方
案
书
设计单位:
编 号：
设计日期：
设计依据和设计标准
一、工程概况
乌鲁木齐某大楼，楼高2层。拟采用太阳能系统供应生活用水。太阳能集热器安装在屋顶， 二、用水要求
1、用水量要求：根据甲方要求，用水量按30吨/天计。
2、水温要求：用水温度为50℃。
三、气象资料
1、基础水温（按春秋季平均基础水温）：15℃
月份 辐照量 | 1月 | 2月直流系统绝缘监测装置 | 3月 | 4月 | 5月 | 6月 | 7月 | 8月 | 9月颗粒冷却塔 | 10月 | 11月 | 12月 |
日均 | 5.315 | 7.984 | 11.929 | 17.666 | 21.371 | 22.496 | 22.038 | 20.262 | 16.206 | 11.062 | 6.104 | 4.174 |
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zssi2、根据国家气象中心提供的全国各地总辐射数据（单位MJ/m2），日照（
纬度43°47′，经度87°37′，高度917.9m）取乌鲁木齐观测站的太阳辐照量数据，情况如下：
（摘自：《民用建筑太阳热水系统工程技术手册》）
晴好天气平均太阳辐照量为13884 KJ/㎡。
四、国家及行业相关标准
1、GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》
2、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》
3、GB/T17581-1998快开阀芯《真空管太阳集热器》
4、GBJ17-88 《钢结构设计规范》
5、GBJ9-87 《建筑载荷规范》
6、NY/T343-1998《家用太阳热水器技术条件》
8、GB4706.1-1998《家用和类似用途电器的安全通用要求》
9、GB/T12936-1991《太阳能热利用术语》
10、《家用太阳热水系统热性能试验方法》
系统运行原理及说明
一、集热面积计算：
（式—1）
式中：——系统采光面积，㎡；
——日均用水量，取30000L；
——保温水箱内水的终止温度，50℃；
——水的定压比热容，4.18 KJ/（㎏·℃）；
—— 水的初始温度，15℃；
——集热器受热面上年均日辐照量，13884KJ/㎡；
——太阳能保证率，取60％；
——集热器全日集热效率，国标经验值取0.45～0.55，根据我们的试验数据取值为0.5。
——管路及储水箱热损失率，无量纲；国标经验值取0.15～0.25，此处取0.2。
代入式—1中，得出：AC =542.83㎡
我公司每组海尔QB-WF-6.5/48(A)-DH联集管集热器集热面积达6.5㎡，结合楼顶安装面积，采用84组海尔QB-WF-6.5/48(A)-DH联集管集热器，总集热面积546㎡。
84组集热器在不同季节能产生的50℃热水如下表：
季节 | 春 | 夏 | 秋 | 冬 |
平均辐照量KJ(㎡·d) | 12530 | 21970 | 15840 | 5200 |
产出热水T | 27 | hunt-07947.7 | 34.4 | 11 |
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二、太阳能系统组成及运行原理
本太阳能热水系统主要由太阳能集热器、保温水箱、水泵、电辅助加热系统、管路防冻系统、控制系统，避雷系统和相应管路构成。
1、 太阳能系统运行原理
定温放水：
太阳能热水系统以太阳能集热器作为热源吸收太阳光将集热器内的水加热，在集热器中设有温度传感器，在保温水箱中设有液位、温度传感器。当保温水箱水位低于设定水位时集热器内的水温达到30℃时（可设定），自来水管上的电磁阀开启，自来水进入集热器内将集热器内的热水顶入保温水箱。当保温水箱水位处于满水位时，关闭电磁阀停止上水。
温差循环：
当保温水箱处于满水位时，系统进入温差循环方式。当集热器的水温高于保温水箱中的水温10℃时（可设定），循环水泵启动，将保温水箱中的水打入集热器，将集热器的热水顶
出，流回至水箱，完成一次循环；当集热器的水温与保温水箱温度差≤3℃时，循环水泵停止运转。集热器的水接受阳光继续加热，等达到温度相差10℃时再次循环。太阳能热水系统就是通过这种周而复始的温差循环系统不断的把保温水箱的水加热，从而达到储存太阳能能量的目的。
2、 电辅助加热系统
由于太阳能集热器受太阳光照的影响剧烈，在阴雨天气太阳光照不足时，就不能提供满足需要的洗浴用热水，为了保证玻璃砖墙24小时洗浴用热水的供应就必须有辅助能源系统，本设计采用电辅助加热系统。
保温水箱中设有温度探测传感器用来检测保温水箱中的水温，当水温达到45℃时，电辅助加热启动，将保温水箱中的水加热，加热到设定温度50℃时，电辅助加热自动停止。以保证最大限度使用太阳能，同时保证全天候满足洗浴用热水需求。
为了避免干烧现象，当保温水箱中的水位降至最低保护水位时，同时系统达不到定温放水条件时，系统自动向保温水箱补入冷水，补至设定水位时自动停止。
3、 管路防冻系统
由于乌鲁木齐地区冬季气温较低，管路防冻是太阳能热水系统的重要部分。为此设计了管路冬季自动保护系统，本系统的管路保温采用双层保温，第一层采用30mm岩棉保温，第二层采用10mm岩棉保温，外缠玻璃纤维布涂防水防火涂料，内置电伴热带，在冬季环境温度低于0℃时自动启动，每隔2小时自动对管路加热一次，保证管路不会冻结，保证冬季正常热水供应。
4、 变频恒压系统
由于用水点较多，若完全采用纯水泵供水，会造成起点端和终端水压不一致，影响洗浴用热水的舒适性，而且水泵工作强度大，容易引起管路漏水和水泵的损坏。
安装变频恒压供水系统可以使管路内的压力任何一点都均衡，当洗浴点减少、用水量小时，随着管路压力达到设定压力，水泵转速降低节约电能减少水泵磨损提高水泵使用年限。当淋浴人多用水量多时，水泵转速加快，使浴室任何用水点都得到设定的热水水压，提高整个系统用水舒适性同时节约能耗，有效地延长水泵供水管路的使用年限。
5、 防雷系统
由于系统整体为钢结构，是良好的导体，将钢架与建筑原有避雷系统连接。太阳能热水系统的防雷采用等电位法，即：支架的焊接长度不应小于圆钢直径的6倍，用不小于φ12的镀锌圆钢作防雷引下线与屋顶避雷系统做可靠连接；将系统中水管与水管、水管与水箱间的连接处用不小于φ12的镀锌圆钢跨接后相焊接，焊接长度不小于圆钢直径的6倍，再与房屋天面避雷网做可靠连接。
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