平板太陽(yáng)能熱水工程

平板太陽(yáng)能熱水工程

 眾所周知，太陽(yáng)能真空管集熱器的保溫效果好。但是考慮到其安裝和日照特性，真空管集熱器之間都有間隙，且有效吸熱管（內徑）與玻璃管外徑之間也有距離，所以太陽(yáng)能真空集熱器是無(wú)法完全吸收集熱面積內的有效熱能的。

一根常規直徑58mm的太陽(yáng)能真空管，EN標準面積為0.093平方米；GB標準面積為 0.133平方米（現在已經(jīng)和歐盟接軌，改為EN標準），管子的采光面長(cháng)度（1.72m-1.71m）×罩玻璃管內徑（58管取0.0544m）

一支58/1800的真空管的集熱面積：1.71m×0.0544=0.09302㎡

如果有效集熱面積為100㎡的話(huà)，采用真空管的話(huà)，需要用內徑58mm，長(cháng)度1.8m的真空管約為1075根，實(shí)際占地面積超過(guò)160㎡。而采用1m×2m的平板集熱器，僅僅需要50塊集熱板即可。所有，在許多情況下采用平板集熱器可以在有限面積內獲得更多熱能，并且比真空管太陽(yáng)能的成本更有優(yōu)勢。

除此之外，與真空管太陽(yáng)能相比，平板太陽(yáng)能還具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）不易碎；

（2）耐壓性能好；

（3）結構簡(jiǎn)單，安裝快捷；

（4）保溫性能沒(méi)有真空管好，冬季有防凍問(wèn)題。

下面熱立方公司以一個(gè)工廠(chǎng)職工宿舍熱水工程為例，給出一個(gè)平板太陽(yáng)能熱水系統的解決方案。

一、 設計依據

(一) 業(yè)主要求

按照客戶(hù)要求，提供450個(gè)員工的洗浴熱水，按照每人50升熱水來(lái)計算。在冬季陰雨天氣及光照條件不好的情況下，采用燃氣鍋爐進(jìn)行輔助加熱。

(二) 環(huán)境參數

本項目位于安徽省滁州市，具體環(huán)境參數如下:

表 2 太陽(yáng)能輻射量及地理環(huán)境參數

月份	1	2	3	4	5	6
輻射量MJ/月	316.6	247.3	349.9	501.3	577.2	460.1
月份	7	8	9	10	11	12
輻射量MJ/月	762.1	620.3	426.8	404.6	361.7	287.3
全年	太陽(yáng)能輻射總量	5315.2MJ
年平均日輻射量	14.56219MJ/㎡.d
夏季	太陽(yáng)能輻射總量	4102.3MJ
季平均日輻射量	16.74408MJ/㎡.d
冬季	太陽(yáng)能輻射總量	1212.9 MJ
季平均日輻射量	10.1075 MJ/㎡.d
地理北緯	地理東經(jīng)	年日照時(shí)數
北緯32.18°	東經(jīng)118.18o	2200小時(shí)

二、 設計參照標準

本系統設計參照以下標準的相關(guān)條款執行

GBT18713-2002    太陽(yáng)能熱水系統設計和安裝通用技術(shù)規范

GB50015-2010     建筑給水排水設計規范

GB50364-2005     民用建筑太陽(yáng)能熱水系統應用技術(shù)規

三、 太陽(yáng)能安裝面積計算

太陽(yáng)能安裝面積計算以供熱量和當地太陽(yáng)能輻射量為基本依據，參照GB50364-2005之規定，按下式計算:

式中,— 直接系統集熱器總面積，;

Qw — 日均用水量，kg;

Cw — 水的定壓比熱容，4.186kJ/(kg ℃);

Tend – 貯水箱內水的設計溫度，℃;

Ti— 水的初始溫度，℃;

Jt 當地集熱器采光面上的年平均日太陽(yáng)輻照量，KJ/ ㎡，見(jiàn)表4；

f— 太 陽(yáng) 能 保證率，%;

ηcd— 集 熱 器 的年平均集熱效率;根據經(jīng)驗取值宜為0.2 5 – 0 .5 0 ， 具體取值應根據集熱器產(chǎn)品的實(shí)際測試結果而定 ;

ηL—貯水箱和管路的熱損失率;根據經(jīng)驗取值宜為0. 2 0 – 0 .3 0。

按照不同情況計算太陽(yáng)能安裝面積結果見(jiàn)下表。

表3 不同季節太陽(yáng)能安裝面積

人數	參數	Qwkg	CwkJ/(kg ℃)	Tend℃	Ti℃	JtKJ/ m2	η	ηcd	㎡
90人	夏季	4500	4.186	55	25	16744	0.05	0.55	64.5933
全年	4500	4.186	55	20	14562	0.2	0.45	125.764
冬季	4500	4.186	55	20	10108	0.2	0.4	203.8283
120人	夏季	6000	4.186	55	25	16744	0.05	0.55	86.1244
全年	6000	4.186	55	20	14562	0.2	0.45	167.6853
冬季	6000	4.186	55	20	10108	0.2	0.4	271.7711

根據宿舍樓的建筑圖紙，按照安裝現場(chǎng)情況布局，考慮技術(shù)經(jīng)濟性等因素，太陽(yáng)能集熱器安裝面積側重夏季使用，90人入住的為66㎡，120人入住的為每棟88㎡。本項目共需安裝太陽(yáng)能平板集熱器330㎡。集熱器（含支架）最大重量約56kg/㎡。集熱器的傾斜角度按照當地緯度安裝。

四、 太陽(yáng)能熱水系統方案說(shuō)明

本項目采用平板集熱器，共330㎡安裝在建筑物頂層樓面上。

本套系統屬于集中集熱、定時(shí)供水的太陽(yáng)能熱水系統，是由集熱器、屋頂集熱水箱、輔助加熱、控制系統和連接管路組成。本系統系統運行原理圖如下：

圖 1 太陽(yáng)能系統運行原理圖

太陽(yáng)能系統工作原理

1. 進(jìn)冷水   

冷水由回水管進(jìn)入水箱，由下循環(huán)管送往集熱器進(jìn)行循環(huán)加熱。

2. 太陽(yáng)能集熱循環(huán)   

太陽(yáng)能集熱系統采用直接式溫差循環(huán)；

3. 太陽(yáng)能供熱循環(huán)

太陽(yáng)能供熱通過(guò)循環(huán)加熱4500L和6000L儲熱水箱，使用戶(hù)可以直接使用熱水

4. 輔助加熱

當太陽(yáng)輻射強度低或者在嚴寒的冬天，通過(guò)燃氣鍋爐加熱水箱內的水，供用戶(hù)使用。

五、 集中供水經(jīng)濟分析對比

加熱類(lèi)型	電加熱	燃氣加熱	太陽(yáng)能	太陽(yáng)能配電加熱	太陽(yáng)能配燃氣加熱
日用水量	10m3/55℃	10m3/55℃	10m3/55℃	10m3/55℃	10m3/55℃
日耗熱量	1674400kJ	1674400kJ	1674400kJ	1674400kJ	1674400kJ
年供熱天數	365	365	250	365	365
能源熱值	3600kJ/kwh	37255kJ/ m3	16000kJ/m2	3600kJ/kwh	37255kJ/ m3
設備轉換效率	95%	85%	50%	95%	85%
太陽(yáng)能得熱量	/	/	1674400kJ	1674400kJ	1674400kJ
系統日耗能	489.6kwh	52.88m3	0.8kwh	154.81kwh	氣16.67m3電0.54kwh
系統日耗能費用	391.68元	105.76元	0.64元	123.85元	33.77元
折耗標煤量	53.61噸/年	25.67噸/年	0.09噸/年	16.98噸/年	8.18噸/年
系統全年費用	142963.2元/年	38602.4元/年	160元/年	45278.3元/年	12326.05元/年
污染情況	無(wú)	輕微	無(wú)	無(wú)	輕微
安全性	非常不安全	有安全隱患	安全	有安全隱患	有安全隱患
CO2排放測算	142.6噸/年	68.28噸/年	0.24噸/年	45.17噸/年	21.76噸/年

六、環(huán)境效益分析

太陽(yáng)能屬于清潔可再生能源，它在開(kāi)發(fā)、輸送、利用排放的全過(guò)程中，對環(huán)境和生態(tài)不造成任何污染。天燃氣、風(fēng)能、水電等都屬于清潔能源。

圖2? ? ?不同類(lèi)型能源二氧化碳排放量柱形圖

從上圖可以清晰的了解到太陽(yáng)能資源是現有資源中對環(huán)境污染最低的能源。在本工程中主要采用了太陽(yáng)能能源對環(huán)境污染較小，有著(zhù)極高的環(huán)境效益。