高层住宅太阳能集中供热分户计量设计方案

第1页共37页多层住宅小区太阳能集中集热、分户储热和集中集热、分户计量热水系统设计方案二〇一〇年十一月第2页共37页一、工程概况1.1工程概况住宅小区太阳能热水应用示范项目地理位置、建筑类型、建筑面积、使用功能、示范面积等见表1。表1住宅小区太阳能热水应用示范项目工程概况项目名称住宅小区太阳能热水应用示范项目地理位置项目位于东经100°51′至101°56′，北纬36°43′至37°23′之间，海拔2280-4622米建筑类型示范项目共包括29幢民用住宅楼，均为居住用6层新建建筑建筑面积住宅小区共分为三期，总建筑面积为571449.99m2（详见表2），本太阳能热水应用示范项目在其一期工程进行使用功能本示范项目为建筑一体化太阳能热水系统示范项目，全年为居民提供60%的生活热水示范面积示范面积为102056.88m2，共计为988户提供生活热水住宅小区占地面积约2.5万平方米，总投资6亿元，规划建筑面积57.14万平方米。住宅建筑面积48.2万平方米，商铺建筑面积6.25万平方米，另外还包括酒店、会所、物业、幼儿园、医务室及其它公共建筑。工程完成后可向社会提供4023套住宅。表2住宅小区基本情况第3页共37页项目开发地块划分项目基本情况A块（1期）基本情况第4页共37页1.2总平面图住宅小区总平面图见图1-图3。图1住宅小区项目总规划鸟瞰图图2住宅小区项目总规划平面图第5页共37页图3住宅小区规划图二、示范目标及主要内容2.1示范目标总目标：将住宅小区建设成为太阳能热水系统示范工程，并实现太阳能热水系统与建筑的一体化，实现可再生能源的规模化应用。（1）示范项目通过采用外墙保温，屋面等高效的围护结构节能技术，使建筑物节能目标达到65%以上；（2）太阳能热水系统可满足全年60％的生活热水要求。2.2示范主要内容示范主要内容为可再生能源太阳能在建筑上的一体化应用，示范项目主要采用集中集热、分户储热式太阳能中央热水系统为居民提供生活热水。第6页共37页示范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%。本项目外墙采用框架结构，多孔砖填充，屋面采用了聚苯板保温技术。（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示范，采用集中集热、分户储热式太阳能热水系统。（4）采用集中集热分户储热实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。·各住户使用自家水箱里的热水和辅助能源,不存在物业分户收取水电费的问题;运行过程中,不存在收费管理问题;·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。楼面太阳能可由物业负责维护管理;·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。第7页共37页三、集中集热、分户储热技术方案（一）围护结构体系根据中国建筑热工设计分区图（表4）本市属于严寒区，因此其建筑维护结构体系必须根据严寒区建筑进行设计，本市采暖期（11月--次年3月）室外平均温度为-3.1～-4.0℃，按照《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ26-95的规定，其建筑各部分围护结构传热系数限值如表5所示。第8页共37页表5采暖期室外平均温度℃代表性城市屋顶外墙不采暖楼梯间窗户（含阳台门上部）阳台门下部门芯板外门地板地面接触室外空气地板不采暖地下室上部地板周边地面非周边地面体形系数≦0.3体形系数﹥0.3体形系数≦0.3体形系数﹥0.3隔墙户门-3.1--4.0西宁银川丹东0.70.50.680.650.942.004.001.700.50.550.520.3住宅小区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0.65W/(m2·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2.5W/m2·K；满足居住建筑节能标准规定的3.20W/(m2·k)的要求。（3）屋面屋面主体结构采用120mm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0.44W/m2·K；满足居住建筑节能标准规定的0.50W/(m2·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20mm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。1二、安装地区的地理与自然条件分析：青海属于我国二等太阳能辐照度地区，位于北纬36°43′至37°23′，东经100°51′至101°56′，海拔2280-4622米。水平面年总辐射量5712MJ/（㎡·a），当地纬度倾角平面年总辐射量6873MJ/（㎡·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％。住宅小区位于青海省本市，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℃。根据国家气象中心提供的《中国气象辐射资料年册》，采用观测站观测资料（观测站区站号52866，观测场海拔高度2295.2米）观测站月日均及年总辐射数据（单位MJ/㎡）：月份一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月日均辐照量9.3612.7017.4417.6720.3721.0820.4619.2913.6913.6510.288.09年总5605.73（三）示范技术设计方案1方案论述本示范项目住宅小区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2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。本示范项目住宅设计建设要求达到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。该建筑类型为多层住宅,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.系统设计计算⑴水量的确定：示范项目户型基本情况户型户型面积分布情况A90.30m213#，16#，17#，19#，25#，28#，30#，38#，39#，41#B99.81m210#，11#，22#，26#，35#C107.99m28#，9#，14#，15#，31#，32#D124.18m220#，27#，28#，33#，36#，37#太阳能热水示范项目共包括29栋楼，A、B、C、D四种户型，均为6层居民楼。户型、楼号分布、户型面积见表8。依据《建筑给水排水设计规范》（GB50015—2003），对于有集中热水供应和沐浴设备的住宅，热水温度按60℃计时，每人每日日用水定额为40-60L，按每户3人计算，日均用热水量60L/(人·天)，共计988户。根据下式计算热水量Qwrmq式中：QW——日平均用热水量，（L）；3m——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。29栋楼共需要热水量为177.84吨，热水系统设计成直流式定温放水温差强制循环热水系统。⑵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⑶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:式中：Ac—直接系统集热器采光面积，㎡；Qw—户日均用水量，180㎏；Cw—水的定压比热容，4.18kJ/(㎏·℃)；tend—储水箱内水的终止温度，60℃（按最高用水设计）；ti—水的初始温度，15℃（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，17730Kj/㎡；ƒ—太阳能保证率，无量纲；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；ηcd—集热器全日集热效率，无量纲；0.40Ac=QwCw(tend—ti)ƒJTηcd(1—ηL)4根据经济值取0.40~0.55。ηL—管路及储水箱热损失率，无量纲；0.20根据经济值取0.2~0.25。将对应的相关数据代人到以上公式AC=3.58㎡即每户所需安装集热面积为3.58㎡太阳能热水系统集热器面积估算表楼号层数单元户型建筑面积（m2）户数日需热水量（L/天）所需集热器面积（m2）屋顶面积（m2）8#6C3887.64366480128.88647.949#6C3887.64366480128.88647.9410#6B4790.88488640171.84798.4811#6B3593.16366480128.88598.8613#6A3250.8366480128.88541.814#6C3887.64366480128.88647.9415#6C3887.64366480128.88647.9416#6A4334.4488640171.84722.417#6A3250.8366480128.88541.819#6A3070.2366480128.88511.720#6D4470.48366480128.88745.0822#6B4790.88488640171.84798.4825#6A3250.8366480128.88541.826#6B3193.92325760114.56532.3227#6D5960.64488640171.84993.4428#6A2167.224432085.92361.2529#6D2980.3224432085.92496.7230#6A3250.8366480128.88541.831#6C5183.52488640186.24863.9232#6C5183.52488640186.24863.9233#6D5960.64488640186.24993.4435#6B3193.92325760114.56532.3236#6D2980.3224432085.92496.7237#6D2980.3224432085.92496.7238#6A2167.224432085.92361.239#6A4334.4488640186.24722.441#6A2167.224432085.92361.2合计102056.889881778403537.04从上表可以看出，住宅小区太阳能热水示范项目共计988户，建筑面积102056.88平方米，每天需要热水177840吨，共需集热器面积3537.04平方米，对比楼顶面积可以看出，每个屋顶面积均大于集热器所需面积，因此，每栋楼均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：(1)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：在民用住宅应用太阳能,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6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*1800额定承压能力0.12Mpa采光面积4.92㎡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：●