太阳能热水系统在建筑给排水设计运用探讨 9页

'太阳能热水系统在建筑给排水设计运用探讨摘要：木文就太阳能热水系统在建筑给排水设计中的运用，结合实际案例，从设计要求、设计依据、设计理念、系统原理、运行方式、施工要求及系统特点等方面进行了探讨研究，具有较强的操作性和价值，供参考。关键词：节能；太阳能；太阳能热水系统；太阳能集中布置；全天候供水Abstract:thispapersolarwaterheatingsysteminbuildingdrainagedesigninusingtheactualcase,fromthedesignrequirements,designbasis,designconcept,systemtheory,operationmodeandconstruetionrequirementsandcharacteristiesofthesystemarediscussedresearch,andhasstrongoperabilityandvalue,forreference.Keywords:energyefficient;Solarenergy;Solarwaterheatingsystem;Solarenergyconcentrateddecorate;All-weatherwatersupply中图分类号：TE08文献标识码：A文章编号:能源是国家经济发展和社会进步的重要物质基础，而我国煤炭、石油、天然气等不可再生能源短缺，因此节能减排是节约能源、保护生态环 境的重要途径。开发和利用可再生能源是节约能源、保护生态环境的重要措施。众所周知，太阳能是未来人类最理想、最安全、最适用的绿色可再生的能源，太阳能作为一种分布广泛、取之不尽、用之不竭的无污染的清洁能源，大大优于风能、水能、生物能等其他可再生能源，如何利用新技术、新材料來开发利用太阳能造福人类，使太阳能应用效率不断提高，应用领域不断扩大，成木不断降低，一直是科技工作者不断研究和探索的课题。我国具有丰富的太阳能资源，年口照数在2200小时以上地区约占国土面积的2/3以上，具有良好的太阳能资源优势。将太阳能更多地应用到建筑屮，将在调整建筑能耗结构、保障能源安全，降低温室气体排放、保护人气环境等方面发挥积极作用。目前，在建筑中利用太阳能的方式主要有：太阳能热水系统，太阳能采暖系统，太阳能制冷系统和太阳能发电系统等。其中应用较多口技术较为成熟的是太阳能热水系统。太阳能热水系统是利用太阳能热水器，将冷水转化成热水，供人们使用的系统。目前,我们常用的是需耍放置在屋顶的普通型太阳能热水器。这种热水器采用紧凑型设计，把太阳能集热板和储水箱设计在一起，安装简单方便，成本也低。但是需要较大面积的平屋顶，维护也是各自为政，不便于管理，也很容易对建筑屋面产生破坏。还有就是受天气影响很大,阴雨天气或光照不足时，不能解决全夭候供应热水问题。因此，太阳能集中布置，统一管理和增设辅助加热，组成全天候热水供应系统被更多的采用和推广。 下面以一个工程实例和大家共同探讨：1工程概况在河北某3号和4号楼的给排水设计中，为节能降耗，方便管理，安装集中太阳能热水系统解决洗浴热水供应问题。按资料统计，计算可得3、4号楼日洗浴用水量约101；集热器阵铺放于原1号办公楼楼顶，储热水箱和加压设备设在办公楼地下室内，水箱内置电加热管辅助加热；控制系统预留控制模块，全天候供水。2设计要求(1)太阳能热水系统每天提供45°C以上热水10t。(2)晴好天气以太阳能为主，阴雨天气或冬季阳光不足时，利用电加热辅助加热。3设计依据(1)设计规范引用标准。①《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005。②《太阳能集屮热水系统选用与安装》国家建筑标准设计图集06SS128o③《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》。④《给水排水工程施工手册》。⑤《建筑给排水设计规范》。⑥《设备及管道保温技术通则》GB/T4272-1992o（2）可提供的基本条件。①楼顶可供采光面积：1号办公楼可满足设计安装要求。 ①水源：城市自来水。②电源：城市电网。③辅助热源：水箱内设置电加热管。4设计理念（1）采用整体设计原则，从项目立项到施工设计的整个过程，综合考虑住宅建筑用水的特点、使用工况、集热器规格及性能参数、系统配置及运行方式、使用和维修、节能与安全、经济效益等因素，均应符合工程系统的设计原则。（2）力求使太阳能与常规能源最佳组合，充分利用太阳能，最大限度降低常规能源消耗量，从而达到节约能源降低消耗之目的。（3）系统设计的先进行、安全性、可靠性、耐久性等综合考虑。（4）较好的经济效益和社会效益，在环保、节能、合理用水等方面全面考虑。5系统原理太阳能热水系统主要冇集热器、储热水箱、辅助热源及配套设备、循环管泵、水处理设备、自动控制等部分组成。5.1集热器（1）热负荷:需用热水量lOOOOkgoQ=10000kgX(45°C-15°C)X4.187二1256MJ（2）集热面积：太阳能系统的产水量与太阳辐射强度和口照时间密切相关，一年四季变化很大。因此木方案按日平均辐射进行设计。 据资料查得该地区日平均太阳辐射量为18MJ/m2o太阳能热水系统集热效率为49%,则集热面积A=1256MJ/（18MJ/m2X49%）=142m2o为安装组合便利取24组，集热面积148m2o（3）集热器选型及铺设安装。①太阳能集热器技术参数。真空管规格：47X1500mm高硼硅全玻璃真空集热管。每组集热器釆光面积：6.2m2o单组真空管支数：56支。单管额定产水量:7.5千克/天。每组额定产水量：420千克/天。集热器联箱规格：C47X56孔内胆0.5mm厚SUS3042B不锈钢缝焊而成，外包装用彩钢板制成，50価聚氨酯发泡保温。②设计选型。根据上述技术参数，系统设计总配置集热器为24组，采光面积148m2,利用真空管1344支，春、夏、秋三个季节晴好天气日产45°C以上热水10t。冬季在产水量不变的情况下，水温可达到30°C以上。③集热器安装铺放。根据该区提供的建筑物可占用面积，将太阳能集热器阵安装在1号办公楼顶，以串、并联方式排列，东西并联8组，上下串联3组，共24组，集热器阵所产热水直接进入储热水箱备用。集热器支架全部使用4#镀锌介钢。5.2水箱系统设计容积为12t储热水箱1个，设置在1号办公楼地下室内，储热水箱内胆采用1.2mniSUS304进口食品级不锈钢板材，亚弧焊接技术,单面焊接，双面成型；保温层采用60mni聚氨酯整体发泡，外壳采用0.4mm彩钢板拉钏工艺制作； 5.3辅助加热太阳能作为一种新能源，取之不尽，用之不竭，但不能解决全天候供应热水问题。阴雨天气或光照不足时，需要相应的辅助热源才能满足热水需求。在水箱内置30kw电加热管作辅助热源。5.4管道循环系统（1）循环水泵：系统采用水泵2台，1用1备。（2）管道管件：系统均采用离心铸铁管道及管件。（3）管道保温、防冻。①50imn特制岩棉保温管，外包铝箔纤维玻璃丝布。②加装电伴热带，环境温度低于0°C时自动启动，高于4时°C自动停止；③环境温度低于0°C时，利用温差间歇循环技术双重防冻。5.5自动控制系统根据系统功能的要求，控制系统全部实现自动化智能操作，确保最佳经济运行，水温水位、进水出水、循环系统、辅助加热等工作状态，直观可见，一目了然，管理使用十分方便。系统安装控制柜1台，同时具备手动强制启停功能，维修更方便，功能更齐全。5.6除垢净化系统系统安装除垢净化设备归丽晶除垢，自动和手动排污净化），以起到保护设备和使用安全之目的。6系统工作原理及运行方式 5.1工作原理木系统采用多点定温放水与温差循环相结合的运行方式，晴好天气充分利用太阳能，阴雨天气或光照不足时，使用辅助加热。5.2运行方式(1)多点定温放水：当集热器接受太阳辐射，集热器联箱水温达到设定温度时，单区域上水电磁阀自动开启，将热水顶进储热水箱，水温低于设定温度时，电磁阀自动关闭，停止上水。持续接受太阳辐射，再开启，再关闭，通过这样不断重复的过程，把太阳的能量转化为热能，直到把储黒水箱的水加满为止。(2)温差循环：储热水箱水满后，只要有阳光辐射，集热器的水温必然继续升高，此时集热器与储热水箱之间形成温差循坏，只要集热器水温高于储热水箱8°C,集热器和储热水箱开始循环，温度相等时停止，如此反复，储热水箱水温会不断升高。保证太阳能得到最充分的利用。(3)辅助加热：①自动监测水温：阴雨夭气或光照不足水温低于设定值时，控制系统自动切换进行辅助加热，水温达到设定温度时，辅助热源自动关闭。②自动监测水位：当用水人数较多，用水量过大，水箱水位降到设定值时，进水电磁阀自动打开，向水箱注水，达到设定水位时停止。同时启动辅助热源，温度升到设定温度时自动关闭，从而保证不间断供水。7施工说明和要求(1)不破坏建筑物的结构和承载能力。（2）不破坏楼顶面防水层和附屈设施。 （3）采取紧固措施，保证系统设备能经受大风力的负载。（4）集热器基础建在楼顶防水层5"lOcm以上高度，为楼顶面日后维修提供便利。（5）集热器摆放面向正南方或偏西10°,安装斜角不大于36°o前后排间距不小于前排的主面高度。（6）电控系统的安全符合GB8877规定的要求。（7）电源线及信号线的安装符合GB50258规定的要求。（8）管道的坡向和坡度根据系统设计耍求进行安装，DN32以上管道用法兰连接，DN32以下管道用活节或焊接连接，管道支撑有足够的强度，支撑点最大安装距离不超过3mo管道保温工艺及材料厚度均按设计要求规范操作。（9）调试验收：整个系统在运行或静态时均不出现渗漏现象，安装符合验收标准规定的指标，水温、水质检验符合设计要求。8系统功能及特点首先，该系统高效节能，成本低廉。最大效率的利用太阳能量可节约能源75%以上，运行成本大大降低，智能化控制还可以节省人员开支，所以日常运行费用很低。其次，安全可靠，没冇危险。太阳能没冇常规能源所存在的易燃易爆、中毒、断路、触电等危险，因此是最安全最可靠的热水系统。第三，色环保，没有污染。釆用了太阳能洁净绿色能源，避免了矿物燃料对环境的污染。因此，系统在制热水的过程中没有粉尘悬浮微粒的污染，也没有废渣、废水物的产生，更没有硫化物、氮化物、一氧化碳和二氧化碳的排放，符合国家环保政策，利国利民。第四，控制先进， 智能运行。系统采用了先进的智能化控制技术，实行最佳经济运行，全天候24小时即开即冇热水，使用非常方便。第五，整个集热系统安全可靠,使用寿命长，在正常情况下，使用寿命可达到15~20年。结朿语太阳能热水系统的应用已成为必然发展趋势，太阳能在建筑中的广泛应用已成为时代的必然。随着太阳能在建筑中的广泛利用和发展，节能降耗的措施不断加强，在不久的将來，太阳能给我们带來的显著的经济和社会效益将逐渐显现出来。会让我们的建筑更节能，环境更优美，社会更和谐。参考文献：【1】《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005[2]《太阳能集中热水系统选用与安装》国家建筑标准设计图集06SS128o[3]《设备及管道保温技术通则》GB/T4272-1992o'