【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 內(nèi)膽材質(zhì)外殼材質(zhì)保溫層材質(zhì)支架材質(zhì)水箱容積水箱外形尺寸SLU1500/165848316不銹鋼鍍鋅板聚氨酯鋁合金300Φ64216001）集熱器的方向 太陽(yáng)能集熱器的最佳布置方位是朝向正南，根據(jù)本設(shè)計(jì)建筑實(shí)際情況，也采用正南方向布置。 2）集熱器的安裝方位與傾角 全年使用的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，集熱器的安裝傾角應(yīng)等于當(dāng)?shù)鼐暥取楸ＷC系統(tǒng)冬季的使用效果，本設(shè)計(jì)采用 安裝傾角=當(dāng)?shù)鼐暥?10176。安裝傾角誤差一般不超過(guò)177。3176。 3）集熱器前后排間距 由于地球繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，本身又在不停地自轉(zhuǎn)，且地球繞太陽(yáng)的軌道式橢圓形的，因此太陽(yáng)相對(duì)地球的方位始終都在變化的，為保證太陽(yáng)對(duì)集熱器的輻射量，在集熱器平行安裝中，要在它們之間留下一定的空間，因此我們需要計(jì)算前后排之間的距離。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) Smax=Hcoths=cot（?φ） （41）Smin=Hcoths=cot（90?φ） （42）φ當(dāng)?shù)鼐暥?2176。03′。如圖43圖43 集熱器安裝間距示意圖4集熱器組連接設(shè)計(jì)集熱器組的連接方式有三種。①串聯(lián) 一臺(tái)集熱器的出口與另一臺(tái)集熱器的入口相連。②并聯(lián) 一臺(tái)集熱器的出、入口分別與另一臺(tái)集熱器的出、如口相連。 ③混聯(lián) 若干集熱器并聯(lián)，各并聯(lián)集熱器組之間再串聯(lián)，成為并串聯(lián)；或若干集熱器串聯(lián)，各串聯(lián)集熱器組之間再并聯(lián)，稱(chēng)為串并聯(lián)。自然循環(huán)系統(tǒng)，因熱虹吸壓頭較小，所以一般都采用阻力較小的集熱器組并聯(lián)方式。為防止流量分配不均，一般一組集熱器面積不超過(guò)30m2。強(qiáng)制循環(huán)式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，因采用水泵進(jìn)行循環(huán)，壓頭較大，可根據(jù)系統(tǒng)布置，靈活采用串并聯(lián)或并串聯(lián)的連接方式。設(shè)計(jì)中要根據(jù)場(chǎng)地靈活應(yīng)用。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況設(shè)計(jì)連接方式如圖44圖44 集熱器排列示意圖5）集熱器基礎(chǔ)為防止大風(fēng)天氣集熱器損壞，集熱器要固定在地面上，為了防止破壞防水層，要在屋頂制作水泥基礎(chǔ)。 水泥基礎(chǔ)的制作是通過(guò)加長(zhǎng)的膨脹螺栓和結(jié)構(gòu)層相連的基礎(chǔ)施工方法，先在屋面上要安裝基礎(chǔ)的位置上打孔，該孔一定要穿透各種防護(hù)層并直接和結(jié)構(gòu)層連通，清理出鉆孔內(nèi)的雜質(zhì)后，往鉆孔內(nèi)灌入密封膏，同時(shí)插入加長(zhǎng)膨脹螺栓，擰緊膨脹螺栓。把出屋面的膨脹螺栓做支撐鋼筋加以圈鋼筋后澆筑混凝土基礎(chǔ)；混凝土標(biāo)號(hào)不應(yīng)該低于C20。.圖45 水泥基礎(chǔ)制作圖46 水泥基礎(chǔ)布置圖在設(shè)計(jì)水箱形狀時(shí)要考慮安裝位置和檢修通道的問(wèn)題，水箱的入孔應(yīng)設(shè)計(jì)在便于維修人員進(jìn)出的位置；支架和保護(hù)材料應(yīng)具有良好的強(qiáng)度和耐腐蝕性，內(nèi)膽材料也應(yīng)有良好的耐腐蝕性，不得含有妨害人身健康的重金屬和各種有害物質(zhì)；目前常用的水箱內(nèi)膽材質(zhì)有不銹鋼，碳鋼搪瓷和碳鋼襯塑等形式，又以不銹鋼(Q235A)內(nèi)膽應(yīng)用最廣。為了在陰、雨、雪天氣，沒(méi)有太陽(yáng)輻照時(shí)，要在安裝輔助能源系統(tǒng)提供制造熱水所需的能量，因此輔助能源的總量必須大于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的總能兩需求。對(duì)于連續(xù)供水系統(tǒng)，如果使用電能，還要考慮是否實(shí)施峰谷電價(jià)，若實(shí)施了峰谷電價(jià)，就要考慮適當(dāng)增加輔助能源功率，以便最大限度利用低谷電來(lái)降低成本。目前常見(jiàn)的輔助能源加熱形式有：內(nèi)置式電加熱器，電鍋爐、燃?xì)忮仩t、燃油鍋爐和燃煤鍋爐。除內(nèi)置電加熱器外，其他輔助熱源都要另外提供場(chǎng)地，對(duì)場(chǎng)地要求也比較嚴(yán)格，不適于安裝在宿舍樓，故本設(shè)計(jì)選擇內(nèi)置電加熱器。水箱同樣需要制作混凝土基礎(chǔ)，制作方法同集熱器基礎(chǔ)制作。 室外保溫層設(shè)計(jì)首先以“因地制宜，就地取材”的原則選取材料，常用的保溫材料有硬脂聚氨酯泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯泡沫塑料、巖棉等，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，以上各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)可分別取λ=0．035W／(m℃)=O．126(kJ／hm℃)，λ=0．041W／(m‘℃)=0．1476(kJ／hm℃)，λ=0．047W／(m℃)=0．1692(kJ／hm℃)，λ=0．052W／(m℃)=0．1872(kJ／hm℃)。 表42 不同材料保溫層厚度 mm材料管徑聚氨酯聚苯乙烯聚乙烯巖棉25242936434025303643502530364380353540501003535405012550405050聚乙烯保溫管是一種化學(xué)交聯(lián)獨(dú)立氣泡聚乙烯高發(fā)泡體，它采用先進(jìn)的發(fā)泡技術(shù)，把聚烯烴經(jīng)過(guò)化學(xué)架橋和高倍率發(fā)泡（二次發(fā)泡）得到，具有相當(dāng)微細(xì)的完全獨(dú)立氣泡結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于熱水器管路的外層保溫。聚乙烯保溫管具有如下特性：，在?170℃條件下，物性不變化，空氣對(duì)流小，傳熱系數(shù)較小。：PEF經(jīng)過(guò)特殊處理，具有難燃性。：PEF泡孔微細(xì)，本體柔軟，可以任意剪切、貼合，施工過(guò)程對(duì)人體和環(huán)境無(wú)危害。保溫層口度參照表42. 室內(nèi)管網(wǎng)設(shè)計(jì)集中供應(yīng)熱水范圍較大，熱水集中制備，用管道輸送到各用水點(diǎn)，為了達(dá)到即開(kāi)即有熱水的目的，設(shè)置了管道回水循環(huán)管路。宿舍樓背面宿舍和正面宿舍結(jié)構(gòu)相同，管網(wǎng)設(shè)計(jì)相同。 根據(jù)實(shí)際情況，選擇上行下給供水方式。如示意圖47。圖47給水管網(wǎng)示意圖 管材與泵管件管道采用國(guó)標(biāo)熱鍍鋅管，國(guó)標(biāo)熱鍍鋅管滿(mǎn)足集熱系統(tǒng)的耐熱、防腐要求，且施工效果規(guī)整美觀；配件為國(guó)標(biāo)熱鍍鋅件，采用國(guó)標(biāo)熱鍍鋅配件，可消除配件夾層氣孔及砂眼現(xiàn)象，杜絕了本體滲漏情況發(fā)生。系統(tǒng)水泵選型原則①．在滿(mǎn)足揚(yáng)程和流量要求的情況下，應(yīng)選擇功率較小的泵 。②．本設(shè)計(jì)為強(qiáng)迫循環(huán)系統(tǒng)，水溫≧50℃，應(yīng)選擇耐熱泵。 ③. 水泵的流量、揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)給水系統(tǒng)所需的流量、壓力確定。由流量揚(yáng)程查水泵性能表即可確定其型號(hào)。 控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)主要功能：1水位、水溫實(shí)時(shí)顯示；2水位、水溫設(shè)置；3自動(dòng)上水、手動(dòng)上水；4自動(dòng)電加熱或手動(dòng)電加熱；5自動(dòng)或手動(dòng)溫差循環(huán)、防凍循環(huán)和定溫循環(huán)；6異常報(bào)警；7恒溫出水；8防干燒。控制過(guò)程： ① 自動(dòng)上水 集熱水箱上水通過(guò)水位探測(cè)器控制，保證水箱常滿(mǎn)；當(dāng)集熱水箱水位下降一個(gè)水位時(shí)，若T1≥20℃ ，則水泵P4啟動(dòng)，把冷水打入集熱器，把集熱器中的溫水頂入集熱水箱；當(dāng)T120℃ 時(shí)則打開(kāi)電磁閥，讓冷水直接進(jìn)入集熱水箱；集熱水箱和恒溫水箱在低4個(gè)水位連通，兩個(gè)水箱最高水位高度一致，使恒溫水箱和保溫水箱水位一致。 ② 溫差循環(huán) 當(dāng)集熱器的溫度T1高于保溫水箱溫度T2時(shí)，達(dá)到控制系統(tǒng)設(shè)定的啟動(dòng)溫差時(shí)（T1T2≥△10℃），控制系統(tǒng)控制循環(huán)泵啟動(dòng)，集熱水箱中的低溫水進(jìn)入到聯(lián)集管集熱器中，集熱器中的相對(duì)高溫水被頂回集熱水箱，使集熱水箱中的水溫升高，當(dāng)二者的差值降到系統(tǒng)設(shè)定的停止溫差時(shí)（T1T2≤△3℃），循環(huán)泵停止運(yùn)行，如此反復(fù)進(jìn)行，將熱量傳遞到水箱，時(shí)集熱水箱中的水不斷升高；當(dāng)集熱水箱中的溫度T2高于恒溫水箱的溫度T3并達(dá)到10℃時(shí)，循環(huán)泵P2啟動(dòng)，當(dāng)二者的差值降到系統(tǒng)設(shè)定的停止溫差時(shí)（ΔT=3℃），循環(huán)泵停止運(yùn)行。 ③ 管路循環(huán) 采用定溫循環(huán)時(shí)，在室內(nèi)熱水回水管路適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b溫度探頭和循環(huán)泵，設(shè)置一個(gè)溫度范圍來(lái)控制泵的運(yùn)行，當(dāng)探測(cè)點(diǎn)的溫度T4低于設(shè)定溫度（35℃）時(shí)，啟動(dòng)管路循環(huán)泵。將管路中的低溫水打入恒溫水箱，同時(shí)恒溫水箱中的高溫水進(jìn)入管道，當(dāng)探測(cè)頭的溫度達(dá)到設(shè)定值（45℃）時(shí)停止循環(huán)泵。 ④ 恒溫控制（自動(dòng)電加熱） 恒溫水箱中安裝電熱管，當(dāng)探測(cè)到恒溫水箱中的水的溫度低于設(shè)定溫度的時(shí)候（40℃），啟動(dòng)電加熱管，達(dá)到設(shè)定溫度（45℃）后，加熱停止。 ⑤ 防凍電熱 冬季，當(dāng)集熱水箱內(nèi)的溫度T2低于10℃時(shí)，電加熱啟動(dòng)，當(dāng)達(dá)到15℃時(shí)，電熱停止。 ⑥ 防凍循環(huán) 室外管道在寒冷的冬天可能被凍壞，因此必須有防凍循環(huán)功能。當(dāng)集熱器安裝的溫度探頭探測(cè)到溫度T5≤5℃時(shí)，啟動(dòng)循環(huán)泵，將保溫水箱中的熱水打入集熱器，防止管路凍壞。當(dāng)T5≥10℃時(shí)，停止循環(huán)。第五章 系統(tǒng)計(jì)算. 工程概況本工程為南京市南京工業(yè)大學(xué)南苑2棟學(xué)生宿舍，宿舍坐北朝南共5層，共有40間宿舍。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是建筑維護(hù)結(jié)構(gòu)耗熱量的計(jì)算，采暖系統(tǒng)以及熱水系統(tǒng)方案的選擇與確定，散熱器的選擇，太陽(yáng)能集熱器面積和蓄熱器容積的計(jì)算以及水力計(jì)算。本課題主要來(lái)源于建筑節(jié)能實(shí)際應(yīng)用性項(xiàng)目，具有極高的實(shí)用價(jià)值。該工程采用機(jī)械循環(huán)上供下回雙管順流式太陽(yáng)能熱水供暖系統(tǒng)。. 設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)[1] 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ 1987 [2] 通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)制圖標(biāo)準(zhǔn)GJ11488 [3] 《太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝及工程驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》GB/T187132002 [4] GB/T170491997 全玻璃真空集熱器 [5] GBJ1588 建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范. 設(shè)計(jì)參數(shù)用水情況：宿舍全天24小時(shí)用水，共30個(gè)淋浴，水箱熱水設(shè)計(jì)使用溫度45℃。需要管道循環(huán)，不需要管道增壓。緯度：東經(jīng): 118176。4639。 北緯: 32176。0339。氣象資料: 1）.基礎(chǔ)水溫，使用地下水，由表查得15℃；表51 冷水溫度表分區(qū)地區(qū)地面水溫度地下水溫度第一分區(qū)黑龍江、吉林、內(nèi)蒙古的全部，河北、山西、陜西偏北部分，寧夏偏東部分 46~10第二分區(qū)北京、天津、山東全部，河北、山西、陜西的大部分，河南北部，甘肅、遼寧、寧夏的南部，青海偏東和江蘇偏北一小部分 410~15第三分區(qū)上海、浙江全部，江西、安徽、江蘇的大部分，福建北部，湖南、湖北東部，河南南部 515~20第四分區(qū)廣東、臺(tái)灣全部，廣西大部分，福建、云南南部 10~1520第五分區(qū)貴州全部，四川、云南大部分，湖南、湖北西部，陜西和甘肅秦嶺以南地區(qū)，廣西偏北一小部分 715~202）.全年太陽(yáng)輻照情況；根據(jù)國(guó)家氣象中心提供的2001年全國(guó)各地水平地面日均和年總輻射數(shù)據(jù)（單位MJ∕m2），因?yàn)槟暇┕I(yè)大學(xué)沒(méi)有氣象觀測(cè)站，所以我們選取南京站作為參考（東經(jīng):118176。4639。 北緯:32176。0339。 .,區(qū)站號(hào)57083）太陽(yáng)輻照量情況如下：表52 輻照量表月份輻照量1月2月3月4月5月6月7月8月9月10月11月12月日均MJ∕m2年總MJ∕m2因?yàn)槟暇┕I(yè)大學(xué)沒(méi)有氣象觀測(cè)站，所以我們選距離最近的南京觀測(cè)站作為參考，如果因此和當(dāng)?shù)貙?shí)際情況出入較大，不能夠作為“設(shè)計(jì)問(wèn)題”的依據(jù)。. 計(jì)算校核 熱水需求量計(jì)算每人每天60L，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范中關(guān)于熱水供應(yīng)定額的規(guī)定 熱水總需求量為：40460=9600L 傾斜面上的太陽(yáng)總輻照度為獲取更多的太陽(yáng)熱量，集熱器的安裝有一定得傾角，由于氣象資料給出的是水平面上的太陽(yáng)輻照量，在設(shè)計(jì)時(shí)必須把水平面上得太陽(yáng)輻照量轉(zhuǎn)換成等于集熱器安裝請(qǐng)教的傾斜面上的太陽(yáng)輻照量。 傾斜表面上的太陽(yáng)總輻照度Iθ由三部分組成：直射輻射輻照度ID?θ、散射輻射輻照度Id?θ和地面反射輻射輻照度IR?θ ，即Iθ=ID?θ+Id?θ+IR?θ （51）⑴斜面上的直射輻射服照度ID?θ ID?θ可通過(guò)逐時(shí)計(jì)算準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)從水平面到傾斜面的轉(zhuǎn)換，圖21 表示了傾斜面上和水平面上直射輻射的關(guān)系。圖51 傾斜面上與水平面上直射輻射的關(guān)系水平面上的直射輻射輻照度： IDH = IDN sinαs （52）斜面上的直射輻射輻照度：