太阳能集热器的设计与计算.docx
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太阳能集热器的设计与计算.docx
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太阳能集热器的设计与计算
华扬公司工程计算举例:
客户要求
1)、项目名称:
河南郑州太阳能集中热水工程;
2)、用水类型:
全天
3)、用水量:
3吨/天
4)、用水方式:
落水式
5)、辅助能源:
电加热
设计气象参数依据
1)、河南郑州在我国为二等太阳能辐照度地区。
太阳辐射强度高,但总量大,年
辐射总量为16.41MJ/m.a。
2)、郑州地理纬度为34°43',东经113°2T左右;
3)、郑州地区全年自来水水温在5-12C之间。
(设计取值8C,春分时节);确定总用水量
人均用水当量参照给排水设计规范,如下表:
序号
建筑物名称
单位
最高日用水定额(L)
1
住宅
有自备热水供应和沐浴设备
每人
40〜80
有集中热水供应和沐浴设备
每日
60〜100
2
别墅
每人每日
70〜110
3
单身职工宿舍、学生宿舍、招待所、
设公用盥洗室
每人每日
25〜40
设公用盥洗室、淋浴室
每人每日
40〜60
设公用盥洗室、淋浴室、洗衣室
每人每日
50〜80
设单独卫生间、公用洗衣室
每人每日
60〜100
4
宾馆客房
旅客
每床位每日
120〜160
员工
每人每日
40〜50
5
医院住院部
设公用盥洗室
每床位每日
60〜100
设公用盥洗室、淋浴室
每床位每日
70〜130
设单独卫生间
每床位每日
110〜200
医务人员
每人每班
70〜130
门诊部、诊疗所
每病人每次
7〜13
疗养院、休养所住房部
每床位每日
100〜160
6
^老院
每床位每日
50〜70
7
幼儿园、托儿所
有住宿
每儿童每日
20〜40
无住宿
每儿童每日
10〜15
8
公共浴室
淋浴
每顾客每次
40〜60
淋浴、浴盆
每顾客每次
60〜80
桑拿浴(淋浴、按摩池)
每顾客每次
70〜100
9
理发室、美容院
每顾客每次
10〜15
10
洗衣房
每千克干衣
15〜30
11
餐饮厅
营业餐厅
每顾客每次
15〜20
快餐店、职工及学生食堂
每顾客每次
7〜10
酒吧、咖啡厅、茶座、卡拉0K房
每顾客每次
3〜8
12
办公楼
每人每班
5〜10
选择初始水温:
地区
地面水温度
W)
地下水温度
(C)
黑龙江、吉林、内蒙古的全部,辽宁的大部分,河北、山西、
陕西偏北部分,宁夏偏东部分
4
6〜10
北京、天津、山东全部,河北、山西、陕西的大部分,河北南部,甘肃、宁夏、辽宁的南部,青海偏东和江苏偏北的一小部分
4
10〜15
上海、浙江全部,江西、安徽、江苏的大部分,福建北部,
湖南、湖北东部,河南南部
5
15〜20
广东、台湾全部,广西大部分,福建、云南的南部
10〜15
20
重庆、贵州全部,四川、云南的大部分,湖南、湖北的西部,陕西和甘肃秦岭以南地区,广西偏北的一小部分
7
15〜20
参照下表,采用设计冷水水温为8C
集热面积计算
将已知条件“用户设计用水量3吨,日平均辐射量16.41MJ/m2,,设计热水温度为50C,初始水温8C。
太阳能保证率取0.5(系统要求全年使用)”等参数代入国家标准GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中直接循环系统计算公式,集热面积人为:
A_QwCw(tend-t」f
JtcdCL)
代一一直接系统集热器采光面积,m;
Qw——日均用水量Kg;3000L
Cw
tend――储水箱内水的终止温度(用水温度);50E
水的定压比热容,4.18KJ/(kg2C);
Jt――集热器受热面上春分时节日辐照量,取16410KJ/mi
太阳能保证率,无量纲,0.5;
cd——集热器全日集热效率,无量纲,
L—管路及储水箱热损失率(按最寒冷季节取值),无量纲,取0.3;
则:
Ac=QWC(tend-ti)f/JTncd(1-nl)=3000kg34.18KJ/kg2°C3
(50C-8C)350沧{16410KJ/m230.53(1-0.3)45.85m2
选择用全玻璃管联箱横插直接循环集热器,直径47*1500/每组50支(集热面积5.41,配水量300-500L平均每只管带6—10L)9组,从而提供3T热水,(即取每只带水箱水6.7L水箱水的容积。
)
参数表
真空管类型
1.5米©47“SANGAO三靶镀膜真空管
真空管数量
50支/组
联箱内胆
SUS304-2B不锈钢厚0.5伽
联相外冗
镀锌板厚0.5mm
联箱保温
聚氨脂整体发泡,厚35m
支架
角钢/40340,镀锌、静电粉末喷涂
支架倾角
30度
集热器外形尺寸(mr)i
33003200031190
自重
V152kg/单元
玻璃真空集热管的技术参数(依据GB/T17049-2005)
材料要求
太阳透射
比
玻璃管村米有硼硅玻璃3.3(Pyrex),管材透射比r>0.89(AM1.5
ISO9806-1:
1994)
结石
不大于1mm勺结石不得密集,即10310mmu围内不得多于1个,整支管子上不得多于五个,结石周围不得有裂纹,大于1mm的结石不允许存在。
节瘤
不大于1.5mm的节瘤不得密集,即10310mma围内不得多于2个,整支管子上,不大于2.5mm的结瘤不得多于5个,大于2.5mm的结瘤不允许存在。
太阳吸收
比
a>0.94(AM1.5)
半球发射
比
&h<0.07(80°C±5°C)
空晒性能参数
太阳辐照度G>800w/m2环境温度8C 工质,空晒温度ts,空晒性能参数Y=(ts-ta)/G,>200m2C/kw 闷晒太阳曝辐 量 太阳辐照度G>800w/m2环境温度8C <3MJ/m2 平均热损系数 <0.70w/m2C 真空夹层内的 气体压强 <5310-4Pa 耐热冲击 承受不咼于0C的冰水混合体与不低于90C热水交替反复冲击二次而不损坏 耐压 0.6MPa 抗机械冲击 承受直径为30mm勺钢球,与高度450mm处自由落下,垂直撞击集热管中部而无损坏 外观尺寸 明显变浅 区 50mm 长度 从环状开口端至另一端玻璃管直径©15mmi处的距离,其长度允差应 不大于长度标称尺寸L的土0.5% 支承件 端正、不松动 变曲度 <0.2% 不圆度 开口端10—30mn处,最大、最小径向尺寸之比w1.02 封离 排气管封离部分长度S<15mm 集热器联箱 联箱外壳选材: 外壳采用优质彩钢板 彩钢板具有优异的装饰性,成型性,抗腐蚀性,涂层附着力强,可长期保持色泽新颖。 其具有钢板和有机材料两者的优点,既有钢板的机械强度和易成型的性能,又有有机材料良好的装饰性,耐腐蚀性,取得以钢代木,高效施工,节约能源,防止二次加工所带来的污染等良好的经济效益。 联箱内胆选材: 内胆选用优质食品级SUS3042B 不锈钢具备优良的强度,塑性,耐腐蚀性和焊接性,用薄不锈钢焊接的联箱正规太阳能厂家选用的材料,具有良好的耐蚀性,耐热性,低温强度和机械性能,冲压弯曲等热加工性能好,无热处理硬化现象,无磁性。 联箱保温部分: 采用优质聚氨酯,全方位保温技术 精选材质和工艺一一内胆采用食品级SUS304不锈钢,电脑氩弧双面保护焊接工艺,环缝自动对接氩弧焊,无晶间腐蚀,大大提高内胆寿命和保温绝热性能。 无氟保温设计全方位立体保温,保温层采用优质聚氨酯,经全程高压恒温定 使材料达到黄金保温密 对易散热的部位进行特 量整体发泡而成,并通过特殊工艺控制实现精细化发泡,度,留住更多热量。 整体优化保温一一整机管路系统采用优化保温设计,殊强化处理,牢牢锁住热量。 集热器支架 集热器支架经过十多道工序处理,抗紫外线粉末高温无尘静电喷涂工艺,表面更有镀锌层、磷化层和喷塑层三层防腐保护,耐酸、耐碱、隔水、隔油、防腐抗老化性能无与伦比,使用寿命达15 年以上。 保温水箱 水箱结构与用料按照国家建筑标准要求制作。 水箱内采用SUS-304-2B食品 级不锈钢板材,可达到饮用水标准;水箱保温采用5-8CM厚的聚氨酯发泡,可保证储热水箱保温。 水箱外保温为整体聚氨酯发泡,且均匀一致,聚氨酯泡沫的导 热系数在0.018〜0.022W(m2C)之间;外壳采用钢制材料,厚度不小于0.426mm, 内外保温钢板间应设置骨架, 电加热 集中供热系统选取内置式电加热管作为辅助加热设备。 电加热管是在无缝金属管内(碳钢管、钛管、不锈钢管、铜管)装入电热丝,空隙部分填满有良好导热性和绝缘性的氧化镁粉后缩管而成,再加工成用户所需要的各种型状。 它具有结构简单,热效率高,机械强度好,对恶劣的环境有良好的适应性。 它可用于各种液体和酸碱盐的加热,同时也适应低溶点的金属加热溶化(铅、锌、锡、巴氏合金),用户如需特殊规格可提供图纸专门设计加工。 管路保温材料 河北华美橡塑保温管,黑色阻燃(B1级)高弹橡塑管,保温性能稳定•氧指数》31。 热水保温管厚度为50mm 产品特点: a、低密度、密闭式气泡结构,导热系数很低。 具有优良的绝热效果,可节省能源消耗。 b、密闭式气泡结构及致密的表皮,使水汽不易透过,且吸水率低。 c、富柔软性,施工安装极方便,且可省工省料。 外观清洁雅致。 d、适用温度范围广,自-40C至105C,耐候性良好,经久耐用。 e、独特的阻燃配方,使材料具有优良的防火阻燃效果。 阀门 阀门: 用以控制流体(液体、气体、气液或固液混合体)流量、压强和流向的装置。 通常由阀体、阀盖、阀座、启闭件、驱动机构、密封和紧固件等组成。 阀门的控制功能是依靠驱动机构或流体驱使启闭件升降、滑移、旋摆或回转以改 变流道面积的大小来实现的。 宁波埃美柯阀门: 公称压力: 1.6MPa 工作介质: 水、饱和蒸汽、轻微腐蚀性液体、直饮水 适用温度: -20Cwt<180C 圆锥管螺纹符合ISO7标准中的Rc螺纹 电磁阀 电磁阀选用上海巨良直动式电磁阀,常闭型断电时呈关闭状态,当线圈通电时产生电磁力,使动铁芯克服弹簧力同静铁芯吸合直接开启阀,介质呈通路;当 线圈断电时电磁力消失,动铁芯在弹簧力的作用下复位,直接关闭阀口,介质不通。 结构简单,动作可靠,在零压差和微真空下正常工作。 二位二通常闭型电磁阀,断电关闭,通电打开;产品为系列化生产,体积小,流量大,适用范围广环境温度: 0C〜65C介质温度: 0C〜120C 安装: 按阀上所标流向箭头,为增强使用寿命和可靠性,最好线圈向上,水平安装 电压: AC220V/50HZ±10%允许波动16〜25mm可选配德国NASS线圈 密封件: 可采用NBRVITONEPDM等多种,以适用于不同流体的开关控制 江苏华扬控制系统利用太阳能热水工程专用智能控制系统,对热水系统进行自动化控制,实现各种功能,达到自动控制的要求 采用单片机智能控制系统; LED显示: 集热器出水、进水水温,水箱水温、水位,定时时间、循环、防冻和上水指示; 具备控制功能: 1、上下限水位补水功能;: 2、水箱加温循环; 3、定温出水功能; 4、水满转温差循环功能; 5、防冻循环功能; 6循环启动辅助能源功能; 控制器控制原理示意图 7、定时启动辅助能源、手动加热、手动上水功能; 8、用户管路恒温或定时循环功能(可选); 9、高、低水位报警; 10、水箱高温报警 可通过电脑做远程终端控制: 他通过数据收集系统可以在电脑上清晰观察到每个系统巡行状况。 同时对所有系统进行有效监控。 并且及时汇报运行状态和节能数据,同时在电脑上通过按键和调整以上控制功能中的各种温度、水位等参数。 控制原理 控制系统是太阳能热水系统的心脏,对最大限度利用太阳能、节约能源起决 定性作用。 智能型控制系统要求具有安全、可靠、耐用的特点。 其工作原理如下: 1、定温上水: 当集热器出口水温T1达到设定值50r时,定温上水电磁阀F1 打开,系统自动将热水顶入集热水箱,当T1降至45C时,F1关闭,系统再次进 入集热状态 2、温差循环: 当集热器不断产生热水使集热水箱达到最高水位hl后,定温上水电磁阀F1不再开启,系统自动比较集热器出口水温T1与集热水箱出口水温T2,当T1-T2>5C时,集热循环泵自动开启温差循环,当T1-T2V2C时,循环泵停止。 3、快速补水: 如果用水量较大集热器产水量不能满足要求,集热水箱水位不断下降至最低警戒水位h3时,快速补水电磁阀F2打开,系统快速补水,避免系统断水,F2流量按秒流量进行校核,当水箱上升至最小水位h2时,补水阀F2关闭,系统再次进入定温上水过程,h2与h3差值为系统设计秒流量5〜10min用水量。 4、自动辅助加热: 当集热水箱内T4高于用户用水设定值时,热水由集热水箱供给各用户,辅助热泵不工作;当集热器水箱水温较低使得T4低于45C时,辅助热泵自动启动进行加热,T4升至50C时,停止加热,保证用户供水温度相对稳定。 5、保温循环(建议用户加装): 用户供热管路设置供热循环泵,当热水回水管管路水温T5低于40C时,供热泵自动启动,进行保温循环,当T4升至45C时,停止循环,保证用户开水随开随用。 6防冻循环: 当室外管路水温T3低于4°C时,集热循环泵自动启动进行防冻循环,T3升至6C时,停止循环,保证室外管路冬季不发生冰冻危险。 华扬太阳能控制器功能简介: a、水箱水位及各测温点采用液晶显示,设备(泵、电磁阀)运行状态可见,采用PLC可编程控制器,可同时控制多套系统运行; b、“自动+手动”运行模式,分3-4个时段供水,每个时段供水时间约2-5h; c、温差循环功能: 储热水箱满后,当集热面出水温度大于储热水箱内温度10C(可调)时,启动集热循环泵,开始循环,使储热水箱中的水升温;当两者的温差小于4C三时,关闭集热循环泵; d、冬季防冻循环: 冬天,当水箱内有水,集热器进水处温度低于3C时,启动集热循环水泵,循环水防冻;当集热器进水处温度高于5C时,关闭水泵。 当水箱内无水,集热器进水处温度低于3C时,启动上水电磁阀,顶水防冻; e、自动上水功能: 当储热水箱水位低于设定的下限水位时,自动开启上水电磁阀,上水至设定上限水位时关闭电磁阀; f、定时加热功能: 当实际时间到达设定时间且实际温度小于设定温度、恒 温水箱中实际水位不低于30%时,自动启动辅助热泵加热,待温度升到设定温度时停止辅助加热; g、手动加热功能: 当水箱温度小于设定温度时,用户可以随时通过按手动加热按钮启动辅助热泵,当水箱内水温达到设定温度时自动停止。 h、定时上水功能: 当实际时间到达设定上水时间且实际水位低于设定上限水位的时候,自动启动上水功能,直到水位达到设定上限水位时停止; i、手动上水功能: 当实际水位低于设定上限水位时按动手动上水按钮,将打开上水电磁阀自动上水,达到设定上限水位时自动停止。 j、管路循环功能(回水循环): 如果用户用水的时间相对比较固定,可以在 用水之前一段时间启动循环。 通过功能键设定启动时间,当时间时间到达设定时间的时候,自动启动循环,当温度达到设定温度时停止循环。 如果用户24小时 供水,可以实现当管路中的水温低于水箱水温一定温度时进行管路循环,到温差 达到设定值时停止循环(此项属于供水部分,用户可选用,需要另加一定的费用); k、具备漏电保护、故障报警等安全措施。 电脑控制器 温度传感器 压力/液位 传感器 水泵 太阳能系统温差循环泵 1、品牌: 德国威乐 2、型号: PH-123E,输出功率为125W全扬程为5米,最大排水量为11.4 吨/小时。 外型尺寸 I应用领域 [»3|6#点「| 先进的结构设计一鼓军高 采用高散叶蛇.嚳音更小 期蓦皱的密就件一不薄水・蹭轴恢 -14 PH.ljaEPt^aiE.PH-IQlE 匸** t1 »■网 HOM PHM1E ■ u H PWWf WWt p_I-" u f_ FWWE j: ~1 u IB 4 FH14IE in .1 閒 11 Phi戒 135 「wi ! 4- ru 16 PH-K4E 太阳能系统供水增压泵 1、品牌: 德国威乐 2、型号: PH-101E,输出功率为100W全扬程为5米,最大排水量为7.2 吨/小时。 那型尺寸 反用领域 解决高犠低水压;桑拿浴.洗浴黑加压,离展公M便用木加压;丸阳能自动増压 技术特点 流61大屈高温(水逞牝摄氏度儿低噪乐釆用持有的离心式叶轮降低妥用流飪开关能事宦压运转/螳过电哂.泵休率霸生锈.可用干軸净水】电机采用歐洲YE规松的防护尊级IP**.更安全 其他: 1〉增设水泵电机防雨帽2〉管道支架为角钢支架,除锈后刷红丹漆二道,面漆二道。 三、工程预算 3吨华扬太阳能集热工程配置明细表 序号 名称 规格(mr) 数量 单价(元) 小计(元) 备注 1 太阳能集热器 HY-SZ1547/50 型 9组 3250 29250 华扬双翼对插式 集热器 循环系统 2 保温水箱 3吨 1只 5500 5500 内不锈钢外镀铝 锌 3 智能控制柜 HY-XA型(45KW) 1套 4500 4500 江苏华扬 4 集热循环泵 PH-123E 1只 850 850 德国威乐 5 供水增压泵 PH-251E 1只 1350 1350 德国威乐 6 补水电磁阀 DN32 1只 450 450 西安宇辉 7 回水电磁阀 DN32 1只 450 450 西安宇辉 8 电加热器 9KW 3个 500 1500 南京伯克斯 9 小计 43850 管 10 电缆电源线及信号线 VV系列RVV系列 1批 1300 1300 津成电缆 道 11 集热器及水箱承重基 8#国标槽钢 8根 195 1560 国标 辅 础 12#国标槽钢 2根 260 520 国标 材 12 管道阀门及配件 DN25-DN32 1批 4500 4500 浙江金州 部 13 保温及防护材料 DN32-DN40 1批 1500 1500 国标 件 14 安装辅助材料 国标 1批 1000 1000 / 15 支架 4#国标角钢 75根 70 5250 国标 16 小计 15630 苴 丿、 它 17 吊装费 / 3吨 150 450 / 18 运输费 / 3吨 180 540 / 19 安装调试费 / 3吨 1200 3600 / 20 小计 4590 合计 64070 大写: 陆萬肆仟零柒拾 水电要求: 水压满足供应到热水器;电的要求: 满足30KW勺负载; 屋面要求: 屋面载荷需能够承受太阳能热水器的重量,屋面需做主水箱基础,供太阳能安装 时安放水箱,具体位置根据建筑情况确定。 四、工程管理施工组织 1集热工程安装及验收 依据的标准及技术内容 GB/T18713-2002《太阳热水工程系计、安装及工程验收技术规范》 GB/T17581-1998《真空管太阳集热》 GB/T4272-1992《设备及管道 GB/T8175-1987《设备及管道保温设计导则》 2施工组织管理 本工程在施工前,施工 人员应熟悉工程设计文件和房屋的结构,并配合用户做好屋面孔洞的预留及水路管线的布置,屋面防水层的处理保护等有关注意事项。 在安装过程中严格按国家和行业有关标准及规范精心施工,精心组织检查验收,以优良的管理确保 工程质量达到优良。 在施工组织上,实行项目经理负责制,项目经理负责整个工程的技术、质量、安全及施工管理。 施工的每个环节都有专业责任人负责,使工程施工管理科学化,规范化。 为了使该工程能一次性达到优良等级,特制定以下管理规定: 1、提供一流的太阳能热水器产品,由专业安装人员安装。 按有关的标准规范完成工程施工,确保工程质量及进度符合合同的要求,按期向用户移交工程。 2、工程施工前,先让安装人员熟读施工图纸,以保证工程严格地按设计图纸进行施工。 3、负责施工现场的看守和保卫工作,确保工程、人身和财产不受伤害。 4、保证施工现场清洁状况符合有关规定,做到文明施工。 5、按用户要求做好施工现场及邻近建筑、设备及管线的保护工作。 (焊接时应 在焊接点做好保护,以防破坏屋面。 ) 6、在工程施工的过程中,虚心和耐心地接受用户的监督、检查和反馈意见。 融洽与用户的关系,树立华扬品牌形象。 7、做好与土建单位的协调配合工作,共同做好工程,让用户满意。 8、做好安全防护措施,高空作业系好安全带,戴好安全帽。 并负责施工现场其它的安全工作。 9、已竣工工程正式交付用户之前,负责已完工程的成品保护工作。 10、工程竣工并经用户验收后,按规定要求,向用户提供产品合格证书、使用说明书等竣工资料,并为用户培训1〜2名系统操作工。 3工程质量保证体系及质量标准为了确保工程质量,应从工程方案设计,到产品制造、安装全过程都纳入 ISO9001质量保证体系,并设立由专业技术人员承担的工程项目负责人技术责任制,现场施工设立质量监督员。 在施工过程中,严格按照合同内容、工期和安装质量要求进行施工安装,工程质量符合标准要求。 1、工程设计: 工程合同签定后,工程部即派工程技术人员到现场实地勘 察,根据用户要求和现场考察的实际情况进行工程设计并制定施工方案。 2、产品制造: 符合国家、行业与企业标准 GB/T17049-97全玻璃真空太阳集热管 GB/T17581-98真空管太阳集热器 3、工程验收: 严格按照国家标准GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、 安装及工程验收技术规范》及华扬公司企业标准GCB-J001《太阳能热水工程施工安装及验收技术要求》(参照国家标准征求意见稿制定)、GCB-J002《太阳能热 五、售后服务及承诺 “把阳光献给社会,把温暖留给
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- 太阳能 集热器 设计 计算