科技中心一馆三中心太阳能热水项目方案书Word格式.docx

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保温管

燕鲁

11

防雷系统

套

12

管道配件

其他配件、玻璃丝布、铝箔、管件、管道支撑等

电力配件、穿线管等

13

运输费

德州-XX设备材料运输费

14

人工费

设备安装、人工费

15

机械费

含吊装、机械磨损、设备维护费用

第二章技术方案

第一节地理位置及概况

一、地理位置：

本项目名称：

XX市科技中心（一馆三中心）太阳能热水项目

本项目位于山东省XX市

我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的国土年日照量在2200小时以上，年辐射总量大约每年3340-8360MJ/㎡,相当于110-250kg标准煤/㎡。

根据我国气象部门测量年辐射总量的大小，一般将我国大陆部分划为四个太阳能辐射资源带，即一类地区（≥6700MJ/㎡），二类地区（5400-6700MJ/㎡），三类地区（4200-5400MJ/㎡），四类地区（4200MJ/㎡）。

项目所在地XX属于第三类资源带内。

二、项目概况

该工程为XX市科技中心泳池加热工程，泳池尺寸：

其中一个长25m×

宽15m，深度为1.2--1.8，泳池总容积约为450m³

--675m³

，太阳能集热器放置在建筑屋面上，控制柜放置在室内。

辅助能源：

采用空气源热泵。

三、太阳能项目内容：

利用太阳能设备吸收太阳热量，将该热量传递给水，进而将水加热。

1.太阳能热水系统设计方案及施工图纸；

2.太阳能系统与辅助能源系统的结合；

3.太阳能系统与建筑一体化的结合；

4.太阳能系统的施工、试运行及验收；

第二节方案设计依据及标准

一、太阳热水器相关标准

1、GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

2、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》（2009版）

3、GB/T17581-2007《真空管太阳集热器》

4、GB50207-2002《屋面工程质量验收规范》

5、GB50009-2001《建筑结构载荷规范》

6、GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》

7、GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》

8、GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》

9、GB50345-2004《屋面工程技术规范》

10、GB50303-2002《建筑电气安装工程施工质量验收规范》

11、GB50300《建筑工程施工质量验收统一标准》

12、GB/T17049-2005《全玻璃真空太阳集热管》

13、GB/T4272-2008《设备及管道保温技术通则》

14、GB/T8175-2008《设备及管道绝热设计导则》

15、GBT12936-2007太阳能热利用术语

16、GB/T20095-2006《太阳热水系统性能评定规范》

二、当地气象资料

1、经纬度:

北纬37.22东经118.02

2、基础水温：

15℃

一般自来水为地表水，地表水的供水温度变化与大气温度变化基本一致，因此非采暖季冷水计算温度按照平均气温取值，采暖期温度参照GB50015-2009（P96）表5.4.1的冷水计算温度进行取值。

基础水温取值

月份

1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

12月

年均

温度℃

7.6

15.2

21.8

26.3

27.4

26.2

21.7

15.8

7.9

3、根据国家建筑标准设计图集——太阳能集中热水系统选用与安装（图集号06SS128）的设计气象参数。

选取济南作为参考城市，济南多年气象参数如下:

根据上表统计数据:

A、年平均气温：

14.23℃；

B、全年日照时数：

2597.3h；

C、全年辐照量：

5755.618MJ（㎡·

a）

D、年日均辐照量：

15.77MJ（㎡·

d）

4、太阳热水系统水质要求：

由于各地的水质情况不同，对于水质较差的地区，使用太阳热水系统时，将严重影响使用效果，因此，皇明公司要求客户在使用太阳热水系统时，其给水水质必须达到下列指标（参考《生活饮用水卫生水标准》），方可保证使用效果。

项目

指标

总硬度（mg/L）

≤75

溶解氧（mg/L）

≤10

悬浮物（mg/L）

≤5

含油量（mg/L）

PH值（25°

C）

≥7

含铁量（mg/L）

≤0.3

若用户的水质达不到上述的要求时，应采取适当的措施，使水质满足要求。

三、设计指标：

1、热水用水量：

根据游泳池用热量设计。

2、日均用水水温:

取设计水箱终止水温：

45℃。

3、集热系统防垢：

为减缓集热系统中结垢，采用强磁水处理器，无需定期加药，实践证明具有良好的防垢、溶垢、杀菌、灭藻、防腐蚀、防锈水的作用。

4、集热器型号选取：

根据皇明产品的特点，综合考虑经济性与贵方对于集热器与建筑结合的实际需求的同时，集热系统采用性价比较高的JPH-50TT18-00°

型三高集热站，单台集热器的集热面积为7.6㎡。

第三节运行原理及说明

我们根据贵方热水需求，结合项目实际用水及楼顶情况，确定采用皇明公司JPH-50TT18-00°

型三高集热站。

HKG-IV和HKG-III智能系统、保温水箱两个（楼顶一个10吨水箱位于消防水箱间；

另一个位于地下室）等主要设备，来满足贵方提出的用水要求及产品功能;

。

一、技术方案先进性

针对本工程实际用水特点，需要对贵方的客户提供更可靠，更安全，操作简单的热水系统，在设计太阳能系统时需要做了相应的保障措施，主要措施如下：

1、系统防垢：

当水温超过60度后，水中的钙、镁离子会受热析出，在设备管道内结垢，从而影响系统的集热效果，设计中采用强磁水处理器，无需电源，无需定期加药，实践证明具有良好的防垢、溶垢、杀菌、灭藻、防腐蚀、防锈水的作用，且不影响水质使用效果。

2、集热器防风：

集热器支架采用国标热镀锌材质，能够抵御10级风的荷载，系统安装完成后，用钢丝绳固定于建筑固定位置，保证系统牢靠，固定。

3、防炸管措施：

排气阀、安全阀：

太阳能系统在持续的高温运行工况下，管路内会产生气体，可通过排气阀排出；

在极端恶劣工况下，安全阀自动打开，以保证系统的安全，不产生炸管情况。

二、系统原理图

三、太阳能热水系统运行说明：

（1）集热温差循环：

当集热器温度传感器T3（T3’）与集热水箱温度传感器T1（T1’）水温温差≥8℃时，集热循环泵启动，将集热器中热水打进集热水箱中，当两者温差≤2℃时，循环泵停止；

（2）水箱间温差循环：

当集热水箱的温度传感器T1与供水水箱的温度传感器T2温差≥8℃且T2低于设定温度60℃（可调）时，水箱间循环泵P2开启，将集热水箱中的热水顶入供水水箱，当两水箱温差小于2℃时或供水水箱水温到达设定温度60℃（可调）时，水箱间循环泵P2关闭，循环停止；

（3）集热管路防冻循环：

冬季当集热管路中温度传感器T4（T4’）低于5℃，集热循环泵开启进行循环，当集热器管路内水温升高至10℃时，系统控制关闭循环泵，以防止循环管路冻堵（冬季使用）；

（4）高温断续循环：

当集热器温度高于95℃，且仅高于水箱温度2～10℃范围内时，集热循环泵每循环10分钟，停20分钟（防空晒炸管）；

（5）水箱管道防冻循环：

当集热水箱水位高于1水位且供水水箱水位高于1水位，当防冻传感器T5低于设定温度（5度，可调）时，水箱间循环泵P2启动，当T5到达设定温度（15度，可调）时，循环泵P2自动停止。

（6）自动上水：

定水位补水：

当供水水箱的水位低于3水位且集热水箱水温≤60℃，打开DDF1补水至供水水箱水温≥48℃或水箱水位达到4水位，停止补水；

温控补水：

当供水水箱水温≥48℃，且水箱水位低于4水位，打开DDF2补水至4水位或水箱水温≤45℃，停止补水；

低水位补水当供水水箱水位低于2水位，打开DDF2补水至供水水箱水位至3水位停止；

（7）防冻电热带：

在系统管道上设置防冻带，当管道传感器T4（T4’）≤5℃时，控制柜控制防冻带启动，当管道传感器T4（T4’）≥15℃时，控制柜控制防冻带停止；

（8）生活用水室内管道循环：

当供水管路温度T6＜30℃时，DCF2启动，管道压力降低，供水增压泵启动，供水管路中的冷水进入供水水箱，供水水箱中的热水进入供水管路，直至T6≥45℃时，DCF2关闭，当管道压力达到设定值时，供水增压泵关闭。

（9）生活用水室内增压:

当室内用水点使用时，管道压力减小，供水增压泵启动；

当室内用水点关闭时，管道压力增加，当管道压力达到设定值，供水增压泵停止。

（10）游泳池循环：

当游泳池管道传感器低于设定值时，启动管道循环泵，将供水水箱中太阳能热水打到游泳池的板式换热器（缓冲水箱）；

当达到设定温度时，管道循环泵停止。

（11）过热保护：

当集热器温度T3＞95℃时，DCF1不允许打开，系统不能进水。

（12）辅助能源：

当集热水箱传感器T1低于设定温度时，空气源热泵启动，循环泵启动将空气源热水与集热水箱循环；

当集热传感器T1达到设定温度，空气源热泵停止。

第四节重要项校核计算及说明

一、游泳池能耗计算

（1）游泳池表面积375㎡，游泳池总水量约450--675吨；

要求水温保持在28℃左右；

（2）游泳池室内环境空气温度约为25℃。

1、游泳池的补充水量选定

一般按下表选取：

（《游泳池和水上游乐池给水排水设计规程》CECS14:

2002规定）

游泳池、游乐池的名称

每日补充水量占泳池水容积的百分数％

竞赛池、训练池、跳水池

室内

3～5

露天

5～10

多功能池、游乐池、公共泳池

10～15

按摩池

公用

儿童池

幼儿戏水池

不少于15

不少于20

环流河

家庭游泳池

注：

1、室内游泳池、水上游乐池的最小补水量应保证在一个月内池水全部更换一

次。

2、当地卫生防疫部门有规定时，应按卫生防疫部门的规定执行。

根据泳池性质结合上述标准，设计补充水量为总容积的5％～10％，本方案设计取5％。

游泳池水容量为450m³

---675m3

每天补充水量为22.5m³

---33.75m³

2、热量计算

游泳池水加热所需热量，应为下列各项耗热量的总和：

a、水表面蒸发和传导损失的热量；

b、池壁和池底传导损失的热量；

c、管道的净化水设备损失的热量；

d、补充水加热需要的热量。

详细热量计算过程如下：

（1）、水表面蒸发损失热量：

Qz=a·

r（0.0174Vi+0.0229）（Pb－Pc）A（760/B）

式中：

Qz——游泳池水表面蒸发损失的为热量（KJ/H）；

a——热量换算系数，a=4.1868KJ/Kcal；

r——与游泳池水温相等的饱和蒸汽的蒸发汽化潜热（Kcal/kg），取值581.4

Kcal/kg；

Vi——游泳池水面上的风速（m/s），取值0.2m/s；

Pb——与游泳池水温相等的饱和空气的水蒸汽分压力（mmHg）；

取值28.3mmHg

Pc——游泳池的环境空气的水蒸汽压力（mmHg）；

取值14.2mmHg

A——游泳池的水表面面积（㎡）；

375㎡

B——当地的大气压力（mmHg）；

760mmHg

水的蒸发潜热和饱和蒸汽压表

水温

（℃）

蒸发潜热

r（Kcal/kg）

饱和蒸汽压Pb（mmHg）

18

587.1

15.5

25

583.1

23.8

19

586.6

16.5

26

582.5

25.2

20

586.0

17.5

27

581.9

26.7

21

585.4

18.7

28

581.4

28.3

584.9

19.8

29

580.8

30.0

23

584.3

21.1

30

580.4

31.8

24

583.6

22.4

40

573.5

55.3

气温与相应的蒸汽分压表

气温

相对湿度

（%）

蒸汽分压

Pq（mmHg）

50

9.3

12.5

55

10.2

13.8

60

11.1

22

9.9

13.3

10.9

14.7

11.9

16.0

10.5

14.3

11.5

15.6

12.6

17.0

15.1

12.3

13.4

18.0

13.0

14.2

19.1

将数值代入计算得：

＝4.1868×

581.4×

（0.0174×

0.2+0.0229）（28.3-14.2）×

375×

760/760

=339533.3313（kJ/h）

（2）游泳池的水表面、池底、池壁、管道和设备等传导所损失的热量，应按游泳池水表面蒸发损失热量的20%计算确定，即：

Q=339533.3313×

20%=67906.66626（kJ/h）

（3）游泳池补充水加热所需的热量，按下式计算：

Qb=

qbr（tr-tb）

Qb——游泳池补充水加热所需的热量（KJ）；

——热量换算系数，a=4.1868KJ/Kcal；

qb——游泳池每日的补充水量（L）,qb=33.75m3；

r——水的密度（kg/L），r=1kg/L；

tr——游泳池水的温度（℃），tr=28℃；

tb——游泳池补充水水温（℃），tb=15℃（自来水温度）；

代入数值计算如下：

Qb=

qbr（tr-tb）＝4.1868×

33750×

1×

（28-15）＝1836958.5（kJ/d）

（4）泳池每天需补充的热量为：

Qz×

24+Q×

24+Qb=339533.3313×

24+67906.66626×

24+1836958.5=11615518.44（kJ/d）

二、联集管集热器采光面积

1、采光面积　

（式——1）

——直接系统集热器总采光面积，㎡；

——每天所需能量，kJ；

——当地集热器采光面上年平均日辐照量，KJ/㎡；

——太阳能保证率，无量纲；

根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定；

——集热器日平均热效率，国标经验值取0.40～0.55；

根据试验数据取值为0.44。

——管路及蓄热水箱热损失率，无量纲；

代入式——1中，得出：

游泳池所需集热面积AC1=2092.49㎡。

实际安装JPH-50TT18-00°

集热器86台，集热面积653.6㎡。

太阳能直接系统产热量计算：

653.6㎡×

15770KJ/㎡×

0.44×

（1-0.2）=3628159.744KJ

在基础水温不低于15℃、集热器倾斜采光面日辐照量不低于15770KJ/㎡的条件下，每天产生的能量使游泳池24小时保持在28℃，能满足31.23%的能量，不足部分由辅助能源提供。

三、循环泵选型

1、流量计算

根据我公司集热器性能及系统设计工况计算，在循环温差为8℃时，每平米集热器的循环流量为0.013L/（s·

㎡）。

对于太阳热水系统，集热循环管路为闭合回路，则管道计算流量为循环流量，按下列公式计算：

q—循环流量，L/h；

QS—集热循环流量L/（h·

A—太阳能集热器的总集热面积。

2、管径计算

循环管及给水管网管径确定依据

——设计流量，

——管道计算内径，

——流速，

上式中流速的确定，根据我国《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003，P117中表5.5.8中规定，通过技术经济分析，并考虑室内环境产生噪声允许范围来选用，见下表。

热水管道的速度

公称直径㎜

15～20

25～40

≥50

水流速度m/s

≤0.8

≤1.0

≤1.2

循环主管道管径为DN80。

3、扬程计算

集热循环泵的扬程：

式中

HX——太阳能集热系统循环水泵扬程，m；

hjX——集热系统循环管路的沿程与局部阻力损失，m；

hj——集热循环流经集热器的阻力损失，m；

hz——集热器顶与水箱最低水位的几何高差，m；

hf——附加压力，2～5m；

给水管道的水头损失

管路的水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失，即管路压降。

热水管网的水头损失应遵守下列规定：

集热器等程布置。

四、补水电动阀的确定：

电动阀口径：

d＝

d――管径，m

――流量，

/s

――流速，1m/s

上式中流速的确定，根据我国《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003，表3.6.9中规定，考虑经济技术条件及噪音影响，取v=1.0m/s。

生活给水管道的水流速度表3.6.9

50～70

≥80

≤1.5

≤1.8

系统选用DN65补水电动阀。

五、三高集热站安装说明

1、固定说明：

两台相邻三高集热站间距300mm；

三高集热站安装固定需制作基础，三高集热站基础制作需根据现场情况定，安装三高集热站后，需能抗10级风载荷。

详见图纸。

2、避雷说明：

太阳能系统安装，必须有防雷措施，根据建筑的避雷情况及设备安装布置确定。

《中华人民共和国气象法》和中国气象局第3号令《防雷减灾管理办法》明确要求：

防雷产品及防雷设计方案必须具有相应资质和资格的防雷机构设计、监管。

热水器（系统）防雷应注意以下几点：

2.1、首先确定安装热水器的建筑物本身防雷系统是否合格，如不合格或没有做防雷装置，则太阳能系统不能安装避雷系统，否则太阳能防雷系统将会成为引雷装置。

2.2、避雷针高度及安装位置应按照其要保护的范围来确定（由专业设计人员计算）。

2.3、太阳能集热器支架、水箱等金属部件必须有可靠的金属连接，并且每排集热器至少有两处与建筑物顶部的避雷带进行可靠焊接，同时避雷针与避雷带进行可靠焊接。

2.4、防腐处理：

在所有焊接点处涂防锈漆两遍，然后再涂银粉漆一遍，提高避雷针的防腐效果。

2.5、检测：

避雷装置施工完成后，要申请当地防雷中心对防雷系统进行检测、验收，并将检测结果备案。

滚球法确定单支避雷针的保护范围按下列方法确定：

2.6.1雷针在hx高度的xx′平面上的保护半径；

按下列计算式确定。

rx=

-

r0=

rx—避雷针在hx高度的xx1平面上的保护半径（m）

hr—滚球半径（m）

hx—被保护物的高度（m）

r0—避雷针在地面上的保护半径（m）

第五节主要设备选型

根据用户需热水量及安装面积，我们选用皇明公司生产的JPH-50TT18-00°

型集热器，结合相关的管道、配件、辅助能源及控制系统，组成太阳能锅炉系统。

（一）太阳能集热器

1、太阳能集热器参数表：

产品型号

真空管

支数

角度

面积（㎡）

内胆材料

外壳

材料

保温

支架材料

外形尺寸

东西

南北

高

1.8m

00°

SUS304

镀锌板

聚氨脂

热镀锌角钢

3680

2445

2、集热部件:

集热器真空管选用“三高管”——耐高温、抗高寒、高效吸收。

真空管技术指标：

1）、采用干涉膜工艺,吸收率可达96%，散射率低于4%。

2）、空晒温度不低于400℃、抗高寒-40度。

3）、真空度低于5.0×

10-4Pa。

4）、材质为3.3高硼硅玻璃,抗直径2.5cm以下冰雹正面冲击。

采用世界上最先进的真空管镀膜技术—干涉膜工艺，淘汰了传统的渐变膜工艺，三靶镀膜—铝、铜、不锈钢。

传统的渐变选择性吸收膜层由于其反射曲线不陡峭，发射比随温度上升在加大，导致工作在300——500℃时发射比增加很多。

而“UTLE极地超寒管”所采用的干涉吸收型超低发射比选择性吸收膜层可以解决上述矛盾，由于两陶瓷金属层分别有合适的金属体积比，相互干涉的作用加上反射层的功能，使其具有较高的太阳能吸收比和较低的发射比，同时传统的渐变膜在300～400℃高温下容易发生变形、飘逸、失效等现象，严重影响后期集热效果，而先进的干涉膜就不会出现类似情况，因为它采用三靶磁溅射镀膜技术，吸收层、减反层和金属层，UTLE极地超寒管通过对光波的干涉吸收，提高集热性能。

金属层为镀铜，耐高温，抗老化，反射性能好，可经受空晒温度达400℃以上。

得热量比同型号热水器能够提高15%左右，集热能力非凡，在阴雨天气仍具有一定的集热功效，被称为“太阳王”。

58管――全玻璃真空集热管技术参数表：

类型

结构

干涉膜

渐变膜

高温特效管

高寒管

高效管

普通管

粘结层

铝氮化合物

无

底层

铜（低发射）

铝

吸收层

不锈钢和铝氮化合物

铝和铝氮化合物

纯净铝氮化合物

减反层

工艺

三靶

双靶

单靶

吸收比

0.93≤α≤0.96（国家标准：

α≥0.86）

0.86≤α≤0.90

发射