统有节约投资的优越性 容易与其他能源相结合 2 供水系统选用形式多样 如变频供水 增压泵供水等 3 此种系统通过一系列变型可应用于其他领域 如采暖 泳池加热等 4 第二章分离式热水系统分类 应用领域及运行原理 系统分类 联集管式太阳能热水工程热管式太阳能热水工程U型管式太阳能热水工程 5 联集管式系统 联集管式集热器是由多根全玻璃真空太阳集热管插入联箱而组成 系统运行时 集热器中充满水 太阳直接对集热器中的水进行加热 当集热器中的水温达到要求时 通过控制将集热器中的水直接顶入水箱 联集管系统由集热器 水箱 管路及保温 基础与支架 辅助能源与控制系统组成 6 联集管式系统 7 联集管式系统 8 联集管式系统 联集管式集热器特点 国际首创 将全玻璃真空集热管东西方向水平放置组合而成联集管式集热器是清华阳光公司的发明 专利号 94218448 3 96215867 4 96120414 1 世界领先 1996年经瑞士Rapperswil太阳能检测中心按ISO98606 1标准测试 清华阳光SLL 1200 50联集管式集热器的效率居世界领先水平 自然跟踪 圆柱形真空集热管水平放置 对不同季节太阳高度角的变化具有自然跟踪特性 其采光投影面积在一年四季中几乎不变 密封结构 真空集热管与联集管结合处 采用本公司翻边结构和多道半 O 形密封圈两项专利 专利号 94218448 3 94218450 5 96216122 5 使用寿命长 密封严密 安全可靠 承压能力 由于特殊设计的承压结构 集热器在工作时可以承受0 1Mpa的压力 可采用自然循环或强制循环方式运行 组合任意 可根据需要 将联集管式集热器任意组合成不同采光面积的热水系统 9 联集管系统 10 联集管系统 联集管应用领域 热水工程 如学校 宾馆 部队 住宅 医院等领域 适用于定时供水 全天供水等方式 1 75地板采暖 1 4锅炉预热系统 1 75泳池加热 2 1 11 联集管系统 太阳能热水工程原理图 12 联集管系统 太阳能地板采暖原理图 13 联集管系统 锅炉预热系统 14 联集管系统 泳池加热 15 热管式系统 清华阳光热管式集热器为热管 园筒翼片结构 热管式集热器是由热管式真空集热管通过机械连接方式插入联箱而构成的 热管式真空集热管主要是由热管 吸热板 真空玻璃管三部分组成 其工作原理是 太阳光透过玻璃照射到吸热板上 吸热板吸收的热量使热管内的工质汽化 被汽化的工质升到热管冷凝端 放出汽化潜热后冷凝成液体 同时加热水箱或联箱中的水 工质又在重力作用下流回热管的下端 如此重复工作 不断地将吸收的辐射能传递给联箱中需要加热的水 16 热管式系统 17 热管式系统 18 热管式系统 19 热管式系统 热管式系统应用领域 热水工程 如学校 宾馆 部队 住宅 医院等领域 适用于定时供水 全天供水等方式 地板采暖 略锅炉预热系统 略泳池加热 略热管式热水器特点 热管形式为 干式 热管 相比传统的 湿式 热管具有少结垢 不宜漏水等特点 启动快 热管可将集热管所获得的热量迅速传递到水箱中 整体承压0 4MPa 直接与自来水系统连接 承压使用 自动运行 日平均热效率高于集热管直插式热水器 在我国广大地区冬季晴好天气使用 也可得到满意热水 水箱与热管采用机械密封方式 密封牢靠 集热管内无水 少量集热管损坏 集热器仍可正常运行 20 热管式系统 热水系统运行原理图 承压运行1 21 热管式系统 热水系统运行原理图 承压运行2 22 热管式系统 热水系统运行原理图 非承压运行 23 U型管式系统 U型管系统为间接式太阳能系统 采用真空集热管集热 热量传递给铝翼 铝翼将热量吸收后传递给U型铜棒 铜棒中空 内置防冻液 U型铜棒内的防冻液通过系统循环泵将热量传递给内置于水箱内部的浮动式盘管换热器 通过换热器将水箱中的水加热 U型管式集热器主要是由U型管 铝翼 真空玻璃管三部分组成 U型管采用防冻液导热 在室外温度较低的环境下仍可正常工作 U型管式太阳集热器热水系统太阳能部分采用闭式循环 带压运行与水箱换热 无液体流失问题 内走特制防冻液 无管道冻结问题 真空管内无水 即使真空管出现破裂 也不会影响系统运行 保证系统的稳定性 系统实验承压能力高达6kg cm2 24 U型管式系统 25 U型管式系统 26 U型管式系统 热管式系统应用领域 热水工程 如学校 宾馆 部队 住宅 医院等领域 适用于定时供水 全天供水等方式 地板采暖 略锅炉预热系统 略泳池加热 略 27 U型管式系统 热水系统运行原理图 承压运行1 28 U型管式系统 热水系统运行原理图承压运行2 29 第三章联集管式热水系统设计 一 依据工程经验的设计流程以全国范围来讲 对于多数的情况下并没有严格的用水要求 因此可以简化设计流程 依据工程经验进行设计 工程总用水量M 公斤 计算 一般情况下可以按照每人每天50公斤左右的热水进行估算 对于24小时提供热水的情况 或者3班倒 需要乘以1 2的安全系数 一般的情况下 设人数为m 可以得出总用水量为M 50m 公斤 初步集热面积S1 平米 计算 清华阳光分离式热水工程每平米集热面积在北方地区平均每天产75公斤左右45 的热水 初步集热面积用总用水量除以每平米集热器产水量即可得出 以北方地区为例 初步集热面积为S1 M 75 平米 集热器倾角 的选择 由于倾角为 0 9 时 是当地纬度 得到的年直射辐射量最大 倾角应近似等于当地纬度 即 一般情况下 北方地区采用45 倾角 南方地区使用30 倾角 集热器朝向的选择 集热器方位正南时得到的太阳辐照量最大 另外 由于某些建筑物的走向或者其他原因 集热器的朝向需要向东或者向西偏转一定的角度时 向东偏转角度范围不宜超过10 向西偏转角度范围不宜超过15 30 第三章联集管式热水系统设计 集热器层数k的选择 为了更好地利用建筑物 集热器一般多层摆放 各型集热器的摆放层数均不宜过高 对于联集管式集热器来讲 由于系统非承压运行 在30 角摆放时 层数不宜超过4层 在45 摆放时 层数不宜超过3层 集热器前后排间距L的计算 在工程中 由于前排的集热器不能遮挡后面的集热器 因此在前后排的集热器之间需要间距 理论上来讲L H tg 66 5 其中H为前排遮挡物的高度 米 集热器东西相邻两列的间距 联集管式集热器一般为300mm 0 3米 热管式与U型管式一般为130mm 0 13米 一般情况下 集热器基础包括混凝土基础与钢结构基础 混凝土基础采用混凝土墩 内置预埋铁 集热器钢结构基础包括槽钢基础与集热器支架 集热面积S的确定 S1计算出来后 需要选择集热器的型号 联集管 热管与U型管的单块集热面积s均不同 首先初步计算出大致需要的集热器块数 又因为集热器须依照建筑物的情况调整 一般调整后会分排分层摆放 可以参照工程照片 因此需要根据摆放情况来确定最终的集热器块数n 实际集热面积S n s 平米 水箱容量V 吨 的选择 按照总用水量M 公斤 进行选择 水箱容积V M 1000 吨 对于联集管式非承压系统 由于配备的水箱不能满水 有溢流口 因此需要乘以1 1或1 2的系数 并取整 电加热功率W KW 的选择 W 9 M 1000 千瓦 对于用水量较大的工程 会出现计算出的电加热功率较大的情况 这样可以视情况进行减少 但不宜低于原来的一半 31 第三章联集管式热水系统设计 一 依据规范的设计流程对于其他情况 由于情况比较复杂 比如太阳能系统为游泳池 地板采暖等设施提供热量 或者作为常规能源的预热系统 或者用水温度不是45 时 此时不能以水量来作为设计依据 需要用能量来计算 如下所示 根据国标相应规定计算出总用水量以及相应的用水温度 计算出所需要的总热量 单位 兆焦MJ 如果是做预热系统 地板采暖或者泳池加热也需要计算出所需要的总热量 用Q表示 查找当地年平均每天的太阳辐照量 MJ 用q表示 太阳辐照情况的资料可以咨询当地气象部门 北京地区太阳辐照量 夏季为20MJ 春秋季为17MJ 冬季为14MJ 清华阳光联集管式太阳能热水系统的效率按照50 计算 因此初步集热面积S1 Q q 55 32 第四章设计实例 工程概况 甲方需求 北京某学生洗浴工程 每天有220左右人次用水时间为晚上6 00 8 00 电辅助加热 水箱置于屋面 根据现场情况观察与测量 建筑物朝向正南 屋面东西距离为27米 南北距离为20米 屋面面积足够 集热器前面没有遮挡 33 第四章设计实例 设计流程总用水量M 220 人 50 kg 人 11000 kg 11 吨 初步集热面积S1 M kg 75 kg m 11000 75 146 7m 设计采用集热器型号为SLL1500 50 每块集热面积为6 25m 初步估算需要集热器块数n1 块 S1 m 6 25 m 块 146 7 6 25 m 块 23 5 块 24 块 北方地区应选择集热器倾角为45 集热器朝向正南 2排集热器南北的距离为 L 6米 集热器南北投影距离为3米 2排 米 6米 实际该工程集热器所占用的南北距离为12米 小于屋面实际南北距离 可以摆放 34 第四章设计实例 设计流程按照一般情况 先选择集热器为2层放置 此时集热器实际为24块 2层 12组 按照每组间距为0 3米考虑 人梯 加上集热器的东西尺寸3 1米后每组集热器的东西距离为3 4米 12组集热器的东西距离为40 8米 超出屋面的实际距离 因此考虑将集热器分为南北两排摆放 每排6组 每组2块 均为2层放置 此时距离 20 4米 不超过屋面距离 东西距离满足实际情况 集热器前后排间距L H tg 66 5 H为前排集热器高度 通过三角函数计算为3米 北京纬度为北纬40 左右 此时L 3 tg 66 5 3 tg 66 5 40 3 tg 26 5 3 0 5 6米 35 第四章设计实例 设计流程由此得出 该工程所需要的集热器型号为SLL1500 50 根据块数n为24块 s 6 25 平米 实际集热面积S n s 24 6 25 150平米 与S1比较接近 水箱容量V 吨 的选择 由于为联集管式热水系统 水箱容积V M 1 1 1000 吨 11000 1 1 1000 12吨 因此采用容积为12吨的水箱 电加热功率W KW 的选择 W 9 M 1000 99 千瓦 建议使用功率99KW的电加热装置 不宜低于45KW 36 第五章系统维护 经常性的维护保养 对保持热水系统的集热性能 正常使用以及延长使用寿命都有着重要作用 虽然热水系统运行稳定 日常维护简单 不需专职人员管理 但也一定要责任到人 不可疏忽大意 日常维护的主要项目有 经常巡视检查 作好运行记录 作为清华阳光公司备查资料 根据当地环境条件定期除尘 保证系统获得最佳集热效果 根据当地的水质和系统情况 定期清理系统中的水垢 根据当地自然条件 作好系统钢结构支架的防锈修补 入冬前检查系统管路保温情况 及时更换系统中失效的真空集热管 清华阳光公司建议 热水系统的水温不宜超过60 以降低水垢集结的条件 37 第六章常见问题解答 清华阳光的公司情况怎么样 在行业内的位置如何 清华阳光与清华大学的关系 太阳能冬季能否使用 效果如何 太阳能阴雨天能否使用 怎么使用 太阳能经济性分析 清华阳光的技术优势 太阳能电加热太贵 能否使用其他能源作为补充 太阳能价格 太阳能系统分为几种类型 各有什么特点 每种系统基本运行原理如何 我这里有一个30人洗浴工程 用什么类型的热水系统比较好 请简单介绍方案 我这里有一个100人洗浴工程 用什么类型的热水系统比较好 请简单介绍方案 太阳能热水系统如何安装 坡屋面 平屋面 彩钢板屋面 太阳能水箱位置安装在哪里 需要什么条件 太阳能如何供水 与设计院配合的配合流程 对于集中式热水系统与分户热水有何优缺点 38 第六章常见问题解答 清华阳光的公司情况简介 在行业内的位置如何 答 清华阳光是由北京清华阳光能源开发有限责任公司 北京清华阳光太阳能设备有限责任公司与北京华业阳光系统集成公司组成 清华阳光公司是中国太阳能热利用产业的行业奠基人 产业推动者和标准制订者 目前 使用清华阳光专利核心技术的企业在行业中达90 以上 清华阳光公司是由清华大学所属的清华控股有限公司控股 北京一轻集团和首钢股份强势加盟的高新技术企业 公司注册资金1 535亿人民币资产总额2 9亿人民币 全面通过ISO9001 2000标准质量管理体系认证 太阳能热水器全面通过欧洲PRNE42975标准设立了近2000家代理和专卖店 利税居太阳能行业第一 销售额全行业前两名中国名牌产品 国家免检产品 国家科学进步奖与国家发明奖 39 第六章常见问题解答 清华阳光与清华大学的关系 答 清华阳光公司前身是清华大学的校办企业 目前是由清华大学所属的清华控股有限公司控股 北京一轻集团和首钢股份强势加盟的高新技术企业 清华控股占有清华阳光60 的股份 40 第六章常见问题解答 太阳能冬季能否使用 效果如何 答 真空管式太阳能热水系统冬季可以使用 热水器本身耐寒能力非常好 室外管路配备电伴热带防冻 在不停电的情况下可以保证冬季正常使用 靠防冻液作为热媒的热水器或者热水系统冬季可以保护室外部分的设备与管路不会冻坏 对于平板式热水器 一般情况下在北方地区不能使用 因太阳能热水器或者热水系统的出水量是按照春秋季的产水量设计的 因此在冬季情况下 每天热水温度稍显不足 可以通过调低水箱水位或者使用辅助热源进行解决 实际上 因冬季热水用量较少 41 第六章常见问题解答 太阳能阴雨天能否使用 怎么使用 答 太阳能设有辅助能源 在阴雨天等太阳辐照不足的情况下使用 系统根据水箱温度决定是否启动辅助能源 一般为电加热 清华阳光控制器可以设定定时加热 手动加热 自动加热 循环加热 42 第六章常见问题解答 太阳能经济性分析 答 太阳能不是稳定的能源 在条件不足时需要辅助能源进行补充 太阳能与电 燃油 燃气进行对比分析 对于电 太阳能在2年内回收成本 对于燃油 太阳能在2年内回收成本 对于燃气 太阳能在4年内回收成本 对于常规能源加热的热水 在不计水费的情况下 1吨温升30度的水需要电的运行费用为20元 需要燃油的运行费用为25元 需要燃气的运行费用为10元 平均运行费用为0 9元 考虑到太阳能有开启电加热的情况 43 第六章常见问题解答 清华阳光技术优势答 真空集热管为自有品牌 且生产历史较长 规模较大 具有自己的科研设计机构 具备国际先进的太阳能设备制造的工艺和设备 具备技术力量强 服务优良的安装施工队伍 超过国家技术标准 系统的可靠性 具备同类项目最多的业绩 北京地区有完善的售前 售中和售后服务机构 控制的先进性 控制系统采用清华阳光自行开发的一体式工程控制器 专门为太阳能热水系统设计 确保系统完全自动化且安全可靠 具体功能见控制系统说明 工程材料质量优质性 在工程中 清华阳光工程用的设备均为同行业优质品牌 确保工程质量 结构的安全性 整个系统设计成架空钢结构 整个结构与屋面可靠连接 并有一定配置 具备防台风 防雷电的装置 安全的防冻措施 针对北方地区冬季防冻的问题 我们不只在管路上安装了电伴热带 而且在控制系统上还专门做了防冻循环 确保系统安全过冬 44 第六章常见问题解答 太阳能电加热太贵 能否使用其他能源作为补充 答 可以 一般除电加热外 太阳能系统还可采用燃气锅炉 电锅炉 燃油锅炉 热泵等等能源形式 具体结合需要根据辅助能源的形式进行结合 一般对于有压的一次水 需要安装换热器进行换热 如果对于常压的一次水 可以通过安装循环泵进行换热 具体原理请参照前章节的相关原理图 45 第六章常见问题解答 太阳能价格 答 对甲方联集管的初步报价为1800元 平米 小面积工程 50平米 以下需要按照1900 2000元报价 对设计院联集管的概算按照2000元 平米考虑 46 第六章常见问题解答 太阳能系统分为几种类型 各有什么特点 每种系统基本运行原理如何 答 详见前面章节 47 第六章常见问题解答 我这里有一个30人洗浴工程 用什么类型的热水系统比较好 请简单介绍方案 我这里有一个100人洗浴工程 用什么类型的热水系统比较好 请简单介绍方案 答 详见前面章节 按照相关计算进行设计 一般来讲 联集管系统与箱式组合系统的界定为3吨水 天 集热面积40平米以下的联集管不建议安装 48 第六章常见问题解答 太阳能热水系统如何安装 坡屋面 平屋面 彩钢板屋面 答 联集管式太阳能系统可以安装在平屋面 坡屋面与彩钢板上 平屋面安装略 对于坡屋面 需要在建筑上进行预留 预留形式可以为混凝土基础 钢基础 彩钢板屋面必须预留好钢基础 上述屋面必须解决好承重问题 49 第六章常见问题解答 太阳能水箱位置安装在哪里 需要什么条件 答 太阳能水箱位置可以是屋面 也可以是位于建筑内或者地下室的设备间 建筑外的空地 对于屋面放置水箱 需要解决承重问题 一般对于改造建筑 需要根据承重梁位置制作水箱基础 或者找出承重柱头安装水箱基础 此时水箱基础的形式为混凝土 工字钢 对于建筑内部 指下面还有楼层 放置水箱 需要确认承重问题 但建筑内部很难找到承重梁或者承重墙 对于地下室 下面无楼层 或者室外空地 水箱直接安装在混凝土基础上 一般不需要工字钢 50 第六章常见问题解答 太阳能如何供水 答 太阳能供水方式有很多种 在前面原理图中有一定的说明 一般供水方式采用落水式供水方式 即通过位于屋面的高位太阳能水箱提供充足的压力 采用增压泵供水 增压泵可以定时启动 但需要