分析别墅太阳能热水系统案例

1项目概括 　　潍坊市地处于北温带季风区，背陆面海，属暖温带季风型半湿润性气候。四季特点为：冬冷夏热，四季分明；春季风多雨少；夏季炎热多雨，温高湿大；秋季天高气爽，晚秋多干旱；冬季干冷，寒风频吹。 　　左岸绿洲项目为清华阳光在山东潍坊寿光的独栋别墅，每户安装一套太阳能热水系统（500L），每天为用户提供恒温的高品质生活热水。该建筑屋面均为坡屋顶，有充足的安装面积，设计每户安装平板型管式集热器，配置一台不锈钢内胆承压水箱，电辅助加热配合使用。独栋别墅如图1所示 图1独栋别墅 　　2设计理念 　　该太阳能热水系统由集热系统、储热系统、管路系统、控制系统四个部分组成。管路系统包括热量交换的集热循环换热管路和提供生活热水的冷热水管路。循环管路中的主要配件（循环管路、平板PS25-80循环泵、安全阀、组合四通阀、耐温三通阀、膨胀罐等）；冷热水管路中的减压阀、安全阀、单向阀等由公司提供，其它部分自备。控制系统由高性能计算机系统构成，含一个测温探头，控制器已经安装在水箱上。 　　3公式计算 　　3.1冷、热水设计计算参数 　　冬季平均地下水温10℃，其他季节平均地下水温15℃ 　　3.2设备选型计算 　　生活热水负荷按照100L/日，计算集热面积： 　　日需求生活热水量：V=100L/天。设自来水温度按年均15℃计算，热水温度设计为55℃，则每天的热水热负荷为： 　　备注：太阳能集热器集热面积1.68m2/每块、配用500L水箱，需要集热器5块。 　　由表1 数据得出每年1月、11月、12月太阳能集热能满足70%以上热水能量，其他月份每日产出55℃热水在500L以上。太阳能集热器热量如表1所示。 　　3.3控制系统 　　采用太阳能智能控制器特有的水箱控制器一体设计，实现美观大方、系统全自动智能运行。 　　3.4辅助能源 　　辅助能源采用电加热器，在太阳能资源不足的情况下采用电能补充。 　　4设计参数 　　4.1全玻璃真空管太阳集热器 　　对于选用的全玻璃真空太阳集热管检验报告摘录（见表2）。 　　系统集热部分使用平板型管集热器，使用5 块模块化集热器，平板JPT-II 型每块集热器集热面积为2.0m2。 　　4.2承压储热水箱 　　贮热水箱耐压0.6MPa以上，水箱采用落地立式放置，材料有较强的机械强度，具有耐腐蚀性，抗氧化能力。水箱保温材料为不低于50mm 厚的无氟聚氨酯整体发泡。水箱配备排污检查装置。外壳钢板须经过静电喷粉处理，具有耐腐蚀特点。 　　4.3集热系统循环管路 　　集热系统循环管路使用薄壁紫铜管，规格DN20×0.9mm，紫铜管之间由连接扩孔连接，是紫铜管之间连接最安全的方式之一，其连接强度高、严密性好，紫铜管和其他配件之间的连接使用卡套式密封、麻绳铅油螺纹密封两种方式，集热系统循环管路最大工作压力为5bar，试验压力：6bar保压24小时系统无渗漏，压力无变化。循环管路使用30mm厚聚氨酯保温。 　　4.4电辅助加热 　　电加热棒功率2kW，水箱上安装两个电加热棒，在太阳不足时由控制器自动启动。 　　4.5循环泵 　　集热系统循环管路和热水循环管路循环泵均使用知名品牌屏蔽循环泵，具有低能耗、低噪音、运行可靠等特点，液体温度-25℃~110℃，系统压力最大为10bar，泵壳材料铸铁，产地进口。 　　4.6循环系统 　　循环系统使用防冻液和纯净水的以一定比例混合作为换热工质，在该系统中使用防冻液和纯净水的配比为防冻液：水＝1：2，冰点为-31℃。循环系统使用30L膨胀罐和5bar安全阀防过压。 　　4.7控制系统 　　根据系统要求单独设计控制器，保证系统运行安全可靠，控制简单、人性化。主要功能如下： 　　1.液晶显示屏，可显示水温、定时电加热时间、设定温度、系统时钟等设备运行状态。 　　2.自动温差循环，将集热器吸收太阳能产生的热量贮存在水箱内。 　　3.自动光电互补，满足用水的需求。 　　4.系统满水箱循环，自动上水，并在冷水管路装有减压阀、单向阀和安全阀，保证系统运行安全可靠。 　　5.可设定电加热棒的定时加热时间和加热温度，当天气条件不好时，到达设定时间水温低于设定温度时，电加热自动启动，达到设定温度时，电加热自动关闭。 　　6.可设置循环加热，保证随时使用热水。 　　7.可进行手动电加热。 　　8.系统和水箱的过热保护、过压保护。 　　9.辅助电加热防干烧保护。 　　10.热水系统故障自动检测，故障报警显示。 　　11.主卫生间内设有智能控制器，方便使用。 　　12.其他各管件使用国标黄铜管件或根据系统要求定制配件。 　　5经济效益对比分析 　　5.1与电热水器的对比计算 　　该别墅分体太阳能热水器日产50℃热水500kg，取进水温度为15℃，则每天吸收太阳能83.5MJ，折合成电能23.2kW.h。考虑到电热转换效率为98%，则相当于23.7kW.h。以本地电价0.62元／kW.h计算，日节约电费14.7元。该太阳能热水器每年比电热水器节省费用5365元，4年可全部收回投资。 　　5.2与燃气热水器的对比计算 　　以通常家用的液化石油气为例，每钢瓶15kg，热值约42MJ／kg，议价90元/瓶。考虑到液化石油气的燃烧效率及排气热损失，取热量转换效率为70%，则83.5MJ热量要燃烧2.84kg液化石油气才能获得，折合燃料费用3.0元。该太阳能热水器每年可节约燃气费用3109.95元，5年可全部收回投资。 　　5.3与洗浴收费的对比计算 　　按每人每次淋浴用热水50kg计算，别墅分体太阳能热水器日产50℃热水可供10人洗浴。以本地淋浴最低价2元/（人.次）计算，每天可产生效益20元，年产生效益7300元。3年之内不仅可收回该太阳能热水器的全部投资，并可产生一定的经济效益。（北京清华阳光能源开发有限公司张理静、葛志强）