安顺市西秀区高级中学方案(DOC)

安顺市西秀区高级中学

太阳能热水工程方案

一、项目勘察

1、概况：

项目名称：安顺西秀区高级中学学生宿舍2-3栋

地址：安顺市西秀区黄果树大道东段北面

主管部门：西秀教育局。

设计单位：安顺市设计院

监理单位：重庆市鲁班工程监理公司

施工单位：贵州煤田地质局174队建筑工程公司

建筑面积：1700平方

结构：陆层建筑高度：21.6米；

2、建筑群：

建筑群包括教学楼、图书馆、食堂、学生宿舍。建筑设计时，学生按5000人计，住校学生大概有3000人左右。

3、学生宿舍：

其中学生宿舍共4栋2栋、3栋是6层建筑，1栋、4栋是5层建筑。宿舍为公寓型，每个房间4个床，房间内有卫生间，房间面积35.28平方米左右（8.4米，4.2米）。2栋、3栋为一期建筑，每层楼31间宿舍，即每栋186间，2-3栋共372间。1栋、4栋宿舍还未动工。屋顶为斜屋顶。

二、设计资料

1、日用热水定额：55L/人·日

2、日洗浴用水人数：2#、3#学生公寓楼，每栋楼186间×4人/每间×70%=521人，

2#、3#学生公寓楼合计1042人。

3、洗浴日用热水量:2#、3#学生公寓楼每栋楼521人×55L=28644(L)=28.44t，取30 t

2#、3#学生公寓楼合计用热水：60t。

4、食堂日用热水量:10t；

5、体育馆日用热水量:5t

6、热水供给方式：定时供应热水，定时洗浴时间两次,中午2小时洗浴,下午2小时洗

浴。

7、冷水计算温度：10℃ (按安顺市年平均取值）；

三系统设计方案

系统设计应满足2#、3#学生公寓楼70%的学生洗浴和食堂、体育馆日用热水的需求，从热水系统中的热水使用时间集中在中午12:00-14:00；下午17：00-19：00；从太阳能集热器合理布局及优化设计等技术经济角度考虑，结合太阳能热水系统的特点，为了实现最大限度利用太阳能减少辅助加热能耗的目的，对太阳能按天面实际可利用有效空间依日照时间内均能采集光热进行优化设计。整个系统优化设计综合了太阳能集热器和空气源热泵的工作特点，设备遵循经济合理美观的要求选配，保证系统全日照时间内和系统连续阴雨天内时间内有效工作，具有良好的性价比。在夏季和春秋季日照良好的情况下仅利用太阳能系统即可满足每日正常的热水供应需求；辅助加热无需启动。在冬季或在阴雨天日照不足情况下，太阳能系统无法满足宿舍楼的供热水需求时，进行辅助加热来满足贵方每天的热水供用需求。

系统具体配置如下：太阳能联合空气热泵热水系统, 2#、3#学生公寓楼要求太阳能热水系统按半天用水量进行设计和选型,不仅要满足中午同时还要满足下午学生洗浴。

食堂和体育馆要求太阳能热水系统按全天用水量进行设计和选型,连续阴雨天和冬季太阳能集热面积不足部分利用空气源热泵补充。

本方案设计安装一套集中集热、集中贮水、统一供水的太阳能热泵热水系统，设计选择每栋学生公寓楼屋面上安装集热器、太阳能集热水箱，选择恒温水箱、空气源热泵等设备安装在楼面下上，空气源热泵主要用于太阳能不足和同时满足未来增加人洗浴问题。

整个系统采用温差强制循环方式工作，为了使加热的热水储存下来，减少辅助热源消耗，太阳能系统的冷水补充，采用电磁阀定时、定量由冷水管网补入集热水箱，热水从集热水箱开始供出到恒温水箱，使用电磁阀控制自动定时开启供应，同时设置一套加压供水（回水）设备，在供水时间段开始前5分钟，当回水管中的水温不足45℃时立

即回水，确保洗浴和使用热水时即开即热，整个供热（回）水管网按同程式设计。

四、设计及设备选型

1、储热水箱的选择：

⑴根据设计要求，每栋学生公寓楼按两个时段供应热水, 中午2小时洗浴,计算用水人数200人；下午2小时洗浴，计算用水人数321人。

在储热水箱容积选择上按中午和下午两次用水量中比较大的情况来选择。计算如下: 半天按下午最不利使用热水量：V =321人×55L=17655L，取18 t，

根据现场设备布置和优化组合,本方案设计每栋楼选择一台18m³恒温水箱，另选1台6m3集热水箱分别安装在学生公寓楼楼屋面上，集热水箱作为太阳能集热用。

⑵同样，食堂取恒温水箱10m³一台；体育馆恒温水箱取5m³一台。

2、热负荷计算

热水需求的加热量: 考虑冬季的使用情况, 冷水平均进水温度按10 ℃的标准计算, 水被加热达到的温度为55 ℃。

每半天加热量的计算:

Q = C Qw ( T2 - T1)

式中:

Q —加热量, kJ ;

C —水比热, 4.187kJ / kg ℃;

Qw —热水量, L (kg) ;取,18000L

T1 —冷水进口温度, ℃, 按10 ℃计算;

T2 —热水出口温度, ℃, 按55 ℃计算

则Q = 4.187×18000 × (55 - 10) =3391470kJ

此热量为热水系统半天所需总热量。至于是用太阳能提供还是由热泵提供, 或者是由两者同时提供则要具体分析。

3、太阳能集热器的定位和集热面积确定：太阳能集热器方位为正南方，考虑当地纬度以及屋面的具体情况，集热器安装倾角等同于屋面倾角。

⑴每栋楼太阳能集热器面积确定：

Ac＝QwCρr(tend－tL) ƒ /JTηcd(1－ηL)

式中：Ac——集热器总面积（㎡）；

Qw——日均用热水量（L）；取30000（L）

C——水的定压比热容，C＝4.187（KJ/kg·℃）；

ρr——热水密度（kg/L），取1kg/L；

tend——贮热水箱水的终止设计温度， 55℃；

tL——水的初始温度，年平均取10℃；

JT——当地集热器总面积上平均日太阳辐照量，本系统按日均10.52×10³KJ/㎡计算；ηcd——集热器年或月平均集热效率，无量钢，根据归一化温差我公司的集热器效率曲线图，得44％；

ηL——管路及贮水箱热损失率，无量钢，根据经验取0.2；

f——太阳能保证率，无量钢，根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素考虑后确定，本系统f=35%；

代入上式，求得：

每栋学生公寓楼Ac1 =534㎡。

同样计算：食堂Ac2 =180㎡；体育馆Ac3 =90㎡

⑵太阳能集热器面积选择：

本方案取每栋学生公寓楼集热面积534㎡，共267块集热器。两栋公寓楼共1068㎡，共,534块集热器

同样计算：食堂Ac2 =180㎡，共90块集热器；体育馆Ac3 =90㎡，共45块集热器。

4、空气源热泵容量选择

考虑在最不利的情况下选择热泵机组。即无太阳能供热的情况下全由热泵机组供热给热水系统,持续供热时间学生公寓楼不大于5小时，食堂和体育馆不大于10小时

（1）确定加热量Q

因每栋学生公寓楼恒温水箱选为18 m³,则加热量:

Q = 4.187×18000 × (55 - 10) = 3391470kJ；

（2）确定空气源热泵容量

最不利情况下每栋学生公寓楼恒温水箱满足半天用热泵机组总功率为: