太阳能中央热水系统培训.docx
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太阳能中央热水系统培训
中央热水工程系统培训
1、设计报价前应向工程用户了解的信息有哪些？
1.1用途:
生活热水（沐浴、盥洗）供应；采暖；空气调节（热风、烘干等）；
用在什么地方、哪个方面（建筑类别：
宿舍、住宅、公共建筑），具体的需求是干什么；
1.2供热方式特点:
生活热水：
供水方式：
定时、分时段、24小时；
用水方式（配套卫生器具或设备）：
水龙头、花洒、浴缸、洗衣机等；
水质：
冷水温度、要求水温、冷水硬度、碱度等
其它热水：
泳池、采暖、工业、农业、畜牧业相关应用
泳池种类（训练、跳水等）、面积、容量；采暖方式（地板、暖气片等）；
具体需求：
用水人数、用水量标准；采暖供暖标准；其它工艺等要求；原水供应情况（水质、水压、水量）；
1.3建筑结构特点:
建筑结构：
框架、现浇、专混、其它；
屋面：
平顶、斜屋面、其它；
建筑类别：
公共建筑、居住建筑、其它；
图纸：
预安装地点的建筑各层平面图、标准层平面图、天面平面图，立面图；给排水平面图、系统图等；
1.4当地能源配套情况、原有系统配置或配套情况
燃料（柴油、重油、燃气）价格、天然气配套到位情况（居住建筑）、煤、电等价格及供应情况；当地消费习惯等；
2、设计前的热水工程现场查勘项目内容
2.1了解和测量热水系统安装点有关资料：
屋面尺寸（包括天面水池，楼梯间等其他构筑物的平面和高度），承重的墙、承重梁的分布情况，消防管及其它管的分布和高度尺寸。
2.2屋面或安装点的负载能否满足热水系统的安装条件，同时用指南针测量屋面或安装点的方位。
2.3集热器与前面遮阳物的距离：
测量可能对集热器产生阴影的建（构）筑物的高度。
2.、水源：
从天面水池接入时，要测量水池的最高水位和最低水位；从市政管网接入时，应了解在用水高峰季节和用水高峰时段的水压情况。
2.5电源：
对热水系统配有用电设备的，需了解电压、输电线路可供容量及接驳位置和控制箱的安装位置，特别是加热装置为电热管时，应了解用户的供电容量和安装点的供电线路是否满足要求，如果用户是自己发电，还应了解频率、相电压、线电压情况。
2.6热泵系统及太阳能热泵配套系统，主电源要包括所有水泵及其它动力设备用电负荷，明确电源交接位置，供电容量是否满足需求，谷峰用电限制或优惠等。
通常我们只负责天面主电控箱以后的控制及配电线路，客户需将主电源接至天面主电控箱指定位置。
2.7燃油（气）的供给：
对已确认的使用燃油（气）作加热装置或辅助加热装置的要了解燃油（气）接驳位置和燃气的种类、压力能否满足要求；对于已有地下储油设施的，或只设地面油泵的；自活动油车将油从地面抽入天面热水炉的日用油箱时，应与客户协商好天面油箱、地面油泵的位置及大小（日用油箱与燃油热水锅炉应有7米以上的安全距离）。
2.8冷热水交接位置：
要了解冷水从哪里接驳，哪些位置需要供热水（开）水，与供水点的管网安装有关的建筑物平面及立面尺寸要测量准确。
2.9周边环境、安全隐患：
有无有害、有毒物质排放，有无易燃、易爆危险品或类似材料物质堆放等，交通、运输条件是否便利、食宿条件等（施工项目）；
3、中央热水工程的基本配置计算方法；
热水设计定额《GB50015-2003》
3．1热水用水定额根据卫生器具完善程度和地区条件，按下表确定表5.1.1-1
序号
建筑物名称
单位
最高日用水定额（L）
使用时间
（h）
1
住宅
有自备热水供应和沐浴设备
有集中热水供应和沐浴设备
每人
每人
40～80
60～100
24
2
别墅
每人每日
70～110
24
3
单身职工宿舍、学生宿舍、招待所、
培训中心、普通旅馆
设公用盥洗室
设公用盥洗室、淋浴室
设公用盥洗室、淋浴室、洗衣室
设单独卫生间、公用洗衣室
每人每日
每人每日
每人每日
每人每日
25～40
40～60
50～80
60～100
24或定时
供应
4
宾馆客房
旅客
员工
每床位每日
每人每日
120～160
40～50
24
5
医院住院部
设公用盥洗室
设公用盥洗室、淋浴室
设单独卫生间
医务人员
门诊部、诊疗所
疗养院、修养所住房部
每床位每日
每床位每日
每床位每日
每人每班
每病人每次
每床位每日
60～100
70～130
110～200
70～130
7～13
100～160
24
8
24
6
养老院
每床位每日
50～70
24
7
幼儿园、托儿所
有住宿
无住宿
每儿童每日
每儿童每日
20～40
10～15
24
10
8
公共浴室
淋浴
淋浴、浴盆
桑拿浴（淋浴、按摩池）
每顾客每次
每顾客每次
每顾客每次
40～60
60～80
70～100
12
9
理发室、美容院
每顾客每次
10～15
12
10
洗衣房
每千克干衣
15～30
8
11
餐饮厅
营业餐厅
快餐店、职工及学生食堂
酒吧、咖啡厅、茶座、卡拉OK房
每顾客每次
每顾客每次
每顾客每次
15～20
7～10
3～8
10～12
11
18
12
办公楼
每人每班
5～10
8
13
健身中心
每人每次
15～25
12
14
体育场（馆）
运动员淋浴
每人每次
25～35
4
15
会议厅
每座位每次
2～3
4
注：
1、热水温度按60℃计。
2、表内所列用水定额均包括在规范3.1.9、3.1.10中。
3、本表以60℃热水水温为计算温度，卫生器具的使用水温度见表5.1.1-2。
3.2卫生器具的一次和小时热水用水量按下表确定表5.1.1-2
序号
卫生器具名称
一次用水量（L）
小时用水量（L）
使用温度
（℃）
1
住宅、旅馆、别墅、宾馆
带有淋浴器的浴盆
无有淋浴器的浴盆
淋浴器
洗脸盆、盥洗槽水嘴
洗涤盆（池）
150
125
70～100
3
-
300
250
140～200
30
180
40
40
37～40
30
50
2
集体宿舍、招待所、培训中心淋浴器
有淋浴小间
无淋浴小间
盥洗槽水嘴
70～100
-
3～5
210～300
450
50～80
37～40
37～40
30
3
餐饮业
洗涤盆（池）
洗脸盆：
工作人员用
顾客用
淋浴器
-
3
-
40
250
60
120
400
50
30
30
37～40
4
幼儿园、托儿所
浴盆：
幼儿园
托儿所
淋浴器：
幼儿园
托儿所
盥洗槽水嘴
洗涤盆（池）
100
30
30
15
15
-
400
120
180
90
25
180
35
35
35
35
30
50
5
医院、疗养院、修养所
洗手盆
洗涤盆（池）
浴盆
-
-
125～150
15～25
300
250～300
35
50
40
6
公共浴室
浴盆
淋浴器：
有淋浴小间
无淋浴小间
洗脸盆
125
100～150
-
5
250
200～300
450～540
50～80
40
37～40
37～40
35
7
办公楼洗手盆
-
50～100
35
8
理发室美容院洗脸盆
-
35
35
9
实验室
洗脸盆
洗手盆
-
-
60
15～25
50
30
10
剧场
淋浴器
演员用洗脸盆
60
5
200～400
80
37～40
35
11
体育场馆淋浴器
30
300
35
12
工业企业卫生间
淋浴器：
一般车间
脏车间
洗脸盆或盥洗槽水嘴：
一般车间
脏车间
40
60
3
5
360～540
180～480
90～120
100～150
37～40
40
30
35
13
净身器
10～15
120～180
30
3.3冷水的计算温度，应以当地最冷月平均水温资料确定。
当无水温
资料时，按下表采用表5.1.4
地区
地面水温度（℃）
地下水温度（℃）
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，河北北部，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
3.4直接供应热水的热水锅炉、热水机组或水加热器出口的最高水温和配水点的最低水温可按下表采用。
表5.1.5
水质处理情况
热水锅炉、热水机组或水加热器出口的最高水温（℃）
配水点的最低水温（℃）
原水水质无需软化处理，原水水质需水质处理且有水质处理
75
50
原水水质需水质处理但未进行水质处理
60
50
注：
当热水供应系统只供淋浴和盥洗用水，不供洗涤盆（池）洗涤用水时，配水点最低水温可不低于40℃。
针对太阳能热水系统特点，太阳能系统设计供热量通常按平均日供热量计算，由于现有设计只反映最高日用水量，实际计算可按照使用人数，所采用用水量标准××L/人·日55℃～65℃热水量计算平均日供热量；
直接系统集热器总面积计算:
计算公式：
Ac=QWCW（tend-ti）f/JTηcd（1-ηL）
式中：
Ac——直接系统集热器总面积，㎡；
QW——日均用水量，㎏；
CW——水的定压比热容，KJ/㎏·℃；
tend——贮水箱内水的设计温度，℃；
ti——水的初始温度，℃；
JT——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，KJ/㎡；
f——太阳能保证率，%；本计算选40%；
ηcd——集热器的年平均集热效率，宜为0.25～0.5,本计算取0.5；
ηL——贮水箱和管路的热损失率:
本计算取0.2；
QW=用水量标准（L/人·日）×用水人数（人）×水的密度（㎏/L）
=60L/人·日×10000人×0.986㎏/L=591600㎏
Ac=QWCW（tend-ti）f/JTηcd（1-ηL）=591600㎏×4.187KJ/㎏·℃×（55℃-20℃）×40%÷｛11660KJ/㎡×0.5（1-0.2）｝
=7435.34㎡
17.16MJ/㎡·d
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
平均最高气温
（摄氏度）
20.8
22.0
25.7
29.5
32.0
32.6
33.1
32.1
30.6
28.3
25.1
22.1
平均气温
（摄氏度）
17.2
18.2
21.3
24.8
27.3
28.1
28.4
27.8
26.9
25.0
22.0
18.7
平均最低气温
（摄氏度）
14.6
15.7
18.6
21.9
24.2
25.1
25.2
24.9
24.2
22.4
19.5
16.1
降雨量
（毫米）
21.6
34.2
51.3
105.9
182.8
211.1
210.0
224.8
250.9
201.1
97.2
34.1
降雨日数
4.3
6.2
5.9
7.8
12.3
12.3
10.5
11.6
11.5
9.8
6.1
4.2
日平均日照
（小时）
4.1
3.7
4.6
5.9
7.5
7.5
8.4
7.3
6.8
6.1
5.2
4.7
倾斜表面月平均日太阳总辐照量MJ/㎡·d
8.774
9.174
11.203
13.68
15.377
15.427
16.69
14.844
15.239
12.557
11.563
10.792
按照海南太阳能资源情况，太阳能系统效率50%时，晴天每平方米太阳能集热面积年产热水对照表（表中太阳有效日照时间按8小时计算,产水量已考虑冷水温度季节变化）:
（表2）
时间
产水
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
55℃热水L/㎡
54
64
66
75
80
82
80
81
76
70
66
61
考虑本方案特点，可全日照时段最大限度利用太阳能资源，太阳能利用时间较一般至少可延长2-3小时以上，利用率提高20～30%以上，实际太阳能产水量按效率提高20%修正如下表
55℃热水L/㎡
64.8
76.8
79.2
90
96
98.4
96
97.2
91.2
84
79.2
73.2
4、中央热水工程的常用解决方案：
参考PPT简单介绍旧锅炉热水系统改造、太阳能+热泵（定时、多时段、全天候供水系统原理；
一、不同供水方式中央热水系统优化设计
1、热水系统分类
不同行业因工作、生活习惯等不同，对热水的需求也不同，所以，其供水方式有差别。
对于不同供水方式，我们根据人们日常用水习惯将中央热水系统分为三类：
①每日一次性定时定量热水供水系统；②每日分/多时段定量热水供水系统；③24小时全天候热水供水系统。
如果按照每种中央热水系统所采用的热源来分，系统又可分为工业余热利用、废热利用、地热利用、太阳能、空气源热泵、燃煤/油/气锅炉等中央热水系统，在此，我们只按照热源选用本公司相关热水设备产品系列及组合时进行分类，归纳起来有六类：
①太阳能+热泵②太阳能+热水炉③太阳能+电辅助④热泵+电辅助⑤单独热泵⑥单独热水炉。
2、热水系统热源选择
节约能源是我国的基本国策，因此，在设计中选择热源时应对工程基地附近进行调查研究，全面考虑热源选择。
太阳能是取之不尽、用之不竭的能源，有条件的应优先选用太阳能作热源，但以太阳能为热源的集中热水供应系统，由于受日照时间和风雪雨露等气候影响，不能全天候工作，在要求热水供应不间断的场所，应另行增设一套加热装置，用以辅助太阳能集水器的供应工况。
使太阳能集热器在不能供热或供热不足时能予以补充。
空气源热泵热水机组也是利用太阳能的一种装置，系统效率受气候（气温）影响较大，用水可靠性要求高的场所，须增设辅助加热装置，或须与其它热源设备配套使用，方可达到较佳的经济及技术效果。
锅炉供热作为传统的热源设备被广泛使用，但小系统锅炉供热存在浪费能源和污染环境的问题，利用热力网或区域性锅炉供热虽可节约能源和减少环境污染，但受我国国情限制，仅在个别有条件的城市地区被采用，所以，高效燃油、气热水机组在许多工程中仍被广泛应用。
利用电能作为集中热水供应的热源，近年来也被采用，用于电力供应富裕和利用夜间低蜂用电分时计费用电蓄热的地方，但电的热功当量较低，其成本一般远高于其它水加热设备，一般用户很难承受得起。
我国的发电量按照人均计算只有美国的1/20，所以，用电能制备热水在目前大范围应用尚不现实。
热源选择原则，优先采用太阳能或无条件时，经技术经济比较后确定采用电能、燃气或蒸汽为热源。
3、不同供水方式中央热水系统特点及节能控制
3.1定时定量供水中央热水系统特点及节能控制
所谓定时供水是按每天在规定时段供应热水的系统，该系统多为工厂和学校等类似集体宿舍热水供应系统，按照人们正常工作及生活习惯，此类系统也可以说是每日晚间定时供水系统，也有叫做定时定量供水系统。
由于人们使用热水习惯与气候情况有直接关系，并不是一年四季维持在一个常量标准，而设计计算时所依据的用水量标准只能作为选择热源设备（如锅炉、热泵机组制热量或型号、太阳集热面积或系统规模等）时的参考。
定时供应热水特点
①属集体宿舍类用水，生活习惯、工作习惯规律性强，用水集中，但人均用水量标准不高；
②用水高峰持续时间较短，小时用水量变化大供水点设置位置及管理控制方式不同对实际用水量影响大，容易在冬季用水高峰时出现断水或供水不足现象；
保证定时供水可靠性及节能控制措施
①结合热水供应终端卫生设备配套情况，合理选用人均用水量标准，通过必要水力计算选配供水管网管径；
②按日用水总量结合用水保证率和热源制备能力及特点，合理选择热源设备、配置储热水箱/恒温水箱；
③对于独立热源系统，当配水量标准较低或供水时间较短（不足3小时）时，储热水箱配置应通过最大小时用水量校核，且水箱调节容量及热源设备小时产水量之和不小于日用水量；同时储热水箱1/2有效容量与热源设备小时产水量之和不小于最大小时用水量；
④对于组合热源系统，宜设置专门的恒温供水水箱，水箱调节容积大小应通过最大小时用水量校核，高峰用水持续时间宜以2～3小时计算。
通常可按水箱1/2容积+辅助热源小时产水量80%不小于最大小时用水量的原则来选配恒温水箱及辅助热源设备型号，主加热热源一般按日用总水量确定所需加热设备数量或能力；
⑤对于供水可性靠性要求较高时，为避免供水结束后，供水水箱储存热水量过多浪费能源，可在供水期间通过对水箱实行有效的水位控制，达到节能的目的；
⑥独立热源系统，冷水补充宜由热源设备补入，热源设备制热时可实行定温控制与循环加热组合方式，这样可避免供水期间水箱补入冷水引起供水温度波动降低供水质量；
⑦组合热源系统，恒温水箱补水视预热热源或主加热热源所制备热水水温（预热水箱水温），由预热水箱采用直流补水及辅助热源定温辅助方式补水，恒温水箱通过有效的水位控制达到可靠供水、节能目的。
3.2分时段供水中央热水系统特点及节能控制
多时段供水指每日分时段供应热水的场合，该系统多为倒班制工厂和档次较高学校及普通医院等供水标准较高的场合，这类系统不仅要满足多时段供水的最大供水时段用水，还须保证各时段可靠热水供应，并最大限度的降低日常运行能耗。
此种方式优化设计，可采用类似前一种（定时供水）方式的作法，以满足最大班次用水时段的供水来优化设计，具体方案及做法应区别对待。
分时段供应热水特点
①类似集体宿舍、普通医院、旅馆用水，生活习惯、工作习惯规律性较强，用水较集中，人均用水量标准较高；
②各时段用水人数较难准确界定，每时段用水高峰持续时间较短且小时用水量变化较大，供水点设置位置及管理控制方式不同对实际用水量影响很大，容易出现设计供水量与实际用水偏离严重或设计能力不能满足用水需求现象；
保证分时段供水可靠性及节能控制措施
①结合热水供应终端卫生设备配套情况，合理选用人均用水量标准，通过必要水力计算选配供水管网管径；
②按最大用水时段用水量结合用水保证率和热源制备能力及特点，合理选择热源设备、配置储热水箱/恒温水箱；
③对于独立热源系统，当配水量标准较低或各时段供水时间较短（不足3小时）时，储热水箱配置应通过最大小时用水量校核，且水箱调节容量及热源设备小时产水量之和不小于最大时段用水量；同时储热水箱1/2有效容量与热源设备小时产水量之和不小于最大时段用水时的最大小时用水量；
④对于组合热源系统，宜设置专门的恒温供水水箱，水箱调节容积大小应通过最大小时用水量校核，最大时段高峰用水持续时间宜以2～3小时计算。
通常可按水箱1/2容积+辅助热源小时产水量80%不小于最大小时用水量的原则来选配恒温水箱及辅助热源设备型号，主加热热源一般按日用总水量确定所需加热设备数量或能力；
⑤对于供水可性靠性要求较高时，为避免供水结束后，供水水箱储存热水量过多浪费能源，可针对不同供水时段在供水期间通过对恒温水箱实行有效的水位控制，达到有效控供水量及节能的目的；
⑥独立热源系统，冷水补充宜由热源设备补入，热源设备制热时可实行定温控制与循环加热组合方式，这样可避免供水期间水箱补入冷水引起供水温度波动降低供水质量；
⑦分时段组合热源热水系统主加热热源设备宜采用两级或多级串并联、（水箱）逐级升温、定时、定温、定量补充冷水并匹配辅助加热的优化组合型中央热水系统设计方案，宜根据用水高峰期的最大小时用水量确定供热水储热水箱容积并选择与之相匹配的辅助加热设备，并利用主热源系统水箱中的部分水箱作为辅助加热水箱（恒温供热水水箱）。
热水由恒温水箱供出，正常情况下冷水从主热源初级水箱以顶水方式定时、定量补充，从主热源初级至后一级水箱的连通管需按照顶水方式补水和落水方式取水进行设计。
直接通过设在初级或辅助系统的前一级主热源水箱与恒温水箱连通管上的直流补水泵以定温、定量控制方式向恒温水箱补充热水；主热源系统水箱产水温度达不到供水温度要求时，则通过设在初级或辅助系统的前一级主热源水箱与辅助加热设备连通管上的定温补水泵，以定温直流方式进行辅助加热后，定量向恒温水箱补充热水。
这样不仅可以达到最大限度地利用主热源，减少辅助加热能耗，并可在用水量变化时，系统实现低运行费用下安全可靠供应热水、节能目的。
3.全天候24小时热水系统特点及节能控制
全天候24小时供应热水系统是类似宾馆、酒店、医院等24小时营业的场所，这类系统，因为规模、用水习惯及用水均匀性差异较大，但对热水供应质量及可靠性要求较高。
较前两类热水系统而言，该类系统设计前，应确定好用水量标准，确定高峰期用水持续时间及热负荷至关重要，恰到好处的方案不仅能保证正常安全可靠的供应热水，并能有效控制日常运行费用，保持较低的运行成本。
24小时全天候供应热水特点
①类似宾馆、酒店、医院、旅馆等24小时用水的场所，生活习惯、工作习惯随机性大，用水不均匀性大，对热水供应质量及可靠性要求高且用水量标准也高；
②用水量标准因建筑配套标准、档次、行业差异悬殊很大，实际取用时须结合国标参考同类行业实际合理选择，卫生设备同时使用率须结合客户供水保证率、行业特点界定；
③小时用水量变化及用水高峰持续时间随机性强，且与系统规模成反比，即系统规模愈大则用水相对愈均匀。
系统供水管网设计是否合理对供水质量和可靠性影响很大；
保证24小时供水可靠性及节能控制措施
①结合行业特点与建筑配套标准、档次以及热水供应终端卫生设备配套情况，合理界定人均用水量标准，进行必要的管网优化设计（包括高层建筑适当的供水分区、选材及附属设备配套，并与建筑、装饰、给排水等设计协调一致、结合良好），通过严格水力计算选配供、回水管网管径；
②按最大用水时段用水量结合用水保证率和热源制备能力及特点，合理选择热源设备、配置储热水箱/恒温水箱；
③对于独立热源系统，当配水量标准较难界定时，储热水箱配置应通过最大小时用水量校核，且水箱调节容量及热源设备小时产水量之和不小于日用总水量70%～80%；同时储热水箱1/2～1/3有效容量与热源设备小时产水量之和不小于最大小时用水量；加热设备宜设计成至少两台以上，至少一台故障情况下仍不会影响系统正常供水。
④对于组合热源系统，须设置专门的恒温供水水箱，水箱调节容积大小应通过最大小时用水量校核，高峰用水持续时间宜以2～3小时计算。
通常可按水箱1/2～1/3有效容积+辅助热源小时产水量80%不小于最大小时用水量的原则来选配恒温水箱及辅助热源设备型号，主加热热源一般按日用总水量确定所需加热设备数量或能力；对可靠性要求高的场合，辅助热源加热设备宜设计成至少两台以上
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