宿舍樓熱水解決方案四部分.doc

宿舍樓太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案一、 工程基本情況1、建筑本工程位于xxx市，地理位置為：北緯xxx，為職工宿舍樓，正南朝向，平屋面共3層，建筑高度9m。 2、生活熱水供應(yīng)（1）設(shè)計(jì)太陽(yáng)能熱水集中式供水系統(tǒng)，24小時(shí)全日供應(yīng)熱水，雙水箱，儲(chǔ)熱水箱和供熱水箱；（2）太陽(yáng)能集熱器安裝于樓頂平屋面上，采用支架固定安裝；水箱、工作站等設(shè)備安裝在屋頂設(shè)備間內(nèi)。（3）采用電作為輔助熱源。二、設(shè)計(jì)依據(jù)（1） GB/T 18713-2002太陽(yáng)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝及工程驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范（2） GB/T 20095-2006太陽(yáng)熱水系統(tǒng)性能評(píng)定規(guī)范 （3） GB 50364-2005民用建筑太陽(yáng)熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 （4） GB 50015-2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范（5） GB/T 17581-1998平板型太陽(yáng)集熱器（6） GB/T 6424-1997平板型太陽(yáng)集熱器技術(shù)條件三、系統(tǒng)基本設(shè)計(jì) （1） 根據(jù)xxx地區(qū)冬季寒冷結(jié)冰的特點(diǎn)，選用抗凍性強(qiáng)、熱效率高、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的平板型太陽(yáng)集熱器。（2） 采用太陽(yáng)能+輔助加熱供熱水的系統(tǒng)方案，并優(yōu)先利用太陽(yáng)能源。在春夏秋三季，當(dāng)陰雨天或太陽(yáng)能不足時(shí)，用輔助加熱補(bǔ)充熱水；可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況與用戶溝通后確定。（3） 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，太陽(yáng)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)為強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，自動(dòng)化與手動(dòng)結(jié)合，方便管理。（4） 采用智能控制器，實(shí)現(xiàn)優(yōu)先利用太陽(yáng)能加熱，當(dāng)太陽(yáng)能不足時(shí)，再啟動(dòng)電輔助加熱。3.1集熱面積及用熱水量確定根據(jù)用水量情況，屋頂集熱器共80塊，總面積160，有效集熱面積148。根據(jù)GB/T 503642005民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范理論計(jì)算可提供熱水量10m3/天。3.2太陽(yáng)能系統(tǒng)原理圖（見(jiàn)后附圖）系統(tǒng)運(yùn)行原理：1、在集熱器出口處和保溫水箱中各安裝一個(gè)溫度探頭，當(dāng)集熱器里的溫度T1與水箱里的溫度T2形成的溫差T大于5時(shí)，太陽(yáng)能循環(huán)泵啟動(dòng)，高溫工質(zhì)通過(guò)板式換熱器與水箱里的低溫水進(jìn)行換熱。2、當(dāng)集熱器里的溫度T1與水箱里的溫度T2形成的溫差T小于3時(shí)，太陽(yáng)能循環(huán)泵停止，水箱里的水停止換熱。3、儲(chǔ)熱水箱補(bǔ)冷水由自來(lái)水直接供給，熱水通過(guò)自來(lái)水壓力供水。4、在連續(xù)陰、雨、雪天或太陽(yáng)能出現(xiàn)故障時(shí)，啟動(dòng)輔助加熱裝置對(duì)水箱里的水進(jìn)行加熱，保證室內(nèi)正常生活供熱水。3.3集熱器選型1、集熱器選型：平板型太陽(yáng)能集熱器產(chǎn)品型號(hào)平板型集熱器件黑色鍍鉻銅帶吸熱板芯最大工作壓力0.7MPa集熱面積1.84蓋板材料高強(qiáng)度鋼化玻璃框架材料鋁合金保溫材料聚氨酯密封材料EPDM橡膠外形尺寸2000mm1000mm80mm重量303.4 儲(chǔ)熱水箱本系統(tǒng)選用18噸儲(chǔ)熱水箱，8噸供熱水箱，水箱內(nèi)膽材質(zhì)為SUS304食品級(jí)不銹鋼，外殼材質(zhì)為0.5mm鍍鋅鐵皮，保溫采用50mm厚巖棉保溫。3.5 管路及泵選型設(shè)計(jì)1、集熱循環(huán)管路及泵設(shè)計(jì)集熱循環(huán)干管為DN32鍍鋅鋼管道總長(zhǎng)按80米考慮，循環(huán)干管為DN50不銹鋼管，集熱循環(huán)支管為DN25不銹鋼管總長(zhǎng)按70米考慮，循集熱器總采光面積為148平米，平板集熱器按系統(tǒng)流量0.02L/s ，泵的流量應(yīng)該為：310*0.02=10.6 m 3/h綜合考慮選擇泵的型號(hào)為PH-253E 兩臺(tái)（一備一用），參數(shù)如下所示： 型 號(hào)電源(V/HZ)功率(W)額定揚(yáng)程(m)額定流量(m3/h)管徑(mm)PH-253E220/5012538.1502、換熱循環(huán)泵選用威樂(lè)熱水循環(huán)泵，根據(jù)工程實(shí)際情況，綜合考慮系統(tǒng)的揚(yáng)程和流量，集熱循環(huán)泵設(shè)計(jì)為PH-123E4臺(tái)（一備一用）。型 號(hào)電源(V/HZ)功率(W)額定揚(yáng)程(m)額定流量(m3/h)管徑(mm)PH-123E220/5012538.1503、供水循環(huán)泵 根據(jù)樓的高度和室內(nèi)管路長(zhǎng)度估算，由于管徑較細(xì)且有噪音要求，管道流速按1.0m/s考慮。綜合考慮選擇泵的型號(hào)為PH-403E。型 號(hào)電源(V/HZ)功率(W)額定揚(yáng)程(m)額定流量(m3/h)管徑(mm)PH-403E220/50500167.8503.6管道保溫屋面暴露于墻體外的管道均用厚度為50的橡塑保溫材料保溫。3.7 板式換熱器因平板集熱器采用工質(zhì)換熱，則此處與水箱里水的換熱器設(shè)計(jì)采用板式換熱器，換熱效率高，維修清洗方便。板式換熱器根據(jù)計(jì)算此處選用10的換熱面積1臺(tái)。3.8 介質(zhì)水箱1、集熱回水管路介質(zhì)量： 管道直徑DN32，長(zhǎng)度按80米考慮，介質(zhì)容量=（0.032/2）2*3.14*80*1000=64L管道直徑DN25，長(zhǎng)度按70米考慮，介質(zhì)容量=（0.025/2）2*3.14*70*1000=34L2、循環(huán)系統(tǒng)介質(zhì)量： 每塊集熱器容量為2.6L，80塊集熱器介質(zhì)量約為208L膨脹體積=（64L +34L +208L）*0.085=26L（0.085為介質(zhì)在80時(shí)的膨脹系數(shù)）綜合考慮介質(zhì)水箱容積V=64L+34L 208L+26L=332L，則按300L選取。3.9 輔助加熱輔助加熱裝置選用電加熱棒輔助加熱，根據(jù)理論計(jì)算功率為130KW。四、經(jīng)濟(jì)效益分析各系統(tǒng)的全年運(yùn)行費(fèi)用計(jì)算4.1電加熱系統(tǒng)采用純電加熱（即發(fā)熱管）系統(tǒng)全年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間按360天計(jì)，向用戶每日供應(yīng)熱水25噸。在此期間，每天使用的熱水完全由純電加熱（即發(fā)熱管）進(jìn)行加熱，則每日需要消耗的能耗為：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用電量為（電加熱設(shè)備發(fā)熱量3600KJ/ 度,熱效率=95%）：1890000kJ/d3600 kJ/度95%553度/天全年純電加熱（即發(fā)熱管）需要消耗的總電量為：553度/天360天199080度/年全年純電加熱（即發(fā)熱管）需要消耗的總電量折合用電費(fèi)用共計(jì)：199080度/年0. 70元/度139356元/年4.2燃?xì)忮仩t系統(tǒng)采用燃?xì)忮仩t系統(tǒng)全年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間按360天計(jì)，向用戶每日供應(yīng)熱水25噸。在此期間，每天使用的熱水完全由燃?xì)忮仩t進(jìn)行加熱，則每日需要消耗的能耗為：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用天然氣量為（天然氣發(fā)熱量35000KJ/ m,熱效率=80%）：1890000kJ/d35000 kJ/m80%68m/天全年純?nèi)細(xì)忮仩t加熱需要消耗的總氣量為：68m/天360天24480m/年全年燃?xì)忮仩t需要消耗的總氣量折合費(fèi)用共計(jì)（天然氣費(fèi)1.8元/ m）：24480m/年2.0元/ m48960元/年4.3、太陽(yáng)能+電輔助加熱系統(tǒng)太陽(yáng)能系統(tǒng)循環(huán)泵全年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間按360天計(jì)，在此期間，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程每天運(yùn)行按平均6小時(shí)計(jì)算，則系統(tǒng)共有1臺(tái)PH-253E的集熱循環(huán)水泵(其中1臺(tái)備用) 和2臺(tái)PH-123E的換熱循環(huán)水泵每天平均按6小時(shí)計(jì)算、1臺(tái)PH-403E供熱水循環(huán)泵(其中1臺(tái)備用)按每天平均12小時(shí)計(jì)算。則太陽(yáng)能系統(tǒng)循環(huán)泵每日需要消耗的電能為：0.25kw1臺(tái)6h0.12kw3臺(tái)6h 0.5kw1臺(tái)12h =9.7度/天每年系統(tǒng)水泵累計(jì)運(yùn)行的360天，則需要消耗的電能為：9.7度/天360天=3492度/年太陽(yáng)能系統(tǒng)循環(huán)泵每年折合用電費(fèi)用共計(jì)：3492度/年0.7元/度2444元/年采用太陽(yáng)能配電輔助加熱全年累計(jì)運(yùn)行時(shí)間按360天計(jì)，在此期間，其中90天使用的熱水由電加熱（即發(fā)熱管）進(jìn)行加熱，則每日需要消耗的能耗為：10000kg/d（55-10）4.2kJ/（kg）=1890000kJ/d每日需要消耗的能耗折合用電量為（電加熱設(shè)備發(fā)熱量3600KJ/ 度,熱效率=95%）：1890000kJ/d3600 kJ/度95%552度/天純電加熱即（發(fā)熱管）需要消耗的總電量為：552度/天90天