太阳能热水器的设计方案迷你版（如何设计一个1000人用的太阳能热水系统）

前言目前，我国大力倡导环境保护和节约能源，使得太阳能技术日趋完善太阳能与建筑相结合也成为目前建筑行业发展的一大趋势，而太阳能生产厂家也越来越多地开始与建筑一体化的相关产品项目的研发太阳能热水工程集中供热系统也是大型供热水的必然趋势太阳能，双真空保温玻璃，高保温墙面等也是现在建筑行业发展节能建筑的推荐方式，我来为大家科普一下关于太阳能热水器的设计方案迷你版?下面希望有你要的答案，我们一起来看看吧!

太阳能热水器的设计方案迷你版

前言

目前，我国大力倡导环境保护和节约能源，使得太阳能技术日趋完善。太阳能与建筑相结合也成为目前建筑行业发展的一大趋势，而太阳能生产厂家也越来越多地开始与建筑一体化的相关产品项目的研发。太阳能热水工程集中供热系统也是大型供热水的必然趋势。太阳能，双真空保温玻璃，高保温墙面等也是现在建筑行业发展节能建筑的推荐方式。

然而在考虑太阳能与建筑结合的同时，必然要考虑其辅助热源，太阳能在不加辅助热源的情况下，冬季寒冷天气及夏季阴雨连绵的天气下，热水温度一般达不到用户需求。目前行业内一般根据业主的实际使用情况选用：从经济利益角度分析，推荐是用燃油锅炉作为辅助热源；从环境保护角度考虑，推荐采用电能作为辅助热源。本次设计工程项目有其特殊性，市政热水管道直接送至厂内，所以采用市政供热水系统补足。

1、太阳能热水系统概况

本案例中的该用户是一家云南的纺织厂（以下我们简称为纺织厂太阳能热水工程），其员工约1000人（也就是1000人左右的纺织厂太阳能热水工程设计用水），周围无高层遮挡建筑，日照充足。本次设计为职工住宿楼，内设两公共盥洗室，为第三层，共24个花洒淋浴设备。建筑为地上建筑三层，屋顶为平屋面，有足够的安装面积，冷水直接由市政供水。其中有市政热水管道直接供到工厂，设计考虑作为辅助热水补足。

2、气象数据

用户所在地北纬 32.3°,东经 120.3 °,为亚热带南部季风气候，年平均气温约为18~21℃，无霜期约320天，太阳辐射量约为2700MJ/年.m2，晴天平均日照时间为8.2小时。全年日照时数约2000～2800h，年均太阳辐射量为112～136kcal/cm2，具有比较丰富的太阳能资源。太阳直接辐射的利用时数秋冬季最多，每日平均近8h，而在冬季及夏季长阴雨天，太阳集热器收集到的热量不足，需要有辅助系统补热。在本方案中考虑到工厂实际情况，在太阳能热水达不到供水需求时，直接采用市政热水进储热水箱供业主使用。云南地区冷水温度按平均15℃计算。

3、选择合适的产品

目前云南市场上太阳能品牌很多，产品选择的好坏直接影响整个系统的质量。一般太阳能产品选择的原则：1、生产厂家有多年的生产经验，技术力量雄厚，有完善的服务体系；太阳能储热水箱保温性能好，内胆材质为食品级不锈钢，外形美观大方，一般选择内胆不锈钢，夹层10CM厚的岩棉保温层，外壳为彩钢板；3、集热器热效高，不渗露，强度大。4、控制设备可靠性高，使用寿命长；5、价格合理，以减少开支。

经过多方比较选择了较为经济但是质量还是不错的产品，业主主要考虑以下几点：1、选择本地云南太阳能专业生产厂家的产品，对其比较信任；2、用户距离云南太阳能生产厂家近，便于后期维护；3、云南太阳能产品得到了云南广大消费者的认可，心里有谱气。

4、太阳能热水系统简约计算

本方案按秋冬季节设计，春夏季或光照不足由市政热水系统补充，这样既节省投资，又能保证较长时间使用太阳能。

热负荷：查《建筑给排水设计规范》住宅用水最高定额为60℃热水60-100升/人，结合实际使用情况设计用水为50℃左右热水共需热水10000升（10吨），冷水按15℃计算。通过计算可知：Q A=1465.45Mj 集热面积：据资料查得云南地区按春、秋季节太阳日辐照量为17.5Mj，云南太阳能集热器效率为50%，管道损失根据《建筑给排水设计规范》取80%，则集热面积：J A=209.35M2 ，设计取210M2。

5、太阳能热水系统的选型

太阳能热水系统主要由太阳集热（管）器、水箱、支架、控制系统、管路及循环系统、辅助加热系统等组成。

太阳能工程案例分析

本次设计选用热管真空集热管，主要基于以下特点：

1）、热管传热，管内不进水，避免了因结水垢而引起水道堵塞和管内结垢影响输出功率等问题。

2）、抗冷热冲击好，运行安全可靠，避免损坏一支集热管而造成整套热水系统不能运行的问题。

3）、特殊防冻技术，在-45℃以下的严寒条件下，仍无冻坏之忧。

4）、热管式集热管热容小，启动快，热量输出快。

水箱：水箱内胆采用日本进口SUS304食品级不锈钢板，外壳为蓝色彩钢板，保温材料为100mm的高压高密度PE保温，或采用聚氨酯恒温发泡50mm。

循环水泵：进口水泵；噪音低，使用寿命长，功率可比同级水泵低3—5倍。

控制系统：实现自动化智能控制，它采用硬件控制和专用微电脑芯片技术相结合的控制方式，关键元器3 件采用进口产品，并可远程操作：1、水温、水位控制手动/自动控制；2、操作系统简单明了。 管道及保温：采用品牌PP-R 管、管件。管道保温采用30mm 厚高压发泡聚乙烯O 型保温管，外扎铝箔。

6、太阳能热水系统工作原理

本系统采用定温分区进水和温差控制循环及定温管道循环三种结合的运行方式，系统全自动运行

采用定温分区供水，是考虑不采用可以自动控制的辅助热源情况下，最大限度使用热水。这是由本公司科研人员新近研究出来的一种新的上水方式。具体是把水温水位探头分成若干区域，先定温上水到指定高度，冷水从水箱经集热器循环后回到水箱内水的温度提升，当温度达到55℃时，自动上冷水至一分段区高度，这样水箱温度一般不会低于45℃；当温度低于45℃时自动停止上水；当水位至设定满水位时，无条件停止上水。这一方式可以保证水箱内的热水在满足用户需求时最大限度使用热水。 温差控制集热循环

水箱水至设定水位后，当集热器中的水温与水箱中的水温温差升至设定值时，启动循环泵，把集热器中的高温水和水箱中的低温水循环，从而使整个水箱中的水温升高。当两者温差温差8℃，热水循环泵自动启动，当两者温差低于5℃，循环泵自动停止。

设定在用水管道底部设置一温度探头，另增加一循环泵，当管道内水温低于某一设定值时，自动启动管道循环泵，使管道内的水温提高，以保证用户一打开水龙头就是热水；当温度高某一设定值，停止管道循环。室内热水管道采用串联式，加大各支路管头损失，使各支路循环阻力相对平衡，循环泵的扬程足以克服管道阻力。

采用市政热水管道经电磁阀直接由水箱上部进入水箱，水箱内可以设置换热盘管，应业主要求考虑节约成本，本次设计未采用盘管换热，让冷热水自由交换。主市政热水管道还由人工控制，只有当太阳能水温无法满足时，向市政热水供应处购买热水，再送至储热水箱，当温度达到设定值控制电磁阀停止进热水，此时关闭集热循环功能。

7、太阳能热水系统施工细节

工程施工主要包括：工程准备、主体安装、管道/管件安装、电气控制系统安装、系统调试、现场清理、工程验收等几个主要部分。

1、工程准备包括现场勘测，确定施工方案及进度、材料进场等；

2、主体安装包括系统基础安装，水箱、集热器、支架的安装；要在保证不破坏屋面结构及防水层的前提下完成。其中水箱基础也是整个施工的重中之重，要考虑即能满足承重需求又能节省材料的需求，首先要确定水箱位置，一般保持与四周不小于1. 5m距离，与顶面保持不小于0.5 m的距离。其次选择水箱基础用料，工字钢、槽钢的选用根据型钢表选择，然后要对工字梁强度较核，最终选择合适的型钢，工字钢、槽钢基础与地面接触的两端一般推荐采用扁铁承重，具体型号可以根据实际需要选择。支架的安装要保证所有集热器均在一水平面上，可以采用水平水柱校准，以保证压力平衡，同时应安装卸压阀。集热器的倾斜角及间距按《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T 18713-2002的第5.8的规定安装。

3、管道、管件安装，应按照设计图纸安装，在保证可靠实用的前提下，尽量做到美观，要充分考虑与屋面的结合，其中集热器循环管道应有0.3%-0.5%的倾斜度。系统保温应根据《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T 18713-2002的第5.11的规定实施。安装管道安装完毕后要按照《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》

GB50242-2002第6.2的规定试压。

4、电气控制系统安装，电源线与设计相符，管线走向整齐合理，安装完毕后应有靠接地，应有相应的避雷措施，可以采用等电位法，与屋面避雷网可靠连接，也可以采用专用避雷器件，本次设计选用前者。

5、系统调试，满足整个系统设计要求，且正常运营一周后方可验收。

工程项目的实施是整个工程的核心，要制定相应的施工管理规范，统筹兼顾，安全第一的原则，保质保量顺利完成施工。

8、系统功能及特点

太阳能利用率高，反复利用太阳能较小幅度提高少量水的水温，比一般方式产热快，热水利用率高；

投资费用小，除设备一次性投资费用及意外维护费用外，节约人员等开支，不需花费额外费用；

系统设备仅需正常220V电源电压，不存在强电、易燃、易爆、中毒等危险，从根本上实现水电分离，整个系统安全可靠；

系统能源供给几乎全部来自太阳能，而太阳能为绿色能源，不会产生任何污染。符合国家环保政策，为业主提供良好舒适的环境。

系统除辅助市政热水人工控制外，全部采用智能控制，系统全自动运行，其高可靠性及自动化程度远远优于常规热水系统。

由于采用热管集热管，不会出现暴管现象，系统基本无须维护，系统使用寿命长，在正常情况下，理论使用寿命可达15年。

10、太阳能热水系统案例总结

太阳能热水系统装置基本都是放置于建筑物上，所以不仅要有适合与建筑结合的太阳能热水系统形式，而且还应做到与建筑同步设计、同步施工、同步验收，从而实现太阳能热水装置与建筑的完美结合。该热水工程完工后，系统运行正常，受到厂家的好评，不仅给厂家建筑增加特色，也为该纺织厂在工业园区创造良好的门面效应，成为本工业园区太阳能热水工程样板，每次有相应的客户等都会带领他们去参观该纺织厂太阳能热水工程！

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