太阳能热水系统设计与分析-给排水设计专项课题 36页

'太阳能热水系统设计与分析-给排水设计专项课题第一章、太阳能建筑的发展目标1、建筑能耗根据我国的统计要求，建筑能耗一般指建筑使用能耗，即建筑物在使用过程中所消耗的能源，包括照明、电器、采暖、制冷、设施、热水、炊事等。2000年的统计结果表明，尽管我国民用建筑的整体舒适度低于世界各发达国家，但我国的建筑能耗已经占到当年全社会终端能源消耗的27．8％，接近发达国家(1/3左右)的水平。采暖和空调为主的建筑能耗已占10％以上。2、能源现状根据美国、日本和Shell、BP等公司预测，世界化石燃料生产和消耗峰值在2020～2030年之间。我国人口众多，人均能源资源占有量低于世界人均值，而且能源经济可开发剩余采储量的资源保证程度仅为129.7年。3、CO2减排压力有关资料显示，世界各国建筑能耗中排放的C02约占全球排放总量的1/3。其中，住宅约占2/3，公共建筑占1/3。对未来CO2排放的预计是，如果不采取措施，50年后，大气中的CO2含量是现在的3.5倍，如果积极采取各种清洁能源替代技术，在25年内就可以看到明显效果，在50年内可把CO2的含量降低到目前的水平。对可再生能源减排潜力的系统研究表明，太阳能光热光伏应用和太阳能建筑对于CO2减排的贡献，从2010到2030年间，可达到1.5～15.30TtC/a。我国具有丰富的太阳能资源，年日照时数在2200小时以上地区约占国土面积的2/3以上。对太阳能应用的预测结果为，在正常发展和生态驱动发展两种模式下，2050年我国太阳能利用在总能源供给中分别达到4.7％和10％。其对我国未来CO2减排的潜力估计是，到2010年以后，太阳能利用对减排开始有较明显作用，2020年以后开始有较显著作用。36 4、太阳能建筑定义：综合考虑社会进步、技术发展和经济能力等因素，在建筑的策划、使用、维护以及改造等活动中，主动与被动地利用太阳能的建筑统称为太阳能建筑。我国太阳能建筑领域中技术最成熟、应用范围最广、产业化发展最快的是家用太阳热水器(系统)，其次是被动式采暖太阳房。我国在太阳能建筑领域进行了长期的、积极的研究与实践。包括太阳能光热、光伏设备设施厂家在内，各地政府、研究机构、设计院以及开发企业等在不同层面、不同区域、不同建筑上做了大量细致的研究、开发、设计、建设工作。5、太阳能建筑的技术途径太阳能建筑的应用领域包括建筑的使用功能及业主对于安全、便利、舒适、健康的环境需求。太阳能建筑的技术途径包括了被动应用、主动应用和综合应用等多种途径。如从保温隔热材料的开发、自然采光通风功能的实现、太阳能光热光伏技术的应用到遮阳、光影和舒适环境的创造，全方位地综合应用太阳能资源，就目前发展最快的太阳能光热利用而言，包括低温利用、中温利用和高温利用等多层次能源效率利用形式；而太阳能光伏利用也将在太阳能建筑一体化上表现出更为广阔的发展前景。6、制约太阳能建筑发展的因素尽管国家和行业主管部门已经出台了一系列法规、标准，如节约能源法、民用建筑节能管理规定、不同地区的节能设计标准等，除成本、技术、市场等制约因素外，管理体制过于分散、激励政策体系不健全、全民教育与理念传播不够等都是制约太阳能建筑发展的相关因素。当前，太阳能建筑的理念推广比具体某项技术或产品的推广更加迫切。7、太阳能建筑发展策略7.1．太阳能建筑的发展思路在各级政府的政策导向和激励机制的基础上，提高职业培训和公众教育程度，加强产品(系统)检测认证和建筑准入制度，完善规范标准及相关技术规程，发挥从企业到业主等各个层面的积极性，共同推进太阳能建筑的有序健康发展。7.2．太阳能建筑的发展策略36 7.2.1.成熟的被动太阳能技术与现代的太阳能光伏光热技术的综合利用；7.2.2.保温隔热的围护结构技术与自然通风采光遮阳技术的有机结合；7.2.3.传统建筑构造与现代技术和理念的融合；7.2.4.建筑的初投资与生命周期内投资的平衡；7.2.5.生态驱动设计理念向常规建筑设计的渗透；7.2.6.综合考虑区域气候特征、经济发达程度以及建筑特征和人们的生活习惯等相关因素。7.3．太阳能建筑的发展目标综合利用太阳能，满足建筑物对于使用功能和环境功能等方面对于能源供应的需求，以降低建筑能耗在社会总能耗中的比例。因此，进一步考虑将太阳能利用与地热能、风能、生物质能以及自然界中的低温热能等复合能源的利用结合起来，并进行系统的优化配置，满足建筑的能源供应和健康环境的需求，是太阳能建筑发展的最高目标，零排放建筑代表了太阳能综合应用的最高理想。近期研究开发的重点是太阳能热利用产品和系统与建筑一体化。7.4．综合确定太阳能建筑发展策略7.4.1.气候特征和经济发达程度：西部经济欠发达地区，往往又是太阳能资源丰富的区域。依然应以被动利用太阳能建筑为主，加强集热、蓄热、导热等材料和技术的研发与推广；而对于经济发达的沿海地区，夏季炎热、冬季阴冷，又具有冬季采暖、夏季空调的生活需求和经济能力。因此，应积极扩大综合利用太阳能建筑新技术的投资优势，并成为实施太阳能或水源热泵等采暖空调技术示范建筑的首选地区。7.4.2.生活习惯和经济水平：随着我国社会发展和人民生活水平的不断提高，稳定的热水供应逐步成为居民的基本生活需求之一。这是太阳能热水设备及系统与建筑一体化成为太阳能建筑领域发展最快的主要原因。7.4.3.建筑特征与政策导向：对于不同的建筑类型和社会功能，在太阳能利用等领域应给予不同的示范导向和税收等激励政策。对于公益性建筑采取强制推行太阳能利用的政策；而对于商业性建筑则给予税收等激励政策；对于量大面广的居住建筑则实行税收激励政策、能源投资机制及业主有偿使用相结合的策略。当然这些策略对于既有建筑的改造同样适用。近期可在选择特殊用途建筑、大型公益性建筑及政府办公建筑等进行示范推广和政策引导。7.4.4.36 太阳能建筑技术和体系：编制设计规范、标准及其相关图集，建立产品(系统)检测中心和认证机构，完善施工验收及维护技术规程等，是太阳能利用(如热水供应)列入建筑工程设计环节，并作为一个“专业”纳入建筑工程教育体系的前提。7.4.5.理念推广：节能生态的教育、生活方式的改变和理念的传播在太阳能建筑发展中的重要性凸现。教育人们了解常规能源的一般知识、太阳能的优越性以及健康的生活方式，是一项全社会的重要任务，各级政府应给予足够的重视，并予以专项资金支持。7.4.6.太阳能建筑应用技术的研究与推广：针对我国的社会发展、技术进步、经济能力、区域气候、生活需求等因素，以太阳能建筑领域中的热水供应为切入点，扩大太阳能热水供应的既有理念优势，倡导“理念先行、示范突破、政策跟进”的原则，推行“标准设计、检测认证、建筑准入”的机制，分阶段逐步推进太阳能建筑在我国的发展，最终达到太阳能建筑的普及和推广。36 第二章、太阳能热水器与建筑一体化1、太阳能热水器与建筑一体化太阳能热水器与建筑一体化概括起来讲，就是将太阳能热水器与建筑充分结合并实现整体外观的和谐统一。具体来讲包括下面几个优点：1.1．建筑的使用功能与太阳能热水器的利用有机的结合在一起，形成多功能的建筑构件，巧妙高效的利用空间，使建筑可利用太阳能的部分--向阳面或屋顶得以充分利用；1.2．同步规划设计，同步施工安装，节省太阳热水系统的安装成本和建筑成本，一次安装到位，避免后期施工对用户生活造成的不便以及对建筑已有结构的损害；1.3．综合使用材料，降低了总造价，减轻建筑荷载；1.4．综合考虑建筑结构和太阳能设备协调和谐，构造合理，使太阳热水系统和建筑融合为一体，不影响建筑的外观；1.5．如果采用集中式系统，还有利于平衡负荷和提高设备的利用效率；1.6．太阳的利用与建筑相互促进、共同发展，使其节省能源，为民众受益。总之，经过一体化设计和统一安装的太阳能热水系统，在外观上可达到和谐统一，特别是在集合住宅这类多用户使用的建筑中，改变使用者各自为政的局面，易于形成良好的建筑艺术形象。36 2、太阳能热水器与建筑一体化设计基本途径与方法太阳热水器作为一种工业化的技术产品，它与建筑的有机结合，有利于创造富有个性的建筑形体，从而加强住宅的可识别性。图为皇明太阳能集团工程：铜陵世界花园。整齐划一的太阳能热水系统工程，和整洁的建筑、美丽的自然风光完美的结合到了一起，相得益彰，令人赏心悦目。可是我国建筑行业与太阳能热水器的结合刚刚起步，还存在着很多的问题。传统的设计方法是在屋顶上安装太阳能热水器。这是目前最为普及的设计方法，但是它也存在很多的缺陷。装在屋顶上的太阳能热水器存在着连接管道较长，热损失大等缺陷；上屋顶检查或维护较为困难，如果没有统一设计，就会造成布局混乱，与建筑不协调，不美观，破坏建筑形象，影响市容市貌；严重的还会降低太阳能产品在消费者心中的地位。太阳能热水器安装在建筑物上如果不和谐，就会影响到建筑物的美观和市容的整洁，从某种程度上其实在制约着太阳能热水器与建筑一体化的发展。所以说，力求做到太阳能热水器与建筑以及周围环境的和谐一致，是这项技术的核心所在。一谈到太阳能热水器与住宅建筑的一体化设计首先就会考虑到外观与风格的问题。太阳热水器一体化住宅不完全是简单的形式观念，关键是要改变现有的住宅内在运行系统。具体的设计原则可以表述为吸取技术美学的手法，体现各类住宅的特点，强调可识别性，利用太阳能构件为建筑增加美学趣味。太阳热水器一体化住宅设计应考虑居住建筑特点如：平立面、结构和造型较规整；房间的功能性较强；住宅造价大的限制。在设计中应注意立面设计力求简单，使立面看上去简洁平整。36 集热器是收集太阳能的主要部件，其安装的位置应避免其它建筑、树木及建筑自身遮挡阳光。特别是对于安装在集合住宅南向墙面上的集热器要根据规划中日照间距设置，确定最低的安装高度。从建筑的角度考虑集热器的维护使用问题，如果集热器安装在平屋顶、阳台等处，维护清洁比较容易进行；如果集热器安装在坡屋顶和南侧窗间墙等处，则要考虑今后使用中的维护问题。根本目的就是为用户的使用和维护提供方便。2.1．立面式住宅上太阳集热器的重复安置可以形成有韵律感的连续立面。可结合住宅的屋顶、阳台和遮阳板的位置设置集热器，以其特有的韵律感形成太阳能建筑的标志性外观。在高层集合住宅中如果利用窗户的不同构图或阳台的处理，更易于塑造竖向的垂直韵律效果。2.2．阳台式　　集热器除了可垂直的排布在窗台之间，还可以与楼房阳台封装结合为一体，带保温壳体的储水箱安装在上层阳台的底部。或采用直流式热水器通过自来水的压力将热水压入设在卫生间、厨房等用水房间的保温水箱内。在阳台安装的热水器应考虑综合阳台栏板的功能，形成多功能建筑构件，力求实现太阳能热水器和建筑的完美结合，且能最大限度的利用太阳光照，满足多种形式的供水需求。但是在阳台安装的太阳能热水器仍有不足之处。这种热水器在纬度较低的建筑南墙上安装存在夏季集热量不高的缺点。故通常可用于较高纬度地区，为获得较大的水压，常采用不需将水箱置于热水器之上的直流式热水系统。连接热水器和水箱的管径不宜太粗，以便于保温和减少管内存水量。36 2.3．遮阳棚式集合住宅中还可以将太阳集热器与门窗上的遮阳棚相结合。这种热水器的特征在于将集热器安装在窗口上方的遮阳托架上，水箱则设在上层窗坎墙处，在起到遮阳作用的同时为用户提供热水，有效地利用了空间。需要注意的则是要确保安装牢固，以免集热器落下伤人，而由于集热器多是玻璃材质，要考虑在集热器上方加适当的保护措施防止重物砸坏集热器。综上所述，在我国集合住宅中发展和推广太阳能利用势在必行，建筑设计、规划设计、建筑物理以及能源科技工作者应进行跨学科的合作，更新设计理念、设计方法，综合解决建筑功能、采暖方式、空间组合及造型等问题，并进行一体化构件的研制，在建筑与太阳能利用一体化设计中做出更大贡献。36 第三章、天津地区公寓项目进行能源分析公寓部分的热水供应为太阳能与辅助电加热方式，能源的开发与环境的保护是相辅相成的，可再生能源的使用是该项目绿色建筑标准的具体体现之一，太阳能热水系统具有安全、可靠、方便、经济、节能、环保等显著特点的、能够实现微电脑智能化控制，确保全天候24小时供应足量热水、可替代常规能源供热系统的、有较高的经济价值及社会价值的、最大限度地节省能源、节约成本、投资回报率高的太阳能系统工程，并实现太阳能与建筑完美结合。据有关资料天津、北京地区每平方米太阳能热水器每年可节约标准煤139千克，减排二氧化硫5.8千克，减排烟气16立方米。该项目采用太阳能集热系统后，每年可节约标准煤60048千克，减排二氧化硫2505.6千克，减排烟气5912立方米。本项目公寓每户安装2平方米的集热板，集热板装于边庭部位，为保证集热板不受安装角度的限制，采用热管直流式系统，热管真空管集热器是当今德国等欧洲一些国家非常亲睐的集热器，热管真空管太阳能热水系统具有全年使用、热性能好、热效率高、工作温度高、承压能力强、热吸收率高、热容小、启动快、防寒、防冻、防冰雹、不结垢、安装维修方便、安全可靠、使用寿命长等诸多优点。天津处于纬度39o07ˊ，属于太阳能资源较好的地区之一。一天内垂直面上太阳直接辐射的利用时数以春秋季最多，每日平均近6小时；夏季最少，7、8两月因雨季平均每天只能利用2—3小时。一天内水平面上太阳总辐射的利用时数以春季最多，夏季次之，冬季最少。任何时段中连续日照时数愈长，太阳能接收器所获得的有效太阳能量就愈多。如果日照经常间段，这部分日照期间的太阳能就是无效的能量。如在日照连续6小时的条件下，各种太阳接收器都能有效的进行工作。天津全年连续6小时的日照时数达2287小时，其中春季为661小时，平均每天为7.2小时，其他各季都低于550小时，平均小于6小时。若从冬季连续日照时数和实际日照时数比值关系看，天津市春季和冬季被太阳能接收器有效利用的日照时数是十分多的，若仍以日照连续6小时为标准，则这些季节中太阳能接收器能够有效利用的日照时数约占同期实际日照时数85％以上，而夏季只有70％。36 从以上分析可知，天津太阳能资源比较丰富，垂直面上太阳直接辐射值达109.2千卡/厘米2·年，晴天水平面上总辐射达89.4千卡/厘米2·年，全年平均日照时间为2250至2625小时，按照每天日照8小时计算，折合全年可以有300天属于太阳能日照可以满足全天加热的需求。按照每户每天需要120升45℃的热水计算所需要的热量，天津地区自来水的年平均水温15℃，若每户由辅助电加热则需要的耗电Q=120升x4.18x(45-15)℃÷3.6MJ=4.18度电全年需要辅助热源加热的时间为365-300=65天，则计算全年需要的电量L为：用电量L=4.16度电/天/户x65天=271.7（度）公寓按照每度电的电费0.7元/度计算，则全年使用辅助电加热需要花费的电费为：￥1=271.7度x0.7元/度=190.19元即使用太阳能热水系统每年每户需要使用辅助电加热加热的费用为190.19元。每年每户循环水泵需要的运行费用为60元，我们通过对太阳能热水系统+电加热装置全年的运行费用和采用电热水器全年的运行费用进行经济效益比较：由以上计算我们已知：每天每户所需要的45℃以上热水120升采用安装使用太阳能热水系统和电加热辅助能源结合的情况下，其初期投资每户大约需要5200-5400元左右，其全年使用的运行成本约为250元左右；而如果每户安装电热水器，其初期投资也需要1500-2000元，每年的运行费用为800元左右，两种方式静态投资相比在五年的投入就达到基本持平；实际上两种方式的成本相比较在四年内就可以完全平衡。热管集热器的理论寿命为20年，每年基本不需要什么维修保养的费用，而电热水器的设计使用寿命大约在五年左右，如果常年使用电热水器并且经常处于保温状态的话，使用寿命会大打折扣。这就相当于在五年以后，所安装太阳能热水系统就是完全免费的清洁能源。由此可知，安装使用太阳能热水系统工程的经济效益是十分显著的。太阳能系统和其他能源的成本比较：36 №热源种类冷热水计算水温每吨热水能源成本价（元）1太阳能+热泵5℃/55℃8.252太阳能+低谷电5℃/55℃12.213太阳能+燃气5℃/55℃13.854太阳能+平电5℃/55℃18.355市政热力5℃/55℃19.306燃气5℃/55℃27.507电加热5℃/55℃35.208燃油5℃/55℃39.90表中数据：1）已计入自来水的成本，表中所取得水费按3.5元/吨。2）表中未列入燃煤和地热井的比较，因为这两项能源已经属于国家严格限制使用能源。3）表中电费按0.7元/度；燃油按3.6元/升。4）表中所有热源比较未包含设备的折旧费，因各种设备使用年限并不一致，不具有可比性。5）太阳能系统和其他常规能源比较的优点：类别比较项系统优点系统可靠性环保等级l太阳能+热泵节能、稳定、运行管理费用低很可靠+++太阳能+电锅炉（低谷电）节能、稳定、运行管理费用低很可靠+++太阳能+燃气节能、稳定、运行管理费用低很可靠+++太阳能+电锅炉（平电）节能、稳定、运行管理费用低很可靠+++蒸汽（城市热网）稳定、运行管理费用较高很可靠+燃汽需要防火防爆、运行管理费用较高很可靠--电锅炉（平电）稳定、运行管理费用较低很可靠++燃油需要防火防爆、运行管理费用较高36 第四章、太阳能热水系统分析1、太阳能集热器的类型太阳能集热器共有两种类型：平板型太阳能集热器，热管式真空太阳能集热器。热管式包括金属流道真空管式、全玻璃真空管式。平板式太阳能集热器的单位采光面积是其他太阳能无法比拟的，所以在采光面积上采热量高于其他产品。在中低温区工作效率很高。热管式真空管适合有大水量、高温热水或其他介质的工程。2、利用太阳能热水系统的分类：2.1．自然循环系统自然循环是利用利用传热工质内部内部的温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的太阳热水系统。在自然循环系统中，为了保证必要的热虹吸压头，储水箱应高于集热器上部。这种系统结构简单，不需要附加动力。2.2．直流式系统直流式系统是传热工质一次流过集热器加热后，便进入储水箱或用热水处的非循环的太阳热水系统。储水箱的作用仅为储存集热器所排放的热水。直流式系统一般可采用非电控温控阀控制方式及温控器控制方式。2.3．强制循环系统强制循环系统是利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热器(或换热器)进行循环的太阳热水系统。强制循环系统通常采用温差控制、光电控制及定时器控制等方式。所有的太阳热水系统均可与辅助能源联合使用，成为带辅助能源的太阳热水系统。3、系统设计3.1．调查用户基本情况：环境条件：包括安装地点纬度、月均日辐照度、日照时间、环境温度。用水情况：包括日均用水量、用水方式、用水温度。36 场地情况：包括场地面积、形状承载能力、遮挡情况、朝向。水电情况：水压、电压供给情况。3.2．确定系统运行方式太阳热水系统的运行方式应根据用户基本条件、用户的使用需求及集热水器与储水箱的相对安装位置等因素综合加以确定，可按表1推荐的方式选取。表1太阳热水系统运行方式的选用运行条件运行方式自然循环直流式强迫循环水压不稳可用不宜用（1）可用供电不足可用不宜用（2）不宜用（3）即时用热水不宜用可用不宜用集热器与储水箱相对位置集热器位置高不宜用可用可用储水箱位置高可用可用可用使用环境温度高于0℃可用可用可用低于0℃采取防冻措施可用1）在温控器控制泵的方式下可用。2）在温控阀控制的方式下可用。3）在光电池控制直流泵的方式下可用。3.3．确定集热器类型集热器类型应根据太阳热水系统在一年中的运行时间、运行期内最低环境温度等因素确定，可按表2推荐的类型选用。表2集热器类型的选用运行条件集热器类型平板型全玻璃真空管型热管式真空管型高于0℃可用可用可用36 运行期内最低环境温度低于0℃不可用（1）可用（2）可用1）采取防冻措施后可用。2）如不采用防冻措施，应注意最低环境温度值及阴天持续时间。3.4．确定系统集热面积系统集热面积的确定见附录A。3.5．储水箱3.5.1.储水箱的容量应与日均用水量相适应。3.5.2.大面积太阳热水系统的储水箱一般为常压水箱，水箱应有足够的强度和刚度。3.5.3.在储水箱的适当位置应设有通气口、溢流口、排污口和必要的人孔（一般大于3t的水箱）。3.5.4.储水箱应满足防腐要求，保持水质清洁。3.5.5.为了减少热量损失，储水箱应设有保温层，其保温设计见第10条。3.6．辅助能源3.6.1.如果单靠太阳热水系统不能满足水温及水量的要求，可采用电、燃气、油、煤等辅助能源加以补充，如果条件许可，宜采用电作为辅助能源。3.6.2.辅助能源可直接加热储水箱中的水，也可通过换热器间接加热储水箱中的水。3.7．换热器3.7.1.换热器的设计和选取可参照有关设计规范或厂商说明。3.7.2.太阳热水系统可采用位于储水箱内的单循环换热器，大型太阳热水系统宜选用双循环外部换热器，在采取双循环外部换热器时，应使换热器两边的热容流量（比热乘以质量流量）相等。3.7.3.换热器应与传热工质有较好的相容性，不会对水产生二次污染。3.7.4.如果系统用在水硬度高的地区并且水温高于60℃，换热器应有防垢措施或采取适当的清垢方法。3.7.5.在间接太阳热水系统中，换热器不应明显降低集热器效率。当集热器的太阳能收益达到可能的最大值时，换热器导致的集热器效率降低不应超过10%；如果系统中有几个换热器，每个换热器导致的集热器效率降低的总和不应超过10%。3.7.6.36 在双回路太阳热水系统中，当使用无害传热工质时，换热器可采用单壁的；对于有害传热工质，应采用双壁的换热器。3.8．系统布局3.8.1.储水箱和集热器3.8.1.1.一般要求储水箱和集热器的安装位置应使其在满载情况下分别满足建筑物上其所处部位的承载要求，必要时应请建筑结构专业人员复核建筑荷载；安装热水系统不应破坏建筑物的整体观瞻效果；应避免集热器的反射光对附近建筑物引起的光污染；另外，为了减少热损及循环阻力，在确保建筑物承重安全的前提下，储水箱和集热器的相对位置应使循环管路尽可能短。3.8.1.2.储水箱定位3.8.1.2.1.在自然循环系统中，为了促进热虹吸循环和防止夜间倒流散热，水箱底部一般应比集热器顶部高0.3m~0.5m的距离。3.8.1.2.2.在全年运行的非自然循环系统中，有条件时应将储水箱放在室内，以利于储水箱保温。3.8.1.2.3.储水箱上面及周围应有能容纳至少1人的作业空间，要求与四周保持不小于1.5m的距离，与顶面保持不小于0.5m的距离。3.8.1.3.集热器定位3.8.1.3.1.集热器定向集热器摆放面向正南或正南偏西5°。3.8.1.3.2.集热器安装倾角集热器安装倾角等于当地纬度；如系统侧重在夏季使用，其安装角应等于当地纬度减10°；如系统侧重在冬季使用，其安装角应等于当地纬度加10°。安装倾角误差为±3°。注：全玻璃真空管东西向放置在集热器安装倾角可适当减小。3.8.1.3.3.集热器排间距为避免遮挡，集热器离遮光物的最小距离可按（1）计算：D=H×ctga……………（1）其中：D——集热器离遮光物或集热器前后排间的最小距离；H——遮光物最高点与集热器最低点间的垂直距离；—当地春秋分日正午12时的太阳高度角（季节性使用），36 当地冬至日正午12时的太阳高度角（全年性使用）3.8.2.集热器阵列3.8.2.1.集热器的相互连接3.8.2.1.1.集热器可通过并联、串联和串并联等方式连接成集热器组。3.8.2.1.2.集热器组中集热器的连接尽可能采用并联，平板型集热器每排并联数不宜超过16个。3.8.2.1.3.串联的集热器数目应尽可能少。全玻璃真空管东西向放置的集热器，在同一斜面上多层布置时，集热器不宜超过3个（每个集热器联箱长度不大于2m）。3.8.2.1.4.对于自然循环系统，每个系统全部集热器的数目不宜超过24个。大面积自然循环系统，可以分成若干个子系统，每个子系统中集热器数不宜超过24个。3.8.2.2.集热器组的相互连接3.8.2.2.1.集热器组应按同程原则布置成并联，即应使每个集热器的传热介质流入路径与回流路径的长度相同，以使流量平均分配。当集热器组按异程连接时，将造成离传热工质流入口近的集热器流量较大，而离流入口远的集热器流量较少，使系统性能下降。自然循环系统有自调节功能，可采用异程连接。3.8.2.2.2.受场地条件限制，不能通过简单管系布置实现流量平衡时，可借助9.1.10中的辅助阀门以获得均匀的流量分布。3.9．系统管路设计3.9.1.循环管路3.9.1.1.循环管路的设计应与第11条相结合。3.9.1.2.循环管路应尽量短而少弯。3.9.1.3.为了达到流量平衡和减少管路热损，绕行的管路应是冷水管或低温水管。3.9.1.4.管路的通径面积应与并联的集热器或集热器组管路通径面积的总和相适应。3.9.1.5.集热器特环管路应有0.3%~0.5%的坡度，以避免气塞现象，也可满足循环、排空或回流的要求。在自然循环系统中，应使循环管路朝储水箱方向有向上坡度，不允许有反坡。在有水回流的防冻系统中，管路的坡度应使系统中的水自动回流，不应积存。3.9.1.6.在循环管路中，易发生气塞的位置应设有排气阀；当用防冻36 液作为传热工质时，宜使用手动排气阀。需要排空和防冻回流的系统应设有吸气阀。在系统各回路及系统要防冻排空部分的管路的最低点及易积存的位置应设有排空阀，以保证系统排空。3.9.1.7.在强迫循环系统的循环管路上，必要时应设有防止传热工质夜间倒流散热的单向阀。3.9.1.8.为了便于观察系统的运行情况和检修，宜在系统的管路中设流量计和压力表。自然循环系统中一般不设流量计和压力表。3.9.1.9.间接系统的循环管路上应设膨长箱。闭式间接系统的循环管路上同时还应设有压力安全阀和压力表，从集热器到压力安全阀和膨胀箱之间的管路应是畅通的，不应设有单向阀和其他可关闭的阀门。3.9.1.10.当集热器阵列为多排或多层集热器组并联时，为了维修方便，每排或每层集热器组的进出口管道，应设辅助阀门。3.9.1.11.系统中的换热器一般应按逆流方式连接，储水箱内的单循环换热器位于高处的进口与系统高温管路相连，位于低处的出口与低温管路相连。3.9.2.热水管路太阳热水系统的取热水方式有顶水法、落水法或其他方法。3.9.2.1.顶水法3.9.2.1.1.在自然循环和强迫循环系统中宜采用顶水法获取热水，通常使用浮球阀自动控制提供热水。浮球阀可直接安装在储水箱中，也可安装在补水箱中。3.9.2.1.2.采用顶水法时，在使用热水期间水压应保证符合设计要求，否则此法不宜采用。3.9.2.1.3.设在储水箱中的浮球阀应采用金属或耐温高于100℃的其他材质浮球，浮球阀的通径应能满足取水流量的要求。3.9.2.2.落水法3.9.2.2.1.太阳热水系统可采用落水法取热水，直流式系统应采用此方法。3.9.2.2.2.当储水箱距喷头的高差过小时，可安装加压泵。3.9.2.3.各种取热水管路系统均应按1.0m/s的设计流速选取管径。3.10．系统保温系统的保温设计应按GB/T8175的规定进行。3.11．系统的防冻措施3.11.1.太阳热水系统如设计为直接系统，可采用下列措施进行防冻：3.11.1.1.36 如集热器不满足抗冻要求，可将系统中的水或系统室外部分的水排放，可采用手动阀，也可选用具有防冻功能的温控系统控制电磁阀打开，或选用非电控温控阀。3.11.1.2.在与11.1.1相同条件下，对于强迫循环系统，可将储水箱放在低于集热器的位置，在循环泵运行停止后，使集热器和循环管路中的水回流；也可采用具有防冻定温循环功能的温控系统，进行定温强迫循环防冻。3.11.1.3.在集热器满足抗冻要求的条件下，可在保温层与管路之间加人发热元件，如自控制电热带等；可通过管路设计，只使循环管路中的水回流；也可采用其他安全可靠的方法。3.11.2.太阳热水系统可设计为间接系统，在系统中使用防冻传热工质进行防冻。传热工质的凝固点应低于系统使用期内最低环境温度，其沸点应高于集热器的最高闷晒温度。4、系统的要求4.1．总体要求：4.1.1.水质要求系统提供的热水应无铁锈、异味或其他有碍卫生的物质。4.1.2.系统的过热保护4.1.2.1.防垢可在设计系统时合理配置储水箱和集热器面积的比例，使系统在一天运行中最高温度不超过60℃；对于直流式系统，设定获得的水温不宜超过60℃；也可在系统中加装有效的防垢设备。4.1.2.2.材料的过热保护在设计系统时，应确保系统的最高运行温度不超过所用部件的最高许用温度。在间接系统中．为了防止在集热器最高闷晒温度下防冻液沸腾，应选用沸点符合11.2要求的防冻液。4.1.3.系统的承压对于封闭系统，系统至少应能承受1.5倍的系统最大工作压力；对于开口系统，系统中的任何部件及连接处应能承受该部件及连接处的最大工作压力。4.1.4.电器安全如果系统含有电器设备，其电路安全应符合GB4706.1和GB4706.12规定的要求。4.2．零部件技术要求4.2.1.集热器4.2.1.1.36 平板型太阳集热器在施工安装前应对集热器GB/T6424-1997中的3.1的内容进行产品质量检验，其检验结果应符合GB/T6424中相关条款规定的要求。4.2.1.2.真空管型集热器的技术要求应符合GB/T17581-1998第5章规定的要求，在施工安装前对集热器进行检验，检验方法应符合GB/T17581-1998中的7.1.1规定的要求。4.2.2.连接软管连接软管应符合GB/T15513中相关规定的要求。4.2.3.控制系统强制循环宜采用温差控制;直流式系统宜采用定温控制；直流式温控器应有水满自锁功能；集热器用传感器应能承受集热器的最高空晒温度，精度为±2℃；储水箱用传感器应能承受100℃，精度为±2℃。4.2.3.1.温控器温控器应能实现自动控制，应符合GB14536.l规定的要求。直流热水系统的温控器应有水满自锁功能。4.2.3.2.温度传感器集热器用传感器应能承受集热器的最高空晒温度，精度为±2℃；储水箱用传感器应能承受100℃，精度为±2℃。4.2.4.泵在太阳热水系统中，在满足扬程和流量要求（系统流量一般为每平方米集热器0.01~0.02L/S）的条件下，应选择功率较小的泵。在强迫循环系统中，水温≥50℃时宜选用耐热泵。另外．泵与传热工质应有很好的相容性；必要时，宜选用低噪音泵。4.2.5.电磁阀电磁阀的工作条件应适合现场水压。4.2.6.温控阀温控阀的温度控制误差应不大于±2.5℃，同时要满足现场水压条件，还要求该阀防腐性能良好，寿命长。4.2.7.辅助电加热器太阳热水系统中使用的辅助电加热器应符合JB4088规定的要求，工作寿命不小于3000h，使用电压为220（1±10%）V或308（1±10%）V。5、系统施工安装技术要求36 5.1．一般要求在安装热水系统时，不应破坏建筑物的结构，和削弱建筑物在寿命期内承受任何荷载的能力，不应破坏屋面防水层和建筑物的附属设施。系统安装后应能抵抗下旬自然灾害。5.1.1.雷电系统如不处于建筑物上避雷系统的保护中，应按照GB50057规定的要求增设避雷措施。5.1.2.风载系统安装在室外的部分应能经受不低于10级风的负载；如果当地历史最大风力高于10级，则按当地历史最大风力设计。5.2．系统基础5.2.1.集热器基础集热器基础可建在屋顶防水层上，也可建在屋顶结构层上。建在屋顶结构层上的基础，其预埋件应与结构层中的钢筋相连，并作好防水，防水的制作应符合GB50207规定的要求。基础顶面应设有地脚螺丝或预埋铁，便于同支架紧固或焊接在一起。建在屋顶防水层上的基础，可不设地脚螺丝或预埋铁。基础的高度应考虑日后的屋面维修。5.2.2.储水箱基础储水箱基础应设在建筑物的承重梁或承重墙上。储水箱水滿时的荷载不应超过建筑设计的承载能力。基础的位置和高度应留有维修保养的空间。5.3．支架支架应根据设计要求选取材料，并符合GB/T700和GB/T714规定的要求。材料在使用前应进行矫正。支架的焊接应按设计要求进行，并符合GBJ205规定的要求。支架应进行防腐处理。支架应采用螺栓或焊接固定在基础上，并应确保强度可靠、稳定性好。为确保自然循环、泄水及防冻回流等需要，设计时有坡度要求的支架应按设计要求安装。热水系统如采用建在楼顶防水层上的基础时，支架可摆放在基础之上，然后把各排支架用角钢等材料联结在一起并与建筑物相连，提高抗风能力，以满足1.2的要求。5.4．集热器安装5.4.1.技术参数5.4.1.1.集热器定向及安装倾角应符合8.1.3.1和8.1.3.2的要求。36 5.4.1.2.最前排集热器与遮光物的距离以及多排集热器排与排之间的距离应符合8.1.3.3的要求。5.4.2.技术要求5.4.2.1.集热器的相互连接应按集热器产品设计的连接方式连接。5.4.2.2.安装真空管集热器时，真空管与联箱的密封应按集热器产品设计的密封方式进行安装，具体操作应按产品说明书进行。5.4.2.3.安装集热器时，应有不透明的物体遮盖玻璃盖板或真空管，直至通水后方可除去遮盖物。5.4.2.4.将集热器按设计要求可靠地固定在支架上。5.4.2.5.集热器之间的连接管应进行保温，保温层厚度不小于20㎜；在寒冷地区运行的，其保温层应适当加厚。对于真空管集热器，连接管的保温层厚度不应小于联箱的保温层厚度。5.5．储水箱安装5.5.1.当安装现场不具备搬运及吊装条件时，储水箱可现场制作。5.5.2.储水箱和支架间应有隔热垫，不宜直接刚性连接而增加热损。安放好的储水箱应固定在支架上。5.5.3.储水箱应进行检漏并做防腐处理及保温。储水箱保温的制作应符合GB/T4272规定的要求。5.6．电控系统安装5.6.1.系统的电气控制箱安装应符合GB50171规定的要求。5.6.2.温控器应安放在电气控制箱内，其安装后的安全性应符合GB8877规定的要求。5.6.3.温度传感器的定位和安装应保证与被测温部位有良好的热接触，温度传感器四周应进行良好的保温。5.6.3.1.集热器温度传感器应安装在集热器内部，可插入液体集管中，或与吸热体表面紧密接触。5.6.3.2.管路温度传感器可安装在浸入传热工质的盲管中或紧贴在管外壁上。对于后一种情况，宜使用导热胶。5.6.3.3.储水箱的温度传感器可安装在盲管中或直接浸入储水箱中，也可紧贴在储水箱外壁并与储水箱壁有良好的热接触。36 5.6.4.导线布置、安装应符合GB50258规定的要求。5.7．辅助电加热器安装辅助电加热器与箱体容器的连接处应设有良好的耐热密封垫，其外露的带电接线柱应有良好的绝缘保护装置，并设有保护罩。对于露天安装的辅助电加热器，保护罩上应设有防水板，防止水流入保护罩内。辅助电加热器安装后的安全性应符合GB4706.12规定的要求，在做好永久接地保护的同时，并加装防漏电、剩余电流保护、断电等保护装置。其电源线的安装应符合GB50258规定的要求。应设专用供电回路，内置加热系统回路应设置剩余电流动作保护装置，保护动作电流值不得超过30mA.5.8．管路系统安装5.8.1.泵5.8.1.1.泵应按制造厂家的要求安装，并做好接地保护。5.8.1.2.较大的泵应用螺栓固定在支架上，并做减振处理。5.8.1.3.当泵的流量比设计值大时，应加旁路管道及手动阀进行流量调节。5.8.1.4.泵在室外安装时应采用全封闭型或设有保护罩，在室内安装时应注意防漏潮。5.8.2.电磁阀电磁阀应水平安装，在其进水口前应安装过滤器，电磁阀两端应安装旁路管道及手动阀，当其发生故障时用手动阀工作。5.8.3.温控阀5.8.3.1.用于控制热水温度的温控阀感温部分应安装在集热器集管（或联箱）热水出口处。5.8.3.2.用于防冻排空的温控阀应安装在室外系统的管路最低处。5.8.4.管路5.8.4.1.管路和零部件应选用与传热工质相容的材料，内壁不能发生腐蚀；应能承受系统的最高空晒温度和压力；在系统运行的管道中，有必要加入一段连接软管过渡时，应做好连接软管的防老化保护。5.8.4.2.管路和坡向及坡度应按设计要求进行安装。5.8.4.3.在系统管路通过混凝土板和墙壁时，要根据房屋结构合理安排管路，正确选择穿墙位置，并加装穿墙套管。5.8.4.4.压力表、流量计等应安装在便于观察的地方，手动阀门应安装在容易操作的地方。36 5.8.4.5.容易发生故障的设备及附件两端应采用法兰或活接头连接，以便维修更换。5.8.4.6.在采用焊接方法连接铜集管时，应选用低温软钎焊工艺，施工时应操作迅速，以免集管长时间处于高温下。5.8.4.7.管道支架有足够的强度和刚度，起到支撑管道重量、防止管道下垂弯曲的作用，使管道保持系统需要的循环及排泄坡度。5.8.4.8.管道系统中固定支点设置的最大安装距离应符合表3的要求。表3横管路支点设置的最大安装距离公称内径/㎜152025324050最大距离/m保温管路1.5222.533不保温管路2.533.544.555.8.4.9.立管的支撑，在2.5m以内有一个支点。5.8.4.10.管道直线距离较长时，应安装膨胀节，以补偿因温度变化产生的伸缩。5.8.4.11.管道在支架上的固定，应在保温前进行。5.9．系统的水压试验整个系统安装后应进行水压试验，试验压力应符合有关规定。5.10．管路保温管路保温应在系统检漏及试运行合格后进行。采用自控温电热带防冻的系统，应先将自控温电热带按制造厂家的要求安装后再作保温，管路如需要在保温后固定，应使用硬质保温材料。系统保温的制作应符合GB/T4272规定的要求。6、试运行、验收6.1．试运行前6.1.1.检查系统安装是否符合设计图纸及本标准要求。6.1.2.将储水箱、集热器及管路内部冲洗干净。6.2．试运行6.2.1.给系统充填传热工质。全玻璃真空管热水系统应在无阳光照射的条件下充填传热工质。6.2.2.在系统处于工作条件下，对相关的部件进行调节或调试，保证各部件在设计要求的状态下工作。36 6.2.3.系统如果有管理员，应对其进行培训。6.3．验收6.3.1.一般检验系统的一般检验包括：a）检查系统的组装和安装；b）检查系统部件的明显缺陷；c）检查系统控制器和控制传感器；d）检查系统防冻保护措施；e）检查系统材料的过热保护。6.3.2.水质检验系统连续运行三日后，从系统取出的热水水质应符合设计的要求。6.3.3.热性能检验在晴好天气条件下，系统连续运行三天，每天的水温、水量均应满足系统所处季节的验收指标。在每天进行检验前，应将系统内的热水排净，重新注水。注：验收指相当规模可根据设计指标及不同季节等影响因素确定。7、移交用户的文件对于每一个系统，应提供一套易懂的运行使用说明以及服务介绍。这套文件应包括对于运行、维护所必需的全部说明以及根据第8章进行验收的全部记录。全套文件应包括下列资料：a）系统的布置图；b）系统的管路图和电路图，图中应有每一个部件的资料：型号、尺寸、电功率等；c）系统各回路的最大工作压力；d）工作极限（系统各回路允许的最高温度和压力，系统抵抗冰冻所能承受的最低温度等）；e）系统运行前和运行中应注意的事项；f）系统开启使用和关闭停用的说明；g）如果系统中有安全部件，应说明安全部件的调整及正常运行情况；h）系统出现故障或危险（特别是安全部件）时应采取的措施；36 i）如果有控制系统，应说明控制原理及系统组成，控制部件应标注在系统管路图中；j）日常检查和维护所应注意的事项，以及正常维护期间需要更换部件的清单；k）系统为了防止冻害所应采取的措施；l）系统的验收情况。注：1.各安全部件应包含在系统管路图中。2.应给出在压力释放阀释放后，系统再运行前的检查指南。附：系统集热面积的确定A1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，按式（A1）估算：……………（A1）式中：——直接系统集热器采光面积，㎡；——日均用水量，㎏；——水的定压比热容，kJ（㎏·C）；——储水箱内水的终止温度，C；——水的初始温度，C；——当地春分或秋分所在月集热器受热面上月均日辐照量，kJ/㎡；——太阳能保证率，无量纲；根据系统期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定；——集热器全日集热效率，无量纲；根据经验值取0.40~0.55。——管路及储水箱热损失率，无量纲；根据经验值取0.2~0.25。集热器采光面积的估算也可根据国际上通用的f-chart软件或类似的软件运行。36 A2间接系统集热器采光面积间接系统与直接系统相比，由于换热器内外存在传热温差，使得在获得相同温度热水的情况下，间接系统比直接系统的集热器运行温度高，造成集热器效率降低。“换热器因子”可用于衡量换热器对集热器效率的影响。当换热器的效率达到最大，“换热器因子”可用式（A2）表示。……………（A2）式中：——换热器因子，无量纲；——集热器热转移因子，无量纲；——集热器总热损系数，W/（㎡·C）；——换热器传热速率，W/C。间接系统的集热器采光面积可按式（A3）计算：……………（A3）36 第五章、工程实例一天津都旺新城太阳能热水系统为进一步加强引导太阳热水器在全国的推广应用，推动太阳热水器生产企业技术进步和扩大太阳热水器市场，国内首批“太阳能与建筑一体化”示范项目——天津“都旺新城”太阳能热水工程，得出夏热冬冷地区利用太阳能集热器解决居民生活热水的可行性。集热器选择   目前我国太阳能集热产品中，占绝对主导地位的全玻璃真空管集热器，但在与建筑物的结合方面存在一系列问题：运行安全问题、密封可靠问题、结垢清理问题、承压运行问题、集热器寿命问题等。   以上这些问题，决定了全玻璃真空管很难建材化。平板集热器是较早应用的一种太阳能集热器，由于其结构形式及性能特点最易于建材化，一直是发达国家集热器形式的首选。  “都旺新城”用户为居民小区，对系统运行安全性要求较高，同时要求集热器寿命与建筑物寿命基本相同，故必须采用金属流道集热器；本系统坐落于北纬43°，虽然在此纬度下平板集热器冬季的效率相对较低，但考虑到全年总集热量仍高于玻璃管集热器，故选用平板集热器作为本工程的集热元件。   本项目选用的“津霸太阳能热水板”，专为建筑一体化设计，其构造为自熔焊全铜板芯，TXT选择性吸收涂层，加厚铝合金边框，钢化浮法玻璃，覆铝箔超细玻璃棉保温层。其具有集热效率高、性价比好、结构简单可靠、承压能力强、长期运行无泄露、可制作成任意尺寸及几何形状，易与建筑物结合、板芯为纯铜构造，寿命期满可直接回炉再利用等特点。方案设计1、采取集中式供水方式：36 太阳能热水系统的供水方式，常用的有分户式、单元式、整栋式。分户式是每家一套系统及贮水罐，自用水、电源，独立上下水不需专人管理，住户自行使用维护集热面积浪费，造价较高；单元式是每单元一套系统及贮水罐，公用水、电源，热水管入户节约集热面积，造价降低，物业公司可赢利，需专人管理收费，按户配热水表；整栋式是每栋楼一套系统及贮水罐，公用水、电源，热水管入户进一步节约集热面积，造价降低，管理方便，需专门设计大型贮水罐安装位置，热水管路较长，专人管理收费；   区域式是整个小区或数栋楼作为一个集中的大型系统，配备完善的监控管理系统，干、支管网供水，系统设计可以最优化，专业性强，可以解决整个区域供热需求，投资大，需专业人员管理。2、双循环防冻设计：该系统坐落华北地区，冬季最低温度-21℃，故必须采用可靠防冻措施，保证系统冬季正常使用。常用的防冻设计有三种：排空防冻、低温循环防冻、双循环防冻。本系统中贮水罐安装位置与集热器持平，不能做排空防冻；天津地区上冻期较长，低温循环防冻能量浪费过大，亦不宜采用。3、集热器数量：太阳能特点是能量供给不稳定，天津地区冬夏差异近3倍，并且阴雨天几乎没有利用价值。如将太阳能保证率设计得很大，不仅成本过高，系统回收期过长，而且全年大部分时间产生的热水用不完，造成浪费。 4、集热器布置与建筑一体化设计   建筑师在该建筑物立面设计时，没有采取用集热器代替传统建材的方法，而是将集热器与屋顶装饰铁艺融为一体。天面设计为弧型铁艺围边，集热器居中昂起，铁艺的柔性线条与中间宽阔的大面积平面呼应，从立面上看刚柔并济，浑然一体。为此都旺新城特殊设计了单体尺寸为1.2m×5m的大型集热器，六片为一组，倾斜45度安装，在铁艺簇拥下直指蓝天。5、补热设计：太阳能很难自行满足居民全部热水需求，即使可以做到，也是不经济的，所以太阳能系统中必须有常规能源补热措施，与太阳能系统密切配合，既给用户提供最经济的热水成本，又满足用户使用中的舒适度要求。常用的补热方法有电热管、电锅炉、燃气炉、燃油炉等。本系统从结构简单，无常人管理的角度选用的是贮水罐内置电热管方式。6、管路系统与建筑一体化设计：36 在建筑物给排水设计时，将太阳能热水系统的冷水上水和热水供水干管与建筑给排水系统一并考虑，并增加了热水干管循环回路，即用管路将热水供水干管末端与热水罐连接，供水干管末端安装检测点，当检测点温度低于设定值时，回水管电磁阀打开，用热水罐中的热水置换管中冷水，达到设定温度，电磁阀关闭。此设计保证用户开龙头后很快出热水，减少用户释放冷水造成的损失。系统循环方式6.1．系统循环方式采用温差循环，全自动运行。当集热器出口循环介质温度与水箱内散热器温度差达到设定指标，即启动循环泵，将循环介质吸收的太阳能热量通过换热器储入水箱。低于设定指标时，就自动关闭循环泵，停止循环介质的循环运行，切断集热器与贮水箱的热量交换。6.2．供水干管末端安装检测点，当检测点温度低于设定值时，回水管电磁阀打开，用热水罐中的热水置换管中冷水，达到设定温度，电磁阀关闭。此设计保证用户开龙头后很快出热水，减少用户释放冷水造成的损失。6.3．辅助热源系统：本系统没有设置单独的恒温供水罐，而是利用热水罐自然分层现象，将太阳能系统换热器设置在水罐下部，使被加热水与循环介质温差最大，最大限度吸收太阳能；电加热管设置在水罐上部，只要上部水温达到设定温度，电加热就不启动，一旦出水口水温低于设定温度，马上启动电加热补足，既最大限度节约电耗，又保证用户随时有热水。     平板集热器在无上冻地区的应用已经非常普遍，在冬季上冻地区使用较少。本示范项目的建成，为平板集热器在夏热冬冷地区的使用提供了很好模板，可以预见，平板集热器必然成为未来与建筑一体化的太阳能集热器主要形式。36 第六章、工程实例二天津玫瑰庄园太阳能别墅系统应用技术天津玫瑰庄园太阳能别墅系统为双循环分体式太阳能中央热水系统；选用了天津市奇信太阳能科技有限公司开发生产的津霸太阳能热水板集热器，并且选用了承压式不锈钢内胆双循环保温水罐、BAXI燃气热水器。在设计中，将生活热水系统与地板采暖系统结合，进一步提高集热器利用效率。集热器每户配置4~6平米，且集热器附着在斜屋顶。承压式贮水箱与壁挂式燃气炉串联补热。 本项目平均单户投资1.5万元，平均每平米建筑面积成本50元/平方米；项目与完全燃气加热对比，每户可年节约气耗878立方米，价值2195元，用5.46年即可通过节省的电费收回全部投资。工作原理是：1.1．防冻液在集热器与热水罐内换热器之间温差控制全自动强制循环，加热热水罐；1.2．太阳能热水罐与燃气热水器串联，太阳能热水罐出水做为燃气热水器进水，太阳能充足时燃气炉不启动，由太阳能集热器提供室内用热需求，太阳能不足时由燃气炉补热到设定温度，保证用户使用舒适；1.3．生活热水干管与地板采暖干管串联，既可利用采暖干管做为生活热水回水管，又利用采暖循环泵及温控器同时实现生活热水定温循环，使热水干管各用水点始终维持适宜水温；1.4．地板采暖设旁路，非采暖季热水由供暖干管直接回热水罐，采暖季热水经地板盘管后通过供暖回水干管回热水罐；1.5．在循环回路中，太阳能热水罐出水先流经生活热水干管，这样在全年大部分时间，即使关闭生活热水定温循环功能，用户开龙头后也可以很快出热水，即用户在非采暖季可以基本不需启动燃气炉。36 36 第七章、工程实例三目前北方最大规模太阳能热水工程日前，奇信太阳能（设备）天津有限公司即将就天津华富宫大饭店客房热水供热系统动工改造。2年前，老字号国营三星级宾馆——天津华富宫大饭店就对日常经营中能源大量消耗问题引起了重视。节能领导班子在对设备调查了解的过程中，发现了太阳能——这种新兴供热水设备的巨大优势，于是商讨是否将现有常规锅炉设备改造。这个上百万设备投入的问题，在2005年，终于有了定局。基于目前市场太阳能厂家和品牌众多，集热器类型应用范围不同的问题，华富宫领导层深入产品、严格论证；反复调研奇信太阳能具有自主专利产权的全铜平板集热器；了解系统原理及投入使用的热水工程情况后，认为该系统稳定、耐用、寿命长、全自动运行，可以与饭店原系统对接。   该太阳能系统平均日供热水能力达140余吨，全铜板芯平板集热器2000平方米，在中国北方，属目前最大的太阳能系统。华富宫与太阳能结缘，给宾馆行业做出了表率。在天津市的中心地段、在老城厢标准的井形青砖房上，将形成一片太阳能产业铸就辉煌的海洋。36 第八章、工程实例四桑普—中国太阳能第一楼北苑太阳能应用示范工程集太阳能空调、采暖、热水工程以及太阳能光伏并网发电和独立发电于一身，是我国目前太阳能利用最全的一个示范工程，在规模上也堪称一流，故而称之为中国太阳能第一楼。该项目得到根据北京市发改委的大力支持，作为奥运示范工程先导项目，将为2008年北京奥运会“绿色奥运、科技奥运和人文奥运”提供良好的范例，为在奥运场馆和奥运村中使用太阳能光热和光伏综合利用积累经验和数据，同时也为我国今后在建筑中推广应用太阳能做出示范。1.1．太阳能热利用示范系统包括：1.1.1.360千瓦太阳能空调、采暖和热水综合系统；1.1.2.户式太阳能热泵采暖空调热水系统；1.1.3.太阳能地板采暖系统。1.2．太阳能光伏发电系统包括：1.2.1.100千瓦太阳能光伏并网发电系统；1.2.2.10千瓦太阳能光伏并网发电系统；1.2.3.4.5千瓦太阳能户用光伏并网发电系统；1.2.4.6千瓦太阳能光伏独立和并网发电系统。1.3．360千瓦太阳能空调、采暖和热水综合系统该系统可为3000多平方米的建筑面积提供空调、采暖。夏季由太阳能集热器提供88oC左右热水，通过溴化锂吸收式制冷机产生8oC左右冷水，送到风机盘管提供冷风；冬季产生60oC左右热水，直接送到风机盘管提供热风；36 综合系统原理图热管式真空管集热器阵列36 热管真空集热管太阳条上敷以选择性吸收图层，中间插入热管，采用金属热压封技术，抽真空，冷凝端温度可以达到250oC。利用太阳能的二级水环复合热泵驱动户式中央采暖空调热水系统利用热泵技术，从太阳、空气和电热中获取清洁能源，做到多能优势互补，从而达到减少常规能源费用的1/3，满足人们对采暖、空调、热水的普遍需求。36 直流式真空管集热器系统北苑太阳能楼(北太所)北京36'