太陽能熱水工程

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更新時間: 2013-12-12

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太陽能熱水工程系統

新源陽光太陽能熱水工程新源陽光太陽能熱水工程

             

太陽能熱水工程 -太陽能熱水工程詳解

   一.   聯集管熱水工程系統

聯集管式集熱工程系統由數台集熱器串並聯、水箱、支架、循環管道、熱水泵及控制系統組成。其中工作原理是:系統根據設定溫差,利用熱水泵使水在集熱器和儲水箱之間進行循環,將集熱器採集到的太陽光的熱量不斷地傳給水箱,從而使儲水箱的水逐漸升溫。

聯集管太陽能工程的特點:
適應能力強:根據不同地域所處緯度不同選擇合適傾角的集熱器。
應用場合廣:從一般家庭到單位、企業、集團;從幾十人、幾百人至上千人的洗浴均可使用。廣泛適用於賓館、學校、部隊、工礦企業等,且能應用於大型游泳池等場所。
自動化程度高:自動電加熱、自動循環以及自動保護(過熱保護、漏電保護、無水保護、防凍循環等)。
經濟實用:一次性投資,終身受益。
環保節能:無公害、無污染、節約能源、綠色環保。
聯集管式集熱工程性能:
採用全玻璃真空管太陽能集熱器,可以在平屋頂大面積安裝。代替鍋爐使用。
水箱可以放置在任何位置,利用自來水的壓力自動頂出熱水,隨開隨用;水箱也可安裝於高處,採用落水法用熱水。若水箱只能安裝於低處,高處用熱水則用熱水泵輸送。配用智能控制儀,可實現系統運行自動化。
冬季為防止循環管道凍裂,系統設有低溫保護功能。
熱水出水總管道中設有定時或定溫控制系統控制熱水循環泵開啟,保證管道放水始終為熱水。
用戶在任何天氣條件下,在任何時候可享用熱水。 

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新源陽光太陽能工程集熱器新源陽光太陽能工程集熱器

 1)太陽能集熱器
           ◇  內膽:304/2B食品級不鏽鋼
           ◇  保溫:無氟聚氨酯發泡保溫,保溫性能好,綠色環保
           ◇  外框:抗腐蝕鍍鋁鋅板,無光污染,美觀
           ◇  真空管密集式排列,單位長度集熱管數量多,吸熱快,效率高
           ◇  可拆卸式標準模塊,運輸方便,組裝快捷。XYM型聯集管太陽集熱器特點:
       集熱器採用聯箱式微承壓設計,適用於自然循環、強制循環太陽集熱系統。
       集熱器採用國標全玻璃真空管高效集熱,全年運行,投資較經濟。
       集熱器的全玻璃真空管東西橫向放置,使集熱器真空管內的存水充分利用,同時利於真空管
       內壁清洗排污。
外形尺寸           3100×2000×140 mm
集熱器件           全玻璃真空集熱管
規格數量           Φ47mm×1500mm×60支
集熱面積           7.5m2
承壓能力           0.05-0.10Mpa
內膽材料           不鏽鋼板
外殼材料           鍍鋁鋅板
保溫材料           45mm聚氨酯發泡
密封材料           硅橡膠密封圈
支架材料           國標鋼材 
流體容量           80L
集熱功率           太陽日輻照量17.0MJ/m2    集熱輸出:2.05KW/組
熱水補償           北京地區參考值: L/H △T=35℃工 程 手  冊‥ngineering Manual 
產品型號 XYM58X1500X60 
  2)控制器
 
顯示:集熱器頂部、底部水溫,水箱水溫,水箱水位,時鐘,
定時時間和循環、防凍和上水等指示。
具備控制功能:
  1、上下限水位補水功能
  2、水箱加溫循環
  3、定溫出水功能
  4、水滿轉溫差循環功能

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新源陽光太陽能工程系統部件新源陽光太陽能工程系統部件


註:根據具體工程要求選用不同型號水泵。●  

電磁閥:選用大口徑、直開式電磁閥,阻力小,功率2W。
●  管路:選用國標熱鍍鋅管。 
4)儲熱水箱圓柱型水箱參數表

新源陽光太陽能工程水箱新源陽光太陽能工程水箱

<三>以一個10噸太陽能熱水系統為例進行系統設計

 工程設計■ 用戶要求■ 設計過程■  
設計依據
(1)GB/T18713-2002《太陽熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規範》
(2)GB50015-2003《建築給水排水設計規範》
(3)GB/T17581-1998《真空管太陽集熱器》
(4)GB/T17049-1997《全玻璃真空太陽集熱管》
(5)GB/T6424-1997《太陽能集熱器技術條件》
(6)GB4301-84《太陽能集熱器熱性能試驗方法》
(7)GB/T15513-1995《太陽能熱水器吸熱體、連接管及其配件選用彈性材料的評價方法》
(8)GBJ1788《鋼結構設計規範》

■  設計方案主要考慮的幾個問題
(1)優先利用太陽能,當太陽能不足時,再利用輔助能源補充加熱熱水。
(2)太陽能熱水系統運行方式的合理性、先進性、可靠性。
(3)控制系統的全自動化、智能化、先進性可靠性。
(4)太陽能系統的布局與擺放應與周圍的建築物相協調,日常維護檢修方便。
(5)充分考慮系統抗風、防雷、防凍、關鍵設備防護、漏電保護、承重等安全問題。
(6)保證工程質量的前提下,儘可能降低工程造價,提高工程的性價比。
(7)用戶技術要求。以一個賓館100個標準間為例,每天需求45℃熱水10噸,為節約運行成本及環保,採用太陽能熱水系統+ 電輔助解決洗浴用熱水問題。

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  系統基本設計 
(1)太陽能系統設計成定溫放水,水滿溫差循環系統,即可滿足24小時用熱水,又可充分利用太陽能;
(2)陰雨天或光照不足時,啟動輔助加熱系統,並通過太陽能補水,優先利用太陽能熱量,最大限度減小電能消耗,並保證熱水供應;
(3)控制系統採用全自動控制器,保證系統運行準確可靠安全。

■  用熱水量確定
貴單位每天需要洗浴用熱水大約10T(45℃)

■  太陽集熱器面積確定
根據GB/T18713-2002《太陽熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規範》直接系統集熱器採光面積估算:
                    Ac = QwCw(tend-Ti)f / JTηcd(1-ηL)
                    式中:Ac: 直接系統集熱器採光面積,m2
Qw:日均用水量,kg,取10000kg
Cw:水的定壓比熱容,KJ/(kg·℃),4.18
Tend:儲水箱內水的終止溫度,℃,取45℃
Ti:水的初始溫度,℃,取15℃
F:太陽能保率,無量綱,(取0.7)
JT:當地春秋或秋分所在月集熱器受熱面積上月均日輻照量,KJ/m2
ηcd: 集熱器全日集熱效率,無量綱; (取0.55)
ηL:管路及儲水箱熱損失率, (取0.15)
                    代入參數:計算得:AC =150m2
根據我公司太陽能集熱器規格及貴單位要求,選用我公司生產的XYM47*150
0*60S真空管集熱器20套,每套集熱器由60支47*1500真空管組成,總計12
00支47*1500mm真空管,標稱面積7.5m2,集熱器面積共計150m2。工 程 手 
冊‥ngineering Manual
XINYUAN
025
健康熱水服務·新源陽光快1步N 防風雪      系統支架為整體結構,並與樓面牆體固定。
■  集熱器受力分析
集熱器最大受風面積為集熱面外形面積:
S=3.1×2.0×sin45°=4.384m2
根據《建築結構荷載規範》GB50009-2001, 取風壓0.5kN/m2即500N/m2 計算,則最不利情況是集熱器無水且吹北風時(因為有水時,重力增大有利於集熱器抗風),此時受風力為
F風=500N/m2×4.384m2=2192 N
當集熱器處於平衡狀態時,由以上受力分析列出
F風x+Gx=Nx
F風y+Ny= Gy
其中G=100kg×9.8N/kg=980 N
F風x=F風cos45°=2192 N×0.707=1550 N
F風y=F風sin45°=2192 N×0.707=1550 N
Gx=Gsin45°=980 N×0.707=693 N
Gy=Gcos45°=980 N×0.707=693 N

Nx=F風x+Gx=1550N+693 N=2243 N
Ny=Gy-F風y=693 N-1550 N=-857 N
由上述數據知:
N,<0,說明在Y方向集熱器不受到鋼結構的支撐力,需要對其與支架進行固定來加固抗風。 
■ 系統安全
防    凍:電伴熱帶/防凍循環雙重防護。
防    雷:系統如在原建築防雷區外,按相關標準做防雷設施。
防 漏 電:採用漏電開關和接地雙重保護,確保用電安全。
防    水:支架底腳為膠皮墊,不會破壞屋面防水。
防    垢:採用控制溫度及水循環的辦法盡量避免水垢產生(本系統安裝水處理設備)。
關鍵設備:真空管:設有防炸管程序。
                  水 泵/電加熱:防無水運轉。
承    重:集熱器及支架:聯集管集熱器,滿水情況下重量為100Kg/m2左右。一般上人
                                           屋面完全可以承受
儲熱水箱:安裝在屋頂承重位置。
■  太陽能定溫加熱
在光照條件下,當集熱器內水溫達到設定溫度值時(可在0~100℃以內任意設定,一般設定在4
0~60℃之間),控制器使控制電磁閥自動打開,自來水進入集熱器,並將集熱器內達到設定溫度的熱水頂入貯熱水箱;當集熱器內水溫低於設定值時,電磁閥自動關閉。周而復始,直至水箱滿水位。
■  貯熱水箱滿水位時,太陽能溫差循環加熱
當貯熱水箱水滿時,控制器使系統自動轉入溫差循環。即當集熱器內水溫高於水箱水溫時,控制器使循環水泵自動啟動,將水箱內較低溫度的水打入集熱器,而將集熱器內高於水箱溫度的熱水頂入貯熱水箱;當集熱器內水溫不高於水箱水溫時,控制器使循環水泵自動停止。
■  陰雨天或光照不足時,自動啟動輔助能源
控制器隨時對水箱水溫進行檢測,並與太陽能溫升標準或用戶設定標準比較,由於陰雨天或光照不足,水箱水溫在某一時刻沒有達到相應的太陽能溫升標準或用戶設定標準時,電加熱輔助。

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太陽能熱水系統智能控制櫃電加熱熱水回水熱水供水水位感測器溫度感測器排空閥定溫電磁閥自來水循環水泵溫度感測器儲熱水箱

新源陽光太陽能熱水工程系統運行原理圖新源陽光太陽能熱水工程系統運行原理圖


 

4.太陽能系統加熱原理
 4.1太陽能定溫加熱
在光照條件下,當集熱器內水溫達到設定溫度值時(可在0~100℃以內任意設定,一般設定在40~60℃之間),控制器使控制電磁閥自動打開,自來水進入集熱器,並將集熱器內達到設定溫度的熱水頂入貯熱水箱;當集熱器內水溫低於設定值時,電磁閥自動關閉。周而復始,直至水箱滿水位。
4.2貯熱水箱滿水位時,太陽能溫差循環加熱
當貯熱水箱水滿時,控制器使系統自動轉入溫差循環。即當集熱器內水溫高於水箱水溫時,控制器使循環水泵自動啟動,將水箱內較低溫度的水打入集熱器,而將集熱器內高於水箱溫度的熱水頂入貯熱水箱;當集熱器內水溫不高於水箱水溫時,控制器使循環水泵自動停止。
4.  3陰雨天或光照不足時,自動啟動輔助能源
      控制器隨時對水箱水溫進行檢測,並與太陽能溫升標準或用戶設定標準比較,由於陰雨天或光照不足,水箱水溫在某一時刻沒有達到相應的太陽能溫升標準或用戶設定標準時,控制器使電輔助加熱自動啟動,直至達到相應的太陽能溫升標準或用戶設定標準停止。

四.投資效益分析 
                        (以一個10噸太陽能系統為例)
一、系統總能量
系統每天將10噸10℃的水升溫35℃,總共耗費的能量為: 
Q=Cpm△T=4.187×10000×35=1465.45MJ
式中:Q—該熱水系統運行需要的能量(KJ)
Cp—水的定壓熱容(Cp=4.187KJ/(kg•℃))
 △T—水的溫差(即熱水溫度與基礎水溫之差)
m—水的質量(kg)。
若上述熱量由燃油鍋爐提供,每天耗油量為:
1465450/(46040×80%)=39.78(Kg)
每天燃燒柴油費用:39.78×5.2=206.89(元)
若上述熱量由燃氣鍋爐提供,每天耗油量為:
1465450/(16742×85%)=102.98(M3)
每天燃氣費用:102.98×2=205.95(元)
若上述熱量由電能提供,每天耗電量為:
1465450/(3600×95%)=428.49(Kwh)
每天電費:428.49×0.6=257.09(元)
二、其它能源及設備的參數
1、能源當量熱值
類別 單位 當量熱值(KJ) 折算熱值
KJ Kg標準煤
電能 Kwh 3599.5 11925 0.407




品 汽油
柴油
煤油
重油
渣油
燃料油


Kg

43116
46040
43111 
41855
37670
41310 47422
50639
47422
46040
41436
45455 1.619
1.729
1.619
1.571
1.414
1.551
煉製品 城市燃氣
焦爐氣 Kg 16742
17998 32228
21179 1.100
0.723
液化石油氣 m3 50226 55249 1.886
註:標準煤的當量熱值為29298KJ/Kg。
2、鍋爐效率及能源費用
類別 燃煤鍋爐 燃油鍋爐 燃氣鍋爐 電鍋爐
效率 65% 80% 85% 95%
能源費用 柴油:5.2元/Kg  城市燃氣:2元/m3 0.6元/KWh
三、不同熱水系統經濟性對比
項目 太陽熱水系統 燃油鍋爐 燃氣鍋爐 電鍋爐
系統每天需提供熱量 1465.45MJ
設備投資(元) 142500 60000 60000 15000
裝置使用壽命 15 8 8 15
15年設備總投資(元) 155000 120000 120000 30000
每年使用天數 305 365 365 365
每天燃料費(元) 18(年平均) 206.89 205.95 257.09
每年燃料費用(元) 5490 75514.85 7517.75 93837.85
15年能源費用(元)     82350 1132722.75 1127576.25 1407567.75
15年人工費用(元) 需有專人負責 需有專人負責
15年運行總費用(元) 155000 1252722.75 1247567.25 1437567.75
註:
1、以上各個系統投資均未考慮銀行利率;
2、燃油鍋爐系統價格包括鍋爐本體、水箱、油箱、抽油泵、鍋爐房、管道管件保溫材料等;
3、燃氣鍋爐系統價格包括燃氣鍋爐、水箱、鍋爐房、管道管件保溫材料、入戶費等;
4、在運行的過程中,考慮陰雨天氣等氣候條件,此處按全年有60天使用輔助能源來加熱。
從以上分析可以看出,在太陽能壽命期內,每個10噸太陽能加熱系統比燃油鍋爐加熱系統可以節
省 109.77萬元。比燃氣鍋爐加熱系統可以節省 109.25萬元。比電鍋爐加熱系統可以節省 128.25萬元。

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太陽能熱水工程 -組成部分

我們常在網上看到說太陽能熱水工程系統,那麼,太陽能熱水工程系統一般分為哪幾個部分呢?一般又在整個系統工程中起到一些什麼作用呢?集熱器採集太陽輔射能量加熱熱水是太陽能熱水工程系統的關鍵元件。以前北方的太陽能熱水工程系統的太陽能集熱器一般都採用多台家用太陽能熱水器串並聯。但我們按其結構形式不同一般分為平板集熱器、真空管集熱器、熱管真空管集熱器等多種形式。支架由於太陽角在不同地方不同,集熱器需要更好的接受陽光,支架需要將太陽集熱器按當地不同的緯度安裝,所以要有支架支撐。支架基本上是用型鋼焊接而成,也有採用不鏽鋼。支架必須堅固牢靠。熱系統太陽能的利用受外界的影響較大,為保障其全天候的使用,當太陽能不能達到用水溫時就要採用輔助加熱的方法。我們常見的一些輔助加熱系統設備有電加熱、空氣能熱泵、各類鍋爐、煤氣加熱、燃煤等。熱水箱由於太陽能受天氣、地理等因素的影響,輻照不穩定、不連續,瞬間能量較低,必須不斷的積累能量,所以要求必須配備保溫儲熱水箱。保溫儲熱水箱按其材料的不同一般有不鏽鋼水箱鋼料水箱甚至水泥水箱,保溫材料一般採用聚胺脂發泡材料。但重要原則不能造成水質的污染,保溫良好。控制系統太陽能熱水工程必須按其不同的使用要求,來滿足用戶的需求,就是需要設計不同的運行方式來控制,水溫、水量、壓力、加熱的方式等,控制系統一般有手動控制和自動控制。系統管路太陽能熱水工程系統在陽光的照射下,不斷地取得熱量,按其不同的運行方式進行熱循環,所以要在系統中安裝其管道、閥門、加壓循環泵組等,就形成了熱水工程的管路系統。系統管路選取,安裝的合理與否,及保溫的好壞將直接影響系統的熱效率。防腐保溫太陽能熱水工程絕大部分都安裝在露天風吹日晒,冷熱溫差大,為保證系統的正常使用,及一定使用壽命,必須對支架、管道等裸露部分進行防腐保溫。
一般情況下,太陽能熱水工程系統就是以上幾個重要組成部分,各個不同的公司所設計的熱水工程系統會有所不同,但這幾個主要部分都是必不可少的。


太陽能熱水工程系統圖片

 

新源陽光太陽能熱水工程系統圖片-1新源陽光太陽能熱水工程系統圖片-1

 

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新源陽光太陽能熱水工程系統圖片-7新源陽光太陽能熱水工程系統圖片-7

 

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