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1浴室太阳能热水器工程设计方案2第一章、工程方案设计一、太阳能用水设计说明3500人，根据日常生活习惯，每周每学生洗澡1次，使用热水55度，每个学生用水量约50升，根据学校常规在校生约1000人，每人每周洗澡1次，即每天有200人洗澡，设计热水用量为10吨，2个5吨不锈钢保温水箱，128块IC卡水表，本工程水箱及管道布置设计时，结合建筑实际情况，以及考虑到实际用水的要求，设计采用相应配套的太阳能供应热水，如有在校学生增加，热水量不够的情况下，可增加设备，保证热水的供应。二、工程概况1、供热方式及供热效果说明：根据楼面面积太阳能工程联箱安装20组，工程联箱内外为304不锈钢，保温层厚度5CM，支架采用镀锌钢板汽车烤漆，使用寿命长，真空管1000支，采用三高紫金真空集热管，吸热升温快，保温效果好，使用寿命长，因贵州每年约有3至4个月的阴雨天气，太阳能在阴雨天气产热效果不能达到要求，需用电辅助加热，而电辅助直接在水箱中加热易产生水垢，故障率偏高，所以选用全自动控制管道加热器循环加热，当保温水箱内温度达不到预设温度时，管道加热器自动启动并加热，当水温达到预设温度后，管道加热器停止工作，同样取到节能效果。2、储存热水方式：常规用水习惯，设计热水用量为10吨，太阳天气水温约80度以上，均由太阳能集中循环加热到保温水箱内，根据顶面承重面积配置2个5吨不锈钢保温水箱。3、IC卡水表的使用好处由于此热水工程洗澡使用，为了节约水电，须使用水表，IC卡预付费收费智能仪表，是以水介质计量行业最常用、运行最稳定的旋翼式全铜水表为母体表，采用国际上最新微功耗、超大规模集成电脑芯片模块，以高度集成化工业手段，设计制造的可靠电子控制器，配合低功耗、大扭矩输出的无压损电控专利先导阀门而生产制造的新一代机械、电子双显示双计量智能水表，是集预付费、自动计费、阶梯计费、能耗低、报警及防止不当使用等功能于一体的高品质产品，具有计量准确、性能可靠、结构先进、抗磁干扰、人为破坏等特点，产品性能指标符合国家标准GB778-2007.1和CJ/133-2001。三、设计参照标准4.1.《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-20054.2.《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713-20024.3.《家用太阳能热水系统热性能试验方法》GB/T18708-200234.4.《真空管太阳集热器》GB/T17581-19984.5.《太阳能热利用术语》GB/T12936-19914.6.《家用太阳能热水系统技术条件》GB/T19141-20034.7.《建筑给水排水设计规范》GB50015-20034.8.《设备及管道保温技术通则》GB4272-924.9.《建筑物防雷设计规范》GB50057-944.10.《建筑结构荷载规范》GB50009-20014.11.《钢结构设计规范》GB50017-20034.12.《低压配电设计规范》GB50054-19954.13.《家用和类似用途电器的安全通用要求》GB4706.1-19984.14.《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》GB50017-20024.15．中华人民共和国国家标准《全玻璃真空太阳集热管》GB/T17049—19974.16．《钢结构设计规范》GBJ17-884.17．《建筑载荷规范》GBJ9-874.18．《家用太阳能热水器电辅助热源》NT/Y513-20024.19．《太阳能集中热水系统施工规范》QB/102—20021.20．《建筑抗震加固技术规程》JGJ116—984.21．《真空管型太阳能集热技术条件》GB/T6424-20004.22．《家用太阳能热水器储水箱》NT/Y514-20024.23．《太阳能热水系统性能评定规》GB/T20095-20064.24.相关地方标准五、用管道加热器所需热量计算：说明：因太阳能在阴雨天气不能产生热能，需电辅助，常规太阳能热水器阴雨天气温度在20度左右，升温30度，即热水为50度，每天用电量公式如下：以每个水箱5吨热水系统，需要热量计算（5吨水从20度升温到50度所需热量）：热量为：Qh=Ld(tr-t1)=5000L*(50℃-20℃)=15*104kcal式中：Ld--------设计日热水用（m3）;tr--------热水计算温度（℃）；t1--------冷水计算温度(℃）；4Qh--------设计日耗热量(kcal);每小时需要供热量：[5m3*（50℃-20℃)]kcal/h/860/8.5小时=20KW5吨水从20度升温到50度，需用20KW的管道加热器加热运行8.5小时，也就是说在冬天或阴雨天气，需电辅助加热，每天10吨水从20度升温到50度，即用电340度，电费以0.5元/度计算共170元，所产热水可供200学生洗澡（以每学生50升为标准），每人平均电费为0.85元。一般这种情况都在冬季无太阳光或其他季节的阴雨天气才使用电辅助，其他时间都是由太阳能吸收阳光产生热水，不需电辅助工作，从而起到高效、节能、环保、安全的作用。六、设计时主要考虑的几个问题6.1.本太阳能热水系统属于单位集体使用热水性质，设计时应考虑节约使用热水减少太阳能设备投资。6.2.虽然在特殊天气需要采用电辅助加热，但太阳能热水系统应能够实现优先利用太阳能热水系统能源，当太阳能光照不足时，再利用辅助能源补充热能，以达到节能降耗的目的。6.3．控制系统设计为全自动化、智能化，为贵单位供热水提供先进、可靠、稳定的太阳能热水系统，为此设计选用我公司根据多年太阳能热水系统工程安装经验开发的专用程序，水箱水量可精确到100升，具有计算功能，能够根据水箱水量、水温自动计算辅助加热启动时间，实现太阳能和辅助加热的完美结合，优先利用太阳能，节约能源，并具有防真空管炸管程序及炸管预处理功能。6.4.太阳能热水系统的布局与摆放应与周围的建筑物相协调，日常维护检修方便。6.5.考虑系统抗风、防雷、关键设备防护、漏电保护、承重等安全问题。6.6保证工程质量的前提下，尽可能降低工程造价，提高工程的性价比。七、系统基本设计7.1.集热器选型目前国内使用的太阳能集热器主要有平板集热器、真空管集热器、热管集热器。平板集热器不防冻，只能在春、夏、秋三季使用；真空管集热器在零下25℃条件下，仍可产生热水，可一年四季使用，是目前普遍使用的产品；热管集热器可在零下50℃条件下使用，但其冷凝端（加热端）表面积仅是真空管的百分之一，易结水垢，换热效果不如真空管，适合在北方高寒地区使用。本地区虽冬季结冰，但最低气温一般在-15℃以上，若全年使用，我们建议选择真空管集热器。7.2.真空管集热器分类5目前真空管集热器分家用和工程用两大类别，家用产品储热水箱和太阳能集热管为一体结构，结构简单，适合家庭或小面积工程使用；工程用集热器没有直接储热水箱，可根据现场情况任意串并联，并根据采光面积大小合理配置水箱。系统运行便于控制，易于配置辅助加热、燃气、燃油、电锅炉系统，且用水方便，可实现24小时用热水。因此，结合贵单位的实际选用我公司生产的抗冻能力强、热效率高、性价比高的Ф58×1800mm全玻璃真空管太阳能集热器。整个系统实现标准化、模块化、自动化，模块所有复杂技术已在车间完成，现场安装只需简单拼接即可，方便快捷，美观大方。7.3.功能运行采用温差循环式太阳能热水系统，达到充分利用太阳能，只要有太阳，就有能洗澡的热水的效果，并可实现全天24小时有洗浴热水。阴雨天或光照不足时（控制器可自动检测），利用电加热辅助加热（根据甲方要求可以加以辅助）。八、设计确定8.1.现场安装场所：根据现场情况，冷水管或热水管及电源，改造到屋面；集热模块安装时要进行支架找平，屋面应安装避雷接地系统。8.2基础施工：按施工图中所标注的基础尺寸、方位、标高，放定位轴线，尺寸要求严格控制以求准确。将集热器底脚支架找平固定在定位轴线规定的位置上；集热器安装与支架安装允许偏差值≤20㎜。8.3管道及保温都采用品牌产品九、系统安全9.1、防风雪系统支架为整体结构，并与楼面墙体固定。9.2、防雷系统如在原建筑防雷区外，按相关标准做防雷设施。9.3、防冰雹系统配置的真空管可抗击Φ25mm冰雹。9.4、防漏电采用漏电开关和接地双重保护，确保用电安全。9.5、防水支架底脚为水泥墩,不会破坏屋面防水。9.6、防垢采用控制温度及水循环的办法尽量避免水垢产生9.7、防溢流防止水箱内水过多溢流浪费9.8、低水保证水位达到最低时自动进水达到最低水保功能9.9、温差循环集热器和储热大水箱之间进行温差循环，以达到集热储热的目的。第二章、设备主要特点及性能参数61.1.对于太阳能热水系统工程，主要是真空管的吸热效率、水箱的保温性能、支架的整体结构及长久牢固性、外形美观大方以及控制系统的可靠性等。太阳能热水工程采用了科技含量高、选材精良、使用寿命长、安全方便、经济环保设计方案，其特点及相关参数如下：1.2.集热模块组成材料及特点序号产品特点及选材用料1保温水箱外壳采用优质进口防腐不锈钢板，充分显示出个性所在，稳健美观、防腐防锈。2保温水箱内胆采用进口SUS304-2B食品级不锈钢材料，水箱水可饮用，安全卫生（一般产品选用普通不锈钢板材）；采用氩弧自熔对接焊工艺。3保温材料保温效果好：采用进口聚氨酯在恒温下，机械发泡一次成型，保温层厚度达50mm，保温效果优良，隔夜水仍可洗浴。4真空管具有高温（高温管可高达380℃）、高效（热吸收比可达96%）、低热损（可低至4%）的优点。在此技术上研发成功的“三芯”管、“航天管”，将高温高效与热水快速输出完美结合。5支架针对具体建筑形式设计，采用镀锌钢板、汽车烤漆支架，稳健牢固，更耐腐蚀、抗强风冲击、适应各种气候条件。6密封圈采用优质硅橡胶，弹性好、密封性强、无毒、无味，耐高温、耐老化、寿命长。7底托由钢板折弯而成，制作精巧、稳固。8辅助加热采用管道加热器循环加热，全不锈钢材料，产品体积小，热效率高，接水通电即出热水，无加热死角1.3．现对各方面情况作以下具体说明：1.3.1联箱主要参数表名称材料直径厚度内胆SUS304-2B不锈钢≥0.4mm保温层聚氨酯整体发泡经高温熟化≥50mm外皮不锈钢板0.4mm1.3.2集热部件-真空管7采用“三高”特效真空管，使热水加速跑起来：所用的真空玻璃集热管采用当今国际最先进的表面处理技术高温溅射速率的磁控溅射镀膜技术，镀膜添加特别稀有金属，改变镀膜分子层结构（该技术已申报国家专利）与普通真空管相比，本产品具有高温（真空管的工作温度可高达380℃，避免了真空管长期暴晒而造成的真空管老化、变色、性能衰减等问题，使用寿命更长）、高效（热吸收率可达96%）、低热损（可低至4%）的优点，在高寒环境下集热效果同样显著。φ58×1800型系列真空管（即管的长度为1800mm，外玻璃管外径为58mm）在高温环境下更为显著。执行标准为GB/T17049-1997。具体参数见下表：真空管规格Φ58×1800mm国家标准真空度≤5×10-4Pa玻璃材料3.3高硼硅玻璃材质热膨胀系数为3.3高硼硅特硬玻璃热吸收比α＞92%半球发射比ε＜4%ε≤0.09(80±5℃)空晒温度380C°空晒性能参数Y≥415.51㎡.℃/KwY≥175㎡.℃/Kw闷晒太阳曝辐量HH≤2.639MJ/㎡≤3.8MJ/㎡平均热损系数ULTULT≤0.53W/㎡.℃ULT≤0.90W/㎡.℃透光率0.902Am2有效集热面积0.2056m21.3.3真空管相关图形数据比较：1.3.4干涉镀膜技术：81.3.5集热性能曲线比较图1.4．真空管集热器产品特点：1.4.1表面喷塑处理，外形美观，防腐耐用。1.4.2真空管伸入内胆极少一点，使真空管受光长度增大，因而增加了采光面积。1.4.3内胆与水嘴间采用端面、径向双重密封，避免了该部位产生漏水的可能。1.4.4内胆采用进口0.5mm厚的食品级不锈钢，经过等离子氩气保护自动焊焊接成型，质量更稳定。1.4.5保温层采用聚氨酯高压整体发泡经高温熟化处理而成。1.4.6支架采用角钢热镀锌