太阳能在食堂中的热水应用技术

太阳能在食堂中的热水应用技术

（太阳能热水）

近年来，随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，但的能源问题不断加深，电费的不断提高，生活成本也随之提高。为了降低能源消耗，包括太阳能在内的可再生能源，是人类社会未来能源的基石，必将成为化石能源的替代能源。一方面由于太阳能在供热、供暖方面具有很好作用，另一方面学校食堂对于热需求存在很大的空间，并适应了社会经济生活的要求，因此本报告将利用太阳能热技术对食堂进行节能环保改造。

一、对于食堂供热需求的调查（改造工程中主要参数）

1、目前食堂供热情况的调查

1）供应热水，比如免费供应汤，烧菜使用开水

2）蒸饭，蒸馒头，以及蒸包子等，使用热水

3）学生饮用开水等

4）餐具高温消毒等。

2、食堂供热需求情况的调查

由于各种因素的影响，食堂对于用水也存在不同的要求。比如，中午和晚上时间的不同，供于饮用水与供于消毒用水的量不同。所以需要有适当的集热器及容器。

根据上述要求，进行了对各项用水的统计：

1）对饮用开水需求进行统计，如下表所示：

量，因此选用太阳能系统只要尽可能的满足用水要求，而不一定需要达到要求。

3）对用水量总需求，如下表所示：

项目饮用开水做饭菜用水保持饭菜温

消毒用水合计

度用水

用水量（L）10000 15000 无限量无限量25000

2.做饭用水需求量比较大，且水温要求不一样，所以暂定15000L，供应食

堂使用。

3.对于保持饭菜温度用水，以及餐具消毒用水，可以利用外置锅炉加热技术

实现，无需增大储水箱容积。

4）对于太阳能集热器面积需求，估算如下;

食堂屋顶，以及周围可利用面积估计约800㎡。

二、利用太阳能光热系统计算机仿真软件Polysun 对食堂供热系统的设计

1、方案数据

1）系统数量：由于总用水量过高，并提高于是将25000L/日水量分为20个系统相互见并联使用。

2）地点选择：根据需要选择

3）模版设置

用户/负荷：选择热水是的，其他为否（南通地区无需采暖，且该系统是为食堂

供热水）

能源供应商：将太阳能系统选择是的，其他要求为无。

系统说明：系统规模设置为大系统，热水制备方法为可饮用水箱，其他不变。

4）热水设置

根据实际使用情况，设置一月，二月，七月，八月，四个月份（寒暑假）时间，尽量不使用该系统。

5）太阳能集热器设置

该部分的设置主要是为了提高集热效率降低成本。

其中：测试标准改为中国

朝向设置为10（因下午2点左右太阳照射强度最大，而此时太阳处于南偏西10度左右，所以将朝向调整为10度左右）

太阳能比率为高。

水箱调整为4000L饮用水箱，不锈钢材料。

6）热发生器

根据实际需要将锅炉设置为：燃油锅炉40KW带有内置水泵

2、根据以上数据，采用如下热水系统原理示意图。

3、系统中控制系统的说明

1）水泵：（1）水泵太阳水泵：使集热器，板式换热器，及管道内的乙烯混合物流动并将吸收的太阳能传替给饮用水。

（2）水泵5：是水箱中的水流经换热器，吸收热能

（3）水泵2：当输出水温达不到要求，使其能够重新输入储水箱中。2）三通阀：（1）混合阀：连接水箱、冷水管及热水管

（2）三通阀3：连接两个水箱和换热器

3）控制器：（1）温度控制器2：控制水箱和集热器之间的热能交换，一方面使水箱中的水能够充分吸收热能，另一方面使水箱中的热能不会传替

给集热器。

（2）太阳能循环回路水泵控制器：控制板式换热器。

（3）混合控制阀：使输出的热水温度稳定，不过出现过高，或过低

的问题。

4、系统中的水循环回路

1）太阳能循环回路（乙烯混合物）

2）加热源循环回路

3）转移回路（有两个回路）

图一

图二4）负荷回路

冷水

管4三通连接点1管6管5管接头[5]储热水箱9管接头[8]管1管接头[1]

储热水箱7管接头[8]管2三通阀 混合阀热水管13

三通连接点2

管3

热水需求量

混合阀控制

当水温达

不到要求开启

5、系统性能结果概况 根据系统性能分析，我们可以得出，该系统要求上能够达到设计要求。其中四月至九月效率较高，一月最低。年平均为60%上下。

6、经济性分析

根据系统图表反映，该系统使用寿命期限为30年，总成本为1万等。这些数据与事实相违背，因此对于经济性，还要进行市场价格调查。年节约费用约为6万。回收期约为三到四年。

7、能流图

通过改图，我们可以得出结论，使用该系统，将会节约大量成本。

三、太阳能热水系统在食堂安放设置

1、集热器安放：（1）角度：将其放于食堂屋顶，与地面成35°

（2）朝向：南偏西10°左右

2、储热器安放：将其至于屋内

3、锅炉安放：置于储热器旁，方便将集热器内的水加热

4、管道安排：如下图

注：箭头表示水流方向。

（1）系统内部水管安放：冷水先向水箱注水，然后流经换热器，吸收热能，当热量无法满足时，在流经锅炉1，用锅炉加热水，当吃午饭时，水箱中的水，可通过管道，保持饭菜温度。

（2）系统外部水管安放：由于系统输出热水温度只有60℃左右，因此如果需要饮用，任要通过管道将水送入锅炉2进一步进行加热。

四、我国民用太阳能热水器主要技术指标

本规范主要技术内容是：总则；术语；基本规定；太阳能热水系统设计；规划和建筑设计；太阳能热水系统安装；太阳能热水系统验收。

1）总则：为使民用建筑太阳能热水系统安全可靠、性能稳定、与建筑和周围环境协调统一，规范太阳能热水系统的设计、安装和工程验收，保证工程质量，制定本规范。本规范适用于城镇中使用太阳能热水系统的新建、扩建和改建的民用建筑，以及改造既有建筑上已安装的太阳能热水系统和在既有建筑上增设太阳能热水系统。太阳能热水系统设计应纳入建筑工程设计，统一规划、同步设计、同步施工，与建筑工程同时投入使用。改造既有建筑上安装的太阳能热水系统和在既有建筑上增设太阳能热水系统应由具有相应资质的建筑设计单位进行。民用建筑应用太阳能热水系统除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2）术语：建筑平台、变形缝、日照标准、平屋面、坡屋面、管道井、太阳能热水系统、太阳能集热器、贮热水箱、集中供热水系统、集中—分散供热水系统、分散供热水系统、太阳能直接系统、太阳能间接系统、真空管集热器、平板型集热器、集热器总面积、集热器倾角、自然循环系统、强制循环系统、直流式系统、太阳能保证率、太阳辐照量

3）基本规定：太阳能热水系统设计和建筑设计应适应使用者的生活规律，结合日照和管理要求，创造安全、卫生、方便、舒适的生活环境。太阳能热水系统设计应充分考虑用户使用、施工安装和维护等要求。太阳能热水系统类型的选择，应根据建筑物类型、使用要求、安装条件等因素综合确定。在既有建筑上增设或改造已安装的太阳能热水系统，必须经建筑结构安全复核，并应满足建筑结构及其他相应的安全性要求。建筑物上安装太阳能热水系统，不得降低相邻建筑的日照标准。太阳能热水系统宜配置辅助能源加热设备。安装在建筑物上的太阳能集热器应规则有序、排列整齐。太阳能热水系统配备的输水管和电器、电缆线应与建筑物其他管线统筹安排、同步设计、同步施工，安全、隐蔽、集中布置，便于安装维护。太阳能热水系统应安装计量装置。安装太阳能热水系统建筑的主体结构，应符合建筑施工质量验收标准的规定。

4）太阳能热水系统设计：太阳能热水系统设计应纳入建筑给水排水设计，并应符合国家现行有关标准的要求。太阳能热水系统应根据建筑物的使用功能、地理位置、气候条件和安装条件等综合因素，选择其类型、色泽和安装位置，并应与建筑物整体及周围环境相协调。太阳能集热器的规格宜与建筑模数相协调。安装在建筑屋面、阳台、墙面和其他部位的太阳能集热器、支架及连接管线应与建筑功能和建筑造型一并设计。太阳能热水系统应满足安全、适用、经济、美观的要求，并应便于安装、清洁、维护和局部更换。

5）规划和建筑设计：应用太阳能热水系统的民用建筑规划设计，应综合考虑场地条件、建筑功能、周围环境等因素；在确定建筑布局、朝向、间距、群体组合和空间环境时，应结合建设地点的地理、气候条件，满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。应用太阳能热水系统的民用建筑，太阳能热水系统类型的选择，应根据建筑物的使用功能、热水供应方式、集热器安装位置和系统运行方式等因素，经综合技术经济比较确定。太阳能集热器安装在建筑屋面、阳台、墙面或建筑其他部位，不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观。建筑设计应为太阳能热水系统的安装、使用、维护、保养等提供必要的条件。太阳能热水系统的管线不得穿越其他用户的室内空间。