分析別墅太陽能熱水系統(tǒng)案例

1項(xiàng)目概括 　　濰坊市地處于北溫帶季風(fēng)區(qū)，背陸面海，屬暖溫帶季風(fēng)型半濕潤性氣候。四季特點(diǎn)為：冬冷夏熱，四季分明；春季風(fēng)多雨少；夏季炎熱多雨，溫高濕大；秋季天高氣爽，晚秋多干旱；冬季干冷，寒風(fēng)頻吹。 　　左岸綠洲項(xiàng)目為清華陽光在山東濰坊壽光的獨(dú)棟別墅，每戶安裝一套太陽能熱水系統(tǒng)（500L），每天為用戶提供恒溫的高品質(zhì)生活熱水。該建筑屋面均為坡屋頂，有充足的安裝面積，設(shè)計(jì)每戶安裝平板型管式集熱器，配置一臺(tái)不銹鋼內(nèi)膽承壓水箱，電輔助加熱配合使用。獨(dú)棟別墅如圖1所示 圖1獨(dú)棟別墅 　　2設(shè)計(jì)理念 　　該太陽能熱水系統(tǒng)由集熱系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、管路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)四個(gè)部分組成。管路系統(tǒng)包括熱量交換的集熱循環(huán)換熱管路和提供生活熱水的冷熱水管路。循環(huán)管路中的主要配件（循環(huán)管路、平板PS25-80循環(huán)泵、安全閥、組合四通閥、耐溫三通閥、膨脹罐等）；冷熱水管路中的減壓閥、安全閥、單向閥等由公司提供，其它部分自備?？刂葡到y(tǒng)由高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，含一個(gè)測溫探頭，控制器已經(jīng)安裝在水箱上。 　　3公式計(jì)算 　　3.1冷、熱水設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù) 　　冬季平均地下水溫10℃，其他季節(jié)平均地下水溫15℃ 　　3.2設(shè)備選型計(jì)算 　　生活熱水負(fù)荷按照100L/日，計(jì)算集熱面積： 　　日需求生活熱水量：V=100L/天。設(shè)自來水溫度按年均15℃計(jì)算，熱水溫度設(shè)計(jì)為55℃，則每天的熱水熱負(fù)荷為： 　　備注：太陽能集熱器集熱面積1.68m2/每塊、配用500L水箱，需要集熱器5塊。 　　由表1 數(shù)據(jù)得出每年1月、11月、12月太陽能集熱能滿足70%以上熱水能量，其他月份每日產(chǎn)出55℃熱水在500L以上。太陽能集熱器熱量如表1所示。 　　3.3控制系統(tǒng) 　　采用太陽能智能控制器特有的水箱控制器一體設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)美觀大方、系統(tǒng)全自動(dòng)智能運(yùn)行。 　　3.4輔助能源 　　輔助能源采用電加熱器，在太陽能資源不足的情況下采用電能補(bǔ)充。 　　4設(shè)計(jì)參數(shù) 　　4.1全玻璃真空管太陽集熱器 　　對(duì)于選用的全玻璃真空太陽集熱管檢驗(yàn)報(bào)告摘錄（見表2）。 　　系統(tǒng)集熱部分使用平板型管集熱器，使用5 塊模塊化集熱器，平板JPT-II 型每塊集熱器集熱面積為2.0m2。 　　4.2承壓儲(chǔ)熱水箱 　　貯熱水箱耐壓0.6MPa以上，水箱采用落地立式放置，材料有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度，具有耐腐蝕性，抗氧化能力。水箱保溫材料為不低于50mm 厚的無氟聚氨酯整體發(fā)泡。水箱配備排污檢查裝置。外殼鋼板須經(jīng)過靜電噴粉處理，具有耐腐蝕特點(diǎn)。 　　4.3集熱系統(tǒng)循環(huán)管路 　　集熱系統(tǒng)循環(huán)管路使用薄壁紫銅管，規(guī)格DN20×0.9mm，紫銅管之間由連接擴(kuò)孔連接，是紫銅管之間連接最安全的方式之一，其連接強(qiáng)度高、嚴(yán)密性好，紫銅管和其他配件之間的連接使用卡套式密封、麻繩鉛油螺紋密封兩種方式，集熱系統(tǒng)循環(huán)管路最大工作壓力為5bar，試驗(yàn)壓力：6bar保壓24小時(shí)系統(tǒng)無滲漏，壓力無變化。循環(huán)管路使用30mm厚聚氨酯保溫。 　　4.4電輔助加熱 　　電加熱棒功率2kW，水箱上安裝兩個(gè)電加熱棒，在太陽不足時(shí)由控制器自動(dòng)啟動(dòng)。 　　4.5循環(huán)泵 　　集熱系統(tǒng)循環(huán)管路和熱水循環(huán)管路循環(huán)泵均使用知名品牌屏蔽循環(huán)泵，具有低能耗、低噪音、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，液體溫度-25℃~110℃，系統(tǒng)壓力最大為10bar，泵殼材料鑄鐵，產(chǎn)地進(jìn)口。 　　4.6循環(huán)系統(tǒng) 　　循環(huán)系統(tǒng)使用防凍液和純凈水的以一定比例混合作為換熱工質(zhì)，在該系統(tǒng)中使用防凍液和純凈水的配比為防凍液：水＝1：2，冰點(diǎn)為-31℃。循環(huán)系統(tǒng)使用30L膨脹罐和5bar安全閥防過壓。 　　4.7控制系統(tǒng) 　　根據(jù)系統(tǒng)要求單獨(dú)設(shè)計(jì)控制器，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，控制簡單、人性化。主要功能如下： 　　1.液晶顯示屏，可顯示水溫、定時(shí)電加熱時(shí)間、設(shè)定溫度、系統(tǒng)時(shí)鐘等設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。 　　2.自動(dòng)溫差循環(huán)，將集熱器吸收太陽能產(chǎn)生的熱量貯存在水箱內(nèi)。 　　3.自動(dòng)光電互補(bǔ)，滿足用水的需求。 　　4.系統(tǒng)滿水箱循環(huán)，自動(dòng)上水，并在冷水管路裝有減壓閥、單向閥和安全閥，保證系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。 　　5.可設(shè)定電加熱棒的定時(shí)加熱時(shí)間和加熱溫度，當(dāng)天氣條件不好時(shí)，到達(dá)設(shè)定時(shí)間水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，電加熱自動(dòng)啟動(dòng)，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，電加熱自動(dòng)關(guān)閉。 　　6.可設(shè)置循環(huán)加熱，保證隨時(shí)使用熱水。 　　7.可進(jìn)行手動(dòng)電加熱。 　　8.系統(tǒng)和水箱的過熱保護(hù)、過壓保護(hù)。 　　9.輔助電加熱防干燒保護(hù)。 　　10.熱水系統(tǒng)故障自動(dòng)檢測，故障報(bào)警顯示。 　　11.主衛(wèi)生間內(nèi)設(shè)有智能控制器，方便使用。 　　12.其他各管件使用國標(biāo)黃銅管件或根據(jù)系統(tǒng)要求定制配件。 　　5經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析 　　5.1與電熱水器的對(duì)比計(jì)算 　　該別墅分體太陽能熱水器日產(chǎn)50℃熱水500kg，取進(jìn)水溫度為15℃，則每天吸收太陽能83.5MJ，折合成電能23.2kW.h?？紤]到電熱轉(zhuǎn)換效率為98%，則相當(dāng)于23.7kW.h。以本地電價(jià)0.62元／kW.h計(jì)算，日節(jié)約電費(fèi)14.7元。該太陽能熱水器每年比電熱水器節(jié)省費(fèi)用5365元，4年可全部收回投資。 　　5.2與燃?xì)鉄崴?/strong>的對(duì)比計(jì)算 　　以通常家用的液化石油氣為例，每鋼瓶15kg，熱值約42MJ／kg，議價(jià)90元/瓶?？紤]到液化石油氣的燃燒效率及排氣熱損失，取熱量轉(zhuǎn)換效率為70%，則83.5MJ熱量要燃燒2.84kg液化石油氣才能獲得，折合燃料費(fèi)用3.0元。該太陽能熱水器每年可節(jié)約燃?xì)赓M(fèi)用3109.95元，5年可全部收回投資。 　　5.3與洗浴收費(fèi)的對(duì)比計(jì)算 　　按每人每次淋浴用熱水50kg計(jì)算，別墅分體太陽能熱水器日產(chǎn)50℃熱水可供10人洗浴。以本地淋浴最低價(jià)2元/（人.次）計(jì)算，每天可產(chǎn)生效益20元，年產(chǎn)生效益7300元。3年之內(nèi)不僅可收回該太陽能熱水器的全部投資，并可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。（北京清華陽光能源開發(fā)有限公司張理靜、葛志強(qiáng)）