住宅小区太阳能热水工程设计方案Word文档格式.docx
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空气能热水器
空气能热水器是较先进的热水器,工作原理与空调正好相反:
通过压缩机系统运转工作,吸收空气中热量制造热水。
燃气热水器
燃气热水器原理是利用燃料燃烧释放出的热量来燃烧水的一种设备。
一、按使用燃气的种类分为:
人工煤气热水器、天然气热水器、液化石油气热水器。
二、燃气热水器按给排气方式分为直排式、烟道式JSD、强排式JSQ、平衡式JSG、户外式JSW四个阶段。
三、按安装位置分为户内式(浴室内,浴室外)与户外式
四、燃气热水器按出水温度可分为普通型和恒温性。
太阳能热水器:
主要有集热器、储热水箱、辅助热源、循环管道、自动控制五部分组成。
太阳能热水系统根据集热系统、辅助系统及供水方式的不同,可以分为三大类型:
分户集热——分户储热辅热式
集中集热——分户储热辅热式
集中集热——集中储热辅热式
分户集热——分户储热辅热式太阳能热水系统是指终端用水点以户为单位,每户独立设置太阳能集热器、储水箱、辅热设备及相关管路,每户独立使用的小型太阳能热水系统。
较适用于独立式小型别墅住宅、联排别墅、新农村规划联排住宅中。
集中集热——分户储热辅热式太阳能热水系统是指太阳能集热器集中、统一规划安装于建筑物屋面部分,储水箱、辅助加热系统按终端用户为单位独立设置的太阳能热水系统。
较适用于新农村规划联排住宅、多层及高层住宅、宾馆、学校、工厂员工宿舍中使用。
集中集热——分户储热辅式太阳能热水系统介绍
1.太阳能集热器集中安装在建筑物的屋面,储水箱及辅助加热设备按每户的用量需求分别设置在各户内;
水箱通过太阳能循环泵与屋面集中集热器进行循环,辅助加热器一般采用电加热,分户设置于户内水箱中;
较适用于新农村规划联排住宅、多层及高层住宅、宾馆、学校、工厂工业生产及员工宿舍中使用。
某住宅小区太阳能热水工程方案设计
某住宅工程总建筑面积为571449.99m2包括29幢民用住宅楼,均为居住用6层新建建筑。
要求采用建筑一体化太阳能热水供应系统共计为988户提供生活热水。
项目主要采用集中集热、分户储热式太阳能中央热水系统。
太阳热水系统采用电加热系统作为辅助能源,通过采用太阳能热水系统,可以大大降低常规能源使用量。
太阳能集热器采用真空管式集热器,使用寿命长达30年,后期运行维护方便。
1方案论述
本示范项目住宅小区太阳能热水系统采用集中集热-分户储热-电加热辅助能源的系统。
该形式将集热器集中布置在屋顶,在屋面设置水箱间,并且在每家每户安装一台热、电两用太阳能水箱(水箱大小50—100L)。
太阳能集热器采集到的热量集中储存于屋顶设备间内的水箱中,并通过管网均匀输送到每家每户,不仅保证用户用热量均衡稳定,而且解决了物业收热水费用难的问题。
本示范项目住宅设计建设要求达到65%的节能设计标准根据项目特有的全高层建筑、立面及屋顶形式,选用了集中集热分户换热储热太阳能系统。
该建筑类型为多层住宅,有屋面均采用平屋面形式,每户一台换热式双能源水箱,每户使用自己的自来水和电辅助加热。
天气好日照足,太阳能集中系统提供热源,日照不足时,用户自己启动电辅助加热。
2.系统设计计算
⑴水量的确定:
示范项目户型基本情况
户型
户型面积
分布情况
A
90.30m2
13#,16#,17#,19#,25#,28#,30#,38#,39#,41#
B
99.81m2
10#,11#,22#,26#,35#
C
107.99m2
8#,9#,14#,15#,31#,32#
D
124.18m2
20#,27#,28#,33#,36#,37#
太阳能热水示范项目共包括29栋楼,A、B、C、D四种户型,均为6层居民楼。
户型、楼号分布、户型面积见表8。
依据《建筑给水排水设计规范》(GB50015—2003),对于有集中热水供应和沐浴设备的住宅,热水温度按60℃计时,每人每日日用水定额为40-60L,按每户3人计算,日均用热水量60L/(人·
天),共计988户。
根据下式计算热水量
式中:
QW——日平均用热水量,(L);
m——用水计算单位数(人数);
qr——热水用水定额,
根据上述公式可以计算出每栋楼的日均用热水量。
29栋楼共需要热水量为177.84吨,热水系统设计成直流式定温放水温差强制循环热水系统。
⑵系统使用要求:
用水方式:
24小时供应热水。
辅助能源:
采用电加热做为辅助加热能源
⑶系统集热面积的确定
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,按下式估算:
QwCw(tend—ti)ƒ
JTηcd(1—ηL)
Ac=
Ac—直接系统集热器采光面积,㎡;
Qw—户日均用水量,180㎏;
Cw—水的定压比热容,4.18kJ/(㎏·
℃);
tend—储水箱内水的终止温度,60℃(按最高用水设计);
ti—水的初始温度,15℃(按春秋基础水温设计);
Jt—当地春分或秋分所在集热器受热面上月均日辐照量,17730Kj/㎡;
ƒ—太阳能保证率,无量纲;
0.60
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;
ηcd—集热器全日集热效率,无量纲;
0.40
根据经济值取0.40~0.55。
ηL—管路及储水箱热损失率,无量纲;
0.20
根据经济值取0.2~0.25。
将对应的相关数据代人到以上公式AC=3.58㎡
即每户所需安装集热面积为3.58㎡
住宅小区太阳能热水示范项目共计988户,建筑面积102056.88平方米,每天需要热水177840吨,共需集热器面积3537.04平方米,对比楼顶面积可以看出,每个屋顶面积均大于集热器所需面积,因此,每栋楼均可以满足太阳能热水系统的使用要求。
系统工作原理及运行方式
㈠.工作原理:
本系统采用定温进水、温差循环的运行方式,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。
㈡.运行方式
1.定温进水:
当集热器温度达到设定温度值45℃时,上水电磁阀自动开启,将集热器中的热水顶进储热水箱,集热器温度低于设定温度时,电磁阀自动关闭,停止上水。
系统吸收太阳热量储存于集热器内的水中,使温度继续升高,然后再开启,再关闭。
通过这样一个不断重复的过程,把太阳的能量转化为热能,直到把储热水箱的水加满。
2.温差循环:
储水箱水满后,只要有阳光辐射,集热器的水温必然继续升高,当集热器的水温高于水箱底部温度8℃时,循环泵启动,系统开始循环,水箱继续增温,直到两个水箱的水温接近时,循环泵停止工作。
这样即可保证太阳能得到最充分的利用。
3.辅助加热:
⑴.自动监测水温:
阴雨天气或光照不足水箱水温低于设定值
45℃时,控制系统自动打开辅助热源,水温达到设定温度时,辅助热源自动关闭。
⑵.自动监测水位:
当洗浴人数较多,用水量过大,水箱水位降到20%时,进水电磁阀自动打开,向水箱注入自来水水,同时启动辅助热源,温度升到设定温度时自动关闭,从而保证及时供应热水。
系统原理图如下:
三大热水器优缺点比较:
随着人们环保意识的不断加强,越来越多的消费者倾向于选择太阳能热水器,但很多人对使用这种产品又不是很了解。
在这里,我们将太阳能热水器、电热水器和燃气热水器的性能作一个粗略的比较。
一、热水产量方面
燃气热水器有5升、7升、8升等不同的型号,是指在1分钟内将水温升高25℃时所产的热水量,如果自来水的温度为25℃,则每分钟可产50℃的热水5升、7升或8升。
电热水器的标注则是30升、60升、90升等等,这是指电热水器的容水量,相当于我们在电炉子上加一个水壶,这个水壶的盛水量是30升、60升、90升。
拿一个8升的燃气热水器与一个40升的电热水器相比较,8升的燃气热水器可连续不断地产生每分钟8升的热水,而电热水器需要间隔半小时加热一罐水。
如果这一罐水用完,还要等半小时左右。
太阳能热水器按照年平均气温15.7℃、年日照时数2014小时、太阳总辐射总量年均为111.59千卡/平方米计算,如果集热面积为2平方米,年吸收太阳辐射能量为9.37×
106千焦,按把水温升高35℃计算(基础水温10℃),全年可提供生活用热水(45℃)53.5吨,每人每次洗澡用热水约需50公斤,则全年可洗1070人次,平均每天可洗2.93人次。
二、加热速度方面
目前生产的燃气热水器大多为快速热水器,不论什么时候,只要想用热水,打开燃气阀和水龙头,热水就会流出来。
而电热水器需要预先通电半小时左右,才能开始使用。
太阳能热水器在天气晴朗的时候使用更好,最理想的楼层在六至八层。
三、温度稳定性方面
燃气热水器由于是快速加热,并有调整温度装置,只要在使用开始时调到人体感觉舒适的温度,而后就会一直保持在这一温度恒定地供应热水。
电热水器在使用时需要另外接一根冷水管兑入冷水,当罐内水不断流出,冷水不断加入时,水温就会逐渐下降,直到全部是冷水。
所以在使用时,需要不停地去调整冷热水的比例。
太阳能热水器使用起来暂时还不大方便,要上水,且不能保证时时有热水。
三、功率方面
燃气热水器的功率要比电热水器大很多,拿一个8升的燃气热水器和40升的电热水器相比较,8升燃气热水器的功率相当于16-17千瓦,而40升的电热水器一般为3千瓦,这也是为什么燃气热水器可连续供应热水的缘故。
那么,电热水器是否也可做成16千瓦的呢?
这是不可能的,因为家用电表、电线都无法承受。
四、价格方面
8升的燃气热水器价格一般在800元以上,再加上安装费,大约在1000元以上,有的甚至接近2000元。
电热水器现在都在500元以上,加上安装费用,一般不到1000元。
太阳能热水器的价格都在3000元以上。
使用费用方面,目前天然气每立方米为1.7元,每度电为0.44元,而太阳能热水器仅耗水费。
五、安全性方面
燃气热水器的优点是加热快、出水量大、温度稳定、结水垢少、占地小、不受水量控制。
缺点是使用时要排出大量的废气,废气中除了二氧化碳以外,还有一氧化碳,如果使用时关闭门窗,通风不良,一氧化碳会增加,严重时会发生中毒事故,但如果能正确地了解这一点,使用时注意,也是很安全的。
电热水器的优点是能适应任何天气变化,普通家庭可直接安装使用,长时间通电可以大流量供热水;
使用时不产生废气,所以从这一点上讲是既安全又卫生。
缺点是体积大、占用室内空间大、易结水垢、对电能浪费大。
太阳能热水器的优点是安全、节能、环保、经济,尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器,它以太阳能为主、电能为辅的能源利用方式,可全年全天候使用。
缺点是安装复杂,安装不当会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌;
因要安装在室外,维护较麻烦。