高层太阳能热水系统设计
新一代C区高层太阳能热水系统设计新一代社区是河北省的示范小区，曾先后获得了保定市“园林示范小区”、 “河北省城市物业管理优秀住宅小区”等称号。
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新一代社区住宅以板式为主，通过住宅的长短变换、高低错层，塑造丰富多变的社区景观。除少量住宅偏西达20度左右，其他基本保持南北向布置，日照间距满足规范要求。
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在住宅的单体设计上，根据住宅顶层房型布置的特点设计成跃层式住宅，满足居民对不同房型、面积的要求。平面布置力求动、静分区，内、外有别，减少不必要的干扰。以较大面积的起居室为中心组织家庭活动，并保证起居室拥有良好朝向和视觉景观，起居室在户内位置适当，可有效减少穿越，保证空间使用功能的独立性和私密性。房型平面的布置根据居民的生活习惯及气候特点，将起居室和主卧室布置在南侧，明厅、明厨，最大可能性的争取明卫。冬季最大限度地利用太阳能，夏季便于组织穿堂风，降低室内温度。住宅立面和造型力求亲切、新颖。立面采用具有现代感的立面处理方式，顶层材质不同，部分组团内部住宅考虑底层架空，给景观组织及空间布局以更大的余地。外墙材料采用新型建筑面砖及贴面材料，利用材料质感和色彩塑造典雅、美观的建筑风格。}Wu L@K
保定新一代的C区集中供热水系统由河北建新建筑集团股份有限公司、河北邢台光源太阳能有限公司、保定利能建材有限公司联合设计，该区全部采用太阳能集中供热水系统，现一期工程已交付使用并取得了良好的效果。现以C区7号楼为例，分析太阳能集中供热水系统在小区设计的情况。
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7号楼共计4个单元，136户，安装太阳能集中供热水系统可以解决各户生活热水供应问题。$Q.pS8g;MI8I
设计要求
7号楼1、2单元64户为一个运行系统；3、4单元72户为一个运行系统。以每户日均需水量按100kg计算，各系统日均产水量分别为：7号楼1、2单元6.4吨；3、4单元7.2吨。
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晴好天气以太阳能为主。辅助热源为电加热。
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供水方式为全天24小时恒温50℃供应热水。 oX$|'N:Y G
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设计依据n)k0yf"Ew+L"W"w Mx ] x
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在这个项目中的设计规范引用标准有以下几个：
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1.GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》。/@ @ ^ W/\4`n
2.GB/T4272-1992《设备及管道保温技术通则》。T Es R1GL x
3.GB/T6424-1997《太阳能集热器技术条件》。
4.GB/T93-86《工业自动化仪表工程及验收规范》。 ?j }Gd)U5{ @)Y e
5.GB5042《建筑给水排水采暖工程施工质量验收规范》。)T Y.O)Sw R.j)r
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用户所在地保定市地处我国华北中部地区，属温带季风气候区，年平均气温为12.9℃，太阳辐射量约为6200MJ（兆焦）/年m2，晴天平均日照时间为8.5小时。 [ z;T,X[ Yp]$H
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设计理念R.FM'o%R,M$cC4^
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7号楼采用整合设计原则，从项目立项到施工设计的整个过程，综合考虑该区建筑的使用工况、集热器规格及性能参数、系统配置及运行方式、使用和维修、节能与安全、经济效益等因素，均应符合工程系统的设计原则。这样的设计力求使太阳能与常规能源最佳组合，充分利用太阳能，最大限度降低运行成本，从而达到节约费用开支之目的，并在系统设计的先进性、安全性、可靠性、耐久性等方面进行了综合考虑。
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太阳能热水器的安装使用有较好的经济效益和社会效益，为该区在环保、节能、洗浴档次等方面提供一套可靠的硬件设施。这一系统设计使用寿命为15年以上。
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系统设计
太阳能热水工程主要由集热器、储热水箱、辅助热源、循环管道、自动控制、阻垢除垢、恒温供水等七部分组成。2B}^#qX([
㈠ 集热器+M `"K|pg;d#c^ `W
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1. 热负荷。7号楼1、2单元系统需水量6400kg，Q=6400kg×(50℃-15℃)×4.187=938MJ；7号楼3、4单元系统需水量7200kg，Q=7200kg×(50℃-15℃)×4.187=1055MJ。 Z#X&uQx ? qD#y9D F
2. 集热面积。太阳能热水系统的产水量与太阳辐射强度和日照时间及集热器受光面积密切相关，一年四季变化很大。因此本方案按年平均辐射量进行设计。据资料查得保定地区日平均太阳辐射量为19MJ/m2，太阳能热水系统集热效率为51%，则集热面积为：7号楼1、2单元A=938MJ/（19MJ/m2×51%）=96.8m2；7号楼3、4单元A=1055 MJ/（19MJ/m2×51%）=108.8m2。1| |GB!M$kg
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3.集热器选型及铺放安装。9SE){;z0YT-PR ] z
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⑴光源牌太阳能集热器技术参数（GY-QBJ型金属流道专利高效集热器）。真空管规格Ф47×1500mm；SUS304不锈钢内芯规格：Ф28×1450mm；单管额定产水量：7.3kg；每组集热器采光面积：有二种规格，分别为7.296m2、9.6m2；单组真空管支数：有二种规格，分别为64支、84支；每组额定产水量：有二种规格，分别为420.4kg、533.4kg。#ItX |4xc
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⑵集热器联箱。内胆用≥0.6mmSUS304/2B食品级不锈钢；外皮用≥0.5mm不锈钢；尾托架用≥0.5mm不锈钢机制成型；联箱保温用聚氨脂,闭孔率 ≥95%。 k)Ql `V u
（3)设计选型。
系统名称#f/syQmu4k_5y
采光面积
组 数
真空管数量
日产水量
备注
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7号楼1、2单元
115.2m2
12组/84支*qN^A iB1N*}6qj M
1008支k cH/G,D/V]
6.4吨^U/{7ppJ|
正常设计每支真空管日产水量为8kg，考虑到管道热损问题，该系统每支真空管日产水量按6.35kg设计
7号楼3、4单元]qs o{
131.3m2o'M&} A/~?~ `
18组/64支
1152支
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各系统集热器配置如下：
（4)集热器安装铺放
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按照7号楼的顶层采光面积，各系统集热器均安装在电梯房南部，按单组并串联方式铺放，每个系统组成一个集热器阵列，所产热水直接进入储水箱备用。
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㈡ 储热水箱
每个系统分别设计储热水箱和恒温水箱各一台，储热水箱的有效容积按照产水量进行设计，实际规格按大于有效容积的10%进行生产。恒温水箱的容积分别为2吨。水箱内胆采用1.2mm 厚的SUS304/2B进口食品级不锈钢板材，氩弧焊接技术成型，保温层采用≥70mm进口聚氨酯整体发泡,闭孔率95%；外壳采用≥0. 5mm不锈钢板拉铆工艺制作；水箱整体现场制作完成。外形美观，经久耐用，保温效果极佳。水箱支架用16#国标热镀锌槽钢焊接成型；水箱位置设在电梯房顶。
㈢ 辅助加热
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太阳能作为一种新能源，取之不尽，用之不竭，但不能解决全天候供应热水问题。阴雨天气或光照不足时，需要相应的辅助热源才能满足热水需求。利用电力作为辅助热源，每个系统用电功率平均为38.4kw，!i)\)`9~ U7z6h$d F
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㈣ 管道循环系统
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1.循环水泵：每个系统均安装中德威乐牌水泵6台，其中供水泵2台（一备一用），储热水箱和恒温水箱之间安装中德威乐牌循环泵2台（一备一用），太阳能循环泵2台（一备一用）。此品牌水泵耐高温、低噪音、低功率、寿命长。
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2.管道管件：采用国际天津HE热镀锌钢管，天津大战阀门。
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3.管道保温：为预防冬季管道冻堵，特采用三项防护措施，一是≥70mm聚氨酯管道保温，闭孔率≥95%；外皮用≥0.4mm铝板；二是加装电伴热带恒温保护。三是利用间歇循环技术。iw;Y1Ex*D{ p#C
4.电磁阀：采用浙江余姚产“永创”名牌产品。$`yKo9p hU
5.手动阀门：采用宁波产优质铜体闸阀。
㈤ 自动控制系统
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根据系统功能要求，特采用PLC控制器及远程控制系统。所有电器元件均采用国内优质产品，实现自动化智能操作，确保最佳经济运行，水温水位、进水出水、循环系统、辅助加热等工作状态，直观可见，操作人员一目了然，管理使用十分方便。每个系统安装控制系统一套，同时具备手动强制启停功能，维修更方便，功能更齐全。&P9b@_&V%_g(S+jI
㈥ 阻垢防垢N }vb g _
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在冷水进水口安装阻垢器(硅磷精)是一种经济有效的环保型产品，是由对人体有益的聚磷酸盐（牛奶、大豆中富含）和硅酸盐（矿泉水中富含）组成，能防止钙镁离子、碳酸盐垢和铁垢的形成，其中的P-P成分隔绝水中溶解氧与金属离子的反应。通过阻垢防垢，提高系统各部件的使用寿命。;LH ~.K l8fN4uw%N M
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㈦ 恒温供水系统@k:X.^)D1_ QN
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按照全天候恒温50℃供水要求，每个系统均设恒温水箱1台，无论在任何状态下，使恒温水箱的温度始终保持在50℃，偏差不超过±2℃。
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系统工作原理及运行方式 iu5\| zZ!h|
这一系统的工作总则可以用一句话概括为：定温放水+温差循环＋辅助加热+恒温供水。在这其中“定温放水、温差循环”是指由集热器底部补水，经集热器上部管道流入储水箱。当阳光把集热器的水升至设定温度时，系统开始往集热器内补水，待集热器水温低于设定值时，停止补水。如此重复，至水箱水达到最高液面时，冷水停止补水。这时转为温差循环状态。其工作方式为：当集热器的水温高于水箱底部温度8℃时（可任意调整温差），循环泵启动，系统开始循环，循环泵将水箱底部的低温水送入集热器，使集热器的高温水进入水箱，使水箱内的水继续循环增温，如此温差循环，不断升温，直到太阳辐射量逐渐降低，水箱的水温与集热器的水温接近时，循环泵停止工作。8A(V E'p.i3] _R |,`W
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使用中储水箱水位下降时，定温补水再次启动，将集热器内高出设定温度的水补入储水箱。保证将每天的太阳能量充分利用到最佳状态。;y3J+I2R{g
当太阳能系统遇到阴雨天气或冬季光照不足水温达不到洗浴温度时，控制系统将自动启动辅助加热系统，使水箱的水温达到设定温度时停止。6a B A n Z
当主水箱水温高于50℃时,在恒温水箱供水循环过程中，水温必然会下降，水温低于50℃时不启动电加热系统，而是启动大水箱与恒温水箱的热循环，始终保持供水箱50℃，从而减少用电量，大大降低运行成本。本方案设计每个系统安装恒温供水装置一套。以确保供水温度恒定一致，可彻底避免水温忽冷忽热现象的发生 高层太阳能热水系统设计是个发展方向，个案也有，推广有个过程。首先是立法问题。
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