1、太陽能供暖畢業(yè)設(shè)計 （論文）姓 名： 系 部：新能源應用工程系專 業(yè)：光熱技術(shù)及應用 指導老師： 二零一三年十月江西太陽能學院【摘要】隨著節(jié)能設(shè)計意識的不斷提升，太陽能建筑在建設(shè)資源節(jié)約 型社會中發(fā)揮重要作用， 其逐漸成為建筑節(jié)能設(shè)計的重要途徑。 鑒于 此，本文結(jié)合某高層住宅供熱水系統(tǒng)設(shè)計實例， 設(shè)計時采用太陽能與 各戶燃氣熱水器輔助加熱供水方式， 通過節(jié)能效益分析， 得出該供熱 水系統(tǒng)具有較明顯的經(jīng)濟實用性， 同時通過該實例探討了該供熱水系 統(tǒng)在高層住宅中的應用，為同類工程提供參考借鑒。【關(guān)鍵詞】建筑節(jié)能；太陽能；供熱水系統(tǒng)；系統(tǒng)設(shè)計目錄太陽能供暖畢業(yè)設(shè)計1、概述 32、工程介紹 43、設(shè)計

2、參數(shù) 44、計算集熱面積 45、畫供熱系統(tǒng)原理圖 56、太陽能供熱系統(tǒng)設(shè)計 77、太陽能供暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹 9總結(jié)11參考文獻概述太陽能將經(jīng)過 3 個階段，最后成為人類的主要能源， 目前已基本 完成第 1個發(fā)展階段，正在邁向第 2個階段，并為向第 3 個階段發(fā)展 在技術(shù)和經(jīng)濟上積蓄力量。第 1 階段是以非聚光的平板型集熱器為主， 包括非聚光的密排式真空 管集熱器。第 2 階段，近年已開始，其主要標志是太陽能采暖開始被人們重視， 太陽能發(fā)電開始走向較大規(guī)模的示范。第 3 階段，太陽能光熱轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換將有更大的發(fā)展， 太陽能發(fā)電將 占全國總發(fā)電量的很大比重， 太陽能成為主要能源之一， 太陽能發(fā)電 與

3、常規(guī)能源相比，已具有技術(shù)和經(jīng)濟上的競爭力。我國建筑能耗已占全國總能耗的三分之一以上，已經(jīng)嚴重制約江西太陽能學院了國民經(jīng)濟的發(fā)展。建筑節(jié)能意義重大，其中炊事、熱水占有相當比 例。面對能源危機和環(huán)境問題，國家對可再生能源的利用高度重視。 在可再生能源法中，國家鼓勵單位和個人安裝和使用太陽能熱水系 統(tǒng)。該項目采用太陽能與各戶燃氣熱水器輔助加熱供水方式， 單戶計 量收費方式為住戶提供生活熱水。 該項目建成后， 將達到顯著的節(jié)約 建筑能耗、減少環(huán)境污染、保持建筑原型設(shè)計的三項完美結(jié)合效果， 可對大面積住宅小區(qū)的太陽能熱水工程提供很好的示范作用。一、工程介紹例：本工程為高檔公寓項目， 位于深圳市某小區(qū)，

4、項目共有高層住宅樓 3 棟， 層高為 28層，共有住宅 279 戶。3棟住宅全部配置太陽能熱水系統(tǒng)，每棟一套， 獨立運行。太陽能熱水系統(tǒng)供應范圍 15層到 28層，保證率不小于 60%，建筑總 高 100m,總建筑面積 1200m。供熱水系統(tǒng)方式采取集中集熱、集中儲熱集中熱水 供應，每戶燃氣熱水系統(tǒng)輔助。設(shè)備布置方式是，集熱器布置于屋面構(gòu)架上，而 保溫水箱布置于梯間屋頂上。二、設(shè)計參數(shù)2.1 地點 上海:冬季供熱熱值標為 83w/,北京：90100w/ （建筑面積）2.2 地理位置 上海:東經(jīng) 120 51122 1，2北緯 3040 31 53（南方） 北京:北緯 39度 54分，東經(jīng) 11

5、6度 23分 （北方）2.3 計算總供熱負荷？ 深圳：取上海冬季供熱熱指標為 83w/ 由題目可得供熱負荷公式 Q=q*A/1000 即Q=1200*95w/ /1000=114wQ供暖設(shè)計總熱負荷， KW ；A 供暖建筑物的建筑面積， ； q 供暖建筑面積概算熱指標， W/ 三、計算集熱面積太陽能供暖畢業(yè)設(shè)計Ac=86400QHf/JT ?cd(1-?2)Ac直接系統(tǒng)集熱器總面積，QH 建筑物耗熱量， wJT 當?shù)丶療崞鞑晒饷嫔系钠骄仗栞椪樟浚?J/( d) f太陽能保值率， ?cd基于總面積的集熱器平均集熱效率， (去 0.55) ?2管路及貯熱裝置熱損失率， (取 0.2)太陽能保證

6、率選取表資源區(qū)劃短期蓄熱系統(tǒng)太陽能保證率季節(jié)蓄熱系統(tǒng)太陽能保證率資源豐富區(qū)5060資源豐富區(qū)30504060資源豐富區(qū)10302040資源豐富區(qū)5101020由于地理位置 深圳屬于第三類地區(qū)即 f 取 60 JT 取 800w/ Ac=86400QHf/JT?cd(1-?2)解： =86400*114*60/800*0.55*0.8=16789.091四、畫供熱系統(tǒng)原理圖江西太陽能學院該熱水系統(tǒng)是由太陽能熱水系統(tǒng)和補熱系統(tǒng)兩部分組成， 為了更好的利用太陽能熱水系統(tǒng)， 達到節(jié)能降耗的目的， 我們采用太陽能與容積式換熱器共同補熱的方式： 在天氣情況良好， 日照充足的情況下， 太陽能系統(tǒng)加熱出的熱水

7、水溫達到使用要求時 （如 40），容積式換熱器補熱系統(tǒng)不必啟動， 熱水流經(jīng)換熱器送至用水點。在天氣情況對理想時（如：陰晴變化） ，太陽能加熱出的熱水達不到使用的標準， 則必須通過容積式換熱器進行補熱之后送至用水點。 依此減少鍋爐的耗能量，達到節(jié)能目的。 在長期陰雨天的情況下， 太陽能熱水系統(tǒng)加熱的水溫達不到設(shè)計要求時。即 T4-T54時，循環(huán)泵啟動，通過循環(huán)、液體流動起到集熱器與管路 的防凍作用。當 T1T22時防凍循環(huán)泵停止運行。依此保證循環(huán)管路及集熱 器在較冷的冬季不被凍壞，系統(tǒng)正常運行。五、太陽能供熱系統(tǒng)設(shè)計5.1 設(shè)計依據(jù)1建筑給誰排水設(shè)計規(guī)范 GB50015-2003 2民用建筑太陽

8、能熱水系統(tǒng)應用技術(shù)規(guī)范 GB50364-2005 3太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范 GB/T 18713-2002 5.2 設(shè)計參數(shù)1氣象參數(shù)年太陽能輻照量：水平面 5179MJ/ ，40 度傾角表面 5845MJ/年平均日平均輻照量：水平面 14.2MJ/ d，40 度傾角表面 16MJ/d 年日照時數(shù)： 2756h年平均每日日照時數(shù)： 7.3h 年平均環(huán)境溫度： 13 2集熱器參數(shù)江西太陽能學院全玻璃真空管集熱器集熱器參數(shù)型號SPQBP-1500/8類別全玻璃真空管集熱器單管尺寸47 x 1500mm單管重量2kg管數(shù)56 支模塊尺寸3100mm 2015mm 160mm模塊重

9、量140kg真空管材質(zhì)高硼硅 3.3管材透射比 0.89彎曲度 0.12%涂層太陽吸收比 0.96半球發(fā)射比 0.065（80 5）吸氣劑符合 GB/T9505 88空曬性能參數(shù) 185 /kw悶曬太陽曝輻量3.0MJ/ 平均熱損系數(shù)0.70w/m 2真空夾層內(nèi)的氣體壓強3 10-2Pa耐壓0.6Mpa一、熱水用量熱水用水量標準和用水量詳見表 1。日用水量為 396.84m3/d ，最大時用水量 為 57.2m3/h。生活熱水用水量表表 4序 號用水部位用水名稱用水定額用水量備注最大日 m3/d最大時m/h max1行政培訓綜 合樓辦公用水10L/人.d1.210.23121人 k=1.5 ,

10、8h 計宿舍100L/ 人.d404.17400人 k=2.5 ,24h 計淋浴60 L/ 人. 次122200人 k=2.0 ,12h 計小計53.216.42門急診醫(yī)技 樓門診急診10L/人.次102.21000人 k=2.20 ,10h 計醫(yī)務(wù)人員120L/人.班47.5213.07396人次 k=2 .20,8h 計8太陽能供暖畢業(yè)設(shè)計小計57.5215.273病房樓病人200L/ 床.d12011600 床 k=2.20 ,24h 計醫(yī)護人員120L/人.班15.364.22128人次 k=2.20 ,8h 計陪住人員120L/人.班50.44.62420人次 k=2.20 24h

11、計食堂10L/人.次49.956.244995人次 k=1.5 12h 計洗衣房30L/kg 干衣50.49.451680kg， k=1.5 8h小計286.1135.5381+2+3總計396.8457.2二、熱媒熱媒采用鍋爐房提供的蒸汽（壓力為 0.40-0.50M Pa ）加太陽能輔助加熱， 以達到部分解能的目的。三、供水方式整個項目的熱水供應主要以鍋爐房提供的蒸汽為熱媒， 通過水泵房內(nèi)的浮動 盤管換熱器提供整個醫(yī)院的熱水需要。熱水系統(tǒng)采用機械循環(huán)， 24 小時供水。太陽能系統(tǒng)作為鍋爐供熱的補充。 太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生的熱水作為自來水的一次 補熱熱源。即：太陽能加熱出的熱水存儲在儲熱水箱中，當

12、達到設(shè)定溫度時（如 30），儲熱水箱中的熱水通過板式換熱器對自來水承壓水箱中的自來水進行一次 補熱。提高浮動盤管換熱器補水的初始溫度，達到節(jié)能目的。當溫度不夠時，直 接由自來水承壓水箱補水， 太陽能補水和市政補水根據(jù)太陽能集熱器水箱中水的 溫度進行自動控制進行切換。六、太陽能供暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)介紹1、集熱器：太陽能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。由 于太陽能比較分散， 必須設(shè)法把它集中起來， 所以，集熱器是各種利用太陽能裝 置的關(guān)鍵部分。 由于用途不同， 集熱器及其匹配的系統(tǒng)類型分為許多種， 名稱也 不同，如用于炊事的太陽灶、 用于產(chǎn)生熱水的 太陽能熱水器 、用于干燥物品的太 陽能干燥器

13、、用于熔煉金屬的 太陽能熔爐 ，以及太陽房、太陽能熱電站、太陽能 海水淡化器等等。2、貯水箱： 儲水箱是太陽能熱水器的主體，有承壓式水箱和非承壓式 水箱之分。 安裝完畢的儲水箱如果與外界空氣不聯(lián)通則稱為承壓式水箱； 如果與 外界聯(lián)通則稱為非承壓式水箱。太陽能熱水器儲水箱包括進水口和出水口儲水容器， 儲水容器上設(shè) 有接太陽能集熱器上端口的循環(huán)進水口和接太陽能集熱器下端口的循環(huán)出水口，江西太陽能學院循環(huán)進水口在儲水容器中的管口位置高于循環(huán)出水口在儲水容器中的管口位置。 集熱器加熱的水自動上升， 由管口位置較高的循環(huán)水進水口進入儲水器， 儲水器 中溫度較低的水自動從管口位置較低的循環(huán)水出水口流入集熱

14、器， 形成水的自然 對流循環(huán)，通過儲水器與集熱器中的水充分循環(huán)熱交換而有效利用太陽能。3、輔助熱源：陽能熱水系統(tǒng)的常用輔助熱源有：市政熱力管網(wǎng)、電加熱、常規(guī)燃 油（燃氣）鍋爐、電鍋爐、冷凝燃氣鍋爐、空氣源熱泵、水（地）源熱泵等。按控制模式分類有：手動控制、全日自動控制、定時控制，目前系統(tǒng) 設(shè)計中應用最廣的是全日自動控制。為了保證生活熱水的供應質(zhì)量，輔助熱源應該按照熱水供應系統(tǒng)的負荷選取4、管路：太陽能與用戶連接的通道，如果出現(xiàn)問題，就會水漫金山或水灌滿營， 后果不堪設(shè)想。太陽能用的水管為膠聯(lián)管， 一般用一看二握三上火的方法來驗證。 一看：管壁厚度均勻顏色純正；二握：用水管 30公分180 度對

15、握幾次，次的水管 對握處發(fā)白，好的水管對握處發(fā)亮；三上火：用水管50公分在燃氣灶上轉(zhuǎn)圈燒中間，當把水管燒有透明狀時，雙手反方向轉(zhuǎn)數(shù)圈，松手能復原，雙手用力外拔 中間，開口越圓越齊、斷開聲越大質(zhì)量越好。5、供熱末端： 太陽能系統(tǒng)效率 與集熱器種類和工質(zhì)的工作溫度密切相關(guān)，太陽 能供熱采暖系統(tǒng)的散熱部件按以下原則選用：1. 太陽能供熱采暖系統(tǒng)應優(yōu)先選用 低溫輻射供暖系統(tǒng) 。2. 水-空氣處理設(shè)備和散熱器系統(tǒng)宜使用在 60-80 工作溫度下效率較高的 太陽能集熱器， 如高效平板太陽能集熱器或熱管真空管太陽能集熱器。 該系統(tǒng)適 合夏熱冬冷或 溫和地區(qū) 。3. 熱風采暖系統(tǒng) 適宜低層建筑 或局部場所需要

16、供暖的場合。6、運行控制： 1.設(shè)置鍵：用來設(shè)置電加熱的溫度上限和加水的水位上限；2. 加水水位鍵：加水或終止加水；進入設(shè)置后用來設(shè)置水位上限 的值；設(shè)置定時加水或取消定時加水；3. 加溫水溫鍵：加熱或終止加熱；進入設(shè)置后用來設(shè)置溫度上限 的值；設(shè)定定時加熱或取消定時加熱；4. 管道保溫鍵：啟動關(guān)閉管道保溫；或“管道循環(huán)鍵” ：啟動關(guān)閉 管道循環(huán)；5. 溫控開關(guān)鍵：手動關(guān)閉或開啟溫控上水功能。7、防凍措施： 1、常用防凍：在冬季晴天正常使用時，當氣溫低于 0時，每天 最好少量、 多次使用熱水器里的水。 尤其在睡覺前和起床后， 放少量水以使管道 內(nèi)的水流動，依靠水溫來增加管道溫度。氣溫越低越要多

17、放水，以防水管凍堵。2、滴水防凍：平時留心天氣預報，當氣溫降到 -7以下時，晚 上用完熱水后， 將水箱上滿水。 此后在噴頭或水龍頭下接一水盆， 把熱水閥松開 一點，使其慢慢滴水， 以保持管道內(nèi)水的流動， 一般一晚上一盆水的流量可避免 管道凍堵。3、放空防凍：如果管道在安裝時沒有反坡的話，用完水后，可 將熱水器放空，并保持放水閥常開，這樣就不會使管道凍堵了。4、凍堵咋辦：氣溫回升后一般即可自動疏通，但多次凍堵容易10太陽能供暖畢業(yè)設(shè)計使管道凍裂總結(jié)：本文結(jié)合某高層住宅供熱水系統(tǒng)設(shè)計實例，設(shè)計時采用太陽能與 各戶燃氣熱水器輔助加熱供水方式， 通過節(jié)能效益分析， 得出該供熱水系統(tǒng)具有 較明顯的經(jīng)濟實用性，同時通過該實例探討了該供熱水系統(tǒng)在高層住宅中的應 用，為同類工程提供參考借鑒。 太陽能供暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，熱流