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1、、工程概况 2二、设计主要内容 2三、安装地区的地理与自然条件分析： 3四、太阳能系统设计依据 8五、太阳能系统设计方案 10六、太阳能热水系统节能效益 14七、参考文献 14# / 14、工程概况1.1工程概况学生公寓太阳能热水应用项目地理位置、建筑类型、建筑面积、使用功能、面积等见表表1学生公寓太阳能热水应用项目工程概况项目名称学生公寓太阳能热水应用项目地理位置项目位于东经 98 29，北纬39 46 ，海拔2280-4622米建筑类型项目共包括1幢民用学生公寓楼，均为居住用6层建筑二、设计主要内容2.1目标总目标：将公寓楼建设成为太阳能热水系统工程，并实现太阳能热水系统与建筑的一体化，实
2、现可再生能源的规模化应用。太阳能热水系统可满足全年60%的生活热水要求。22主要内容主要内容为可再生能源太阳能在建筑上的一体化应用，项目主要采用集中集热、 集中供热太阳能中央热水系统为学生提供生活热水。内容主要围绕以下关键目标及指标展开：(1) 建筑节能目标65%(2) 太阳能热水系统提供的热水占总热水消耗的60%以上。太阳热水系统采用电加热系统作为辅助能源， 通过采用太阳能热水系统，可以大大降低常规能源使用量，最大限度地利用太阳能，阴雨天或太阳能供热水不足部分由辅助电加热系统提供。(3) 太阳能集热器与平屋面的建筑结合，采用集中集热、集中供热式太阳能热水系统。(4) 采用集中集热 集中供热实
3、现太阳能热水系统的规模化应用，其中太阳能集热器采用真空管式集热器，使用寿命长达 30年，后期运行维护方便。集热系统的设备利用率较高，设备的初投资略低，维护费用较低。不受楼层高低限制，并可以实现太阳能热能资源共享 ；可以根据楼面建筑情况灵活布局，最容易实现与建筑物相协调。学生公寓所采用的围护结构如下：(1) 外墙外墙主体结构采用 240mm厚煤矸石多孔砖，外加80mm厚 XPS聚苯板。墙体围护结构的平均传热系数满足居住建筑节能标准规定的0.65 W/(m 2 k)的要求。(2) 外窗外窗采用65系列铝塑密闭中空玻璃平开窗，南、北、东西面窗面比分别为0.36、0.23和0.07，传热系数均为2.5
4、W/m2 K;满足居住建筑节能标准规定的3.20 W/(m 2 k)的要求。(3) 屋面屋面主体结构采用 120mm钢钢筋砭板，外加 80mm厚 XPS聚苯板，采用陶粒混凝土找坡，屋面平均传热 系数为0.44 W/m2 K;满足居住建筑节能标准规定的0.50 W/(m 2 k)的要求。(4) 其他部位保温房屋一层地面采用 30mm厚聚苯板，阴、阳台出沿部分外周均采用50mm聚苯板保温，非采暖间与采暖间的隔墙采用20mml厚XPS保温板。对照表5可知，本项目中建筑围护结构的传热系数各项均符合节能建筑的要求。三、安装地区的地理与自然条件分析：酒泉属于我国二等太阳能辐照度地区,位于北纬39 3 东经
5、98 9 :海拔2280-4622米。水平面年总辐 射量5712MJ/ (怦 a),当地纬度倾角平面年总辐射量6873 MJ/ (怦 a),年总日照小时数 2776小时，年太阳能热水系统供应保证率推荐范围50%60%。学生公寓位于酒泉省本市，使用水源情况为市政自来水，根据上表选取地面水基础水温15 C。1.技术设计方案方案论述本项目学生公寓太阳能热水系统采用集中集热-分户储热-电加热辅助能源的系统。该形式将集热器集中布置在屋顶，在屋面设置水箱间，并且在每家每户安装一台热、电两用太阳能水箱(水箱大小50 100L)。太阳能集热器采集到的热量集中储存于屋顶设备间内的水箱中，并通过管网均匀输送到每家
6、每户，不仅保证用户用热量均衡稳定，而且解决了物业收热水费用难的问题。本项目学生公寓设计建设要求达到65%的节能设计标准根据项目特有的全高层建筑、立面及屋顶形式选用了集中集热分户换热储热太阳能系统。该建筑类型为多层学生公寓，有屋面均采用平屋面形式，每户一台换热式双能源水箱，每户使用自己的自来水和电辅助加热。天气好日照足，太阳能集中系统提供热源，日照不足时，用户自己启动电辅助加热。2热水系统设计计算太阳能热水项目共包括 1栋楼，均为6层居民楼，大概 700人。依据建筑给水排水设计规范（GB每人每日日用水定额50015 2003）,对于有集中热水供应和沐浴设备的学生公寓，热水温度按60 C计时,为4
7、0-60L ,日均用热水量 30L/（人天）。根据下式计算热水量:Qw mq式中：Q 日平均用热水量，（L）;m用水计算单位数（人数）；qr热水用水定额，根据上述公式可以计算出每栋楼的日均用热水量:。Qw mqr =0.6 x 21000 L =12600 L1栋楼共需要热水量为 12600 L热水系统设计成直流式定温放水温差强制循环热水系统。系统使用要求：用水方式：24小时供应热水。辅助能源：采用电加热做为辅助加热能源系统集热面积的确定直接系统集热器采光面积集热器采光面积可根据用户的每日用水量和用水温度确定，按下式估算：QwCw （ tendti ）?Ac=Jt n cd （1 n l）式中
8、：Ac 直接系统集热器采光面积，怦；Qw 户日均用水量，180 kg；Cw 水的定压比热容，4.187kJ/（）;tend储水箱内水的终止温度，60C（按最高用水设计）；ti 水的初始温度，15C（按春秋基础水温设计）；Jt当地春分或秋分所在集热器受热面上月均日辐照量Kj/ m2；?太阳能保证率，；0.60根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定;n cd集热器全日集热效率，；0.40根据经济值取0.400.55。n l 管路及储水箱热损失率，无量纲；0.20根据经济值取 0.20.25。将对应的相关数据代人到以上公式AC=325.3 m2即所需安装集热面积为325
9、.3 m太阳能热水系统集热器面积学生公寓太阳能热水项目共计700人，每天需要热水12600 L,共需集热器面积325.3平方米，每个屋顶面积均大于集热器所需面积，可以满足太阳能热水系统的使用要求。3:设备选型1集热器:选用山东豪特太阳能有限公司生产的真空管集热器(2)选型理由:在民用学生公寓应用太阳能，工作的重中之重就是 安全”所选用的集热器应能够抗寒、抗风、不漏水、不易破碎，耐高温。集热模块采用豪特生产的HT-30D18热水工程专用模块，内胆采用进口SUS304-2B食品级不锈钢，其具体参数规格如下：项目参数项目参数集热器尺寸2100*2374*1550集热器重量150KG真空管30*180
10、0额定承压能力0.12Mpa采光面积4.92 m所用真空管支数30支2水箱用户换热水箱是储热的关键部件。承压式不锈钢内胆水箱以其突出的抗腐蚀性、抗热变性,实现了热水器内胆的历史突破。不锈钢内胆需要采用整体特殊拉伸与无缝焊接工艺，这样才能保证内胆不易漏水与吸瘪。其主要优点如下：超强力阳极镁棒：豪客”专用镁棒经过加长加粗设计，可软化水质，有效保护内胆。加入不锈钢内芯 ，可保证不断裂，可分解在水内的水垢，呵护您的肌肤。净水内胆：超厚不锈钢内胆不结垢 ，不腐蚀，抗吸瘪，不污染水质。九大保护：防漏电，超压保护，超温保护，全自动温控保护，防干烧 防倒流，防溅,外壳安全保护 防结垢9重保 护，让你洗浴更安全
11、。-#- / 14 冬季热损少：储热水箱放置在室内,热损失比常规太阳能小很多。 自动循环功能：当集热器和水箱差大于设定值时自动开启循环泵,小于设定值时自动关闭循环泵。 超大容量：多路供水 容量超大 ,热效益高。能同时满足沐浴 ,汰洗 ,清洁,家务等多种热水需要 ,一机在家方 便实惠。3 循环泵由于该系统应用于民用学生公寓 ,要求系统的运行稳定性非常高 ,因此对选用的水泵产品要求较高 ,适用 于本工程的水泵最终选定在威乐、格兰富水泵。4.辅助能源设备：由于系统采用的是分户供热水系统,每家每户一台热、电两用热水器 ,因此系统不设置集中辅助热源 ,而是在每家每户的小水箱配备电加热 ,电加热功率和常规
12、电热水器无异 ,1.5kW 。5 控制柜型号及主要功能控制柜主要功能：1) 太阳能加热控制太阳能加热采用温差循环控制： 通过检测集热器的温度与贮水箱中水温温度差来控制太阳能循环泵的启 动和停止 ,不断加热贮水箱中的热水。2) 用户水箱加热控制用户水箱加热有两种方式： 当太阳能充足时 ,通过检测贮水箱中水温和用户末端的温度差来控制一次热水循环换热泵的启动和停 止,利用太阳能通过换热形式来加热用户热水水箱内的热水。 当太阳能不足时 ,每户的储热水箱中都配有一个 1.5KW 的水电隔离的电加热 ,用户可以自行开启电加 热加热热水。3) 用户洗浴热水使用控制本套系统的设计宗旨就是 “为用户提供一个能够
13、利用太阳能的高品质电热水器 ”因,此用户卫生间内的太 阳能热水器在使用方式上与常规电热水器没有任何不同,可以承压使用 ,用户自付水费。- # - / 144:工作原理图SUM klr*jBMJ Pk*J? 410 汁ISO u4 k _ - I -IJO III sz IkJ e-麒* 嶄：？/1 训 |I._i 便.*-# - / 14四、太阳能系统设计依据1、工程设计依据：1）全玻璃真空集热管GB/T17049-19972）真空管太阳集热器GB/T17581-19983）工业自动化仪表工程施工及验收规范GBJ93-864）建筑给水排水设计规范GBJ15-885）太阳能热水系统设计、安装及工
14、程验收技术规范GB/T18713-20026） 太阳能集热嚣热性能室内试验方法GBZT1897420037） 家用太阳能热水系统热性能试验方法GB/T-18708 20028） 家用太阳热水系统安装、运行维护技术规范NY/T651 20029） 钢结构设计规范GB50017-200310） 建筑物防雷设计施工及验收规范GB50057-94.2000版11）建筑结构荷载规范 GB50009_1200112）家用和类似用途电器的安全通用要求GB4706.1-199813）设备及管道保温技术通则GB4272-199214）真空管型太阳能集热技术条件GBZT642420015）钢结构工程施工及验收规范GBJ205- 198316）外壳防护等级（IP代码）GB4208- 199317）建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范GB50242-200218）生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准GBZ
