浙江东阳海德华美达酒店太阳能热水工程

——常州而今太阳能设备制造有限公司承建

海德华美达酒店座落于浙江东阳，地理区域东经119°49′­—120°17′­，北纬 29°02′13″—29°33′40″­属中亚热带季风气候，四季分明，气候宜人，阳光充裕，冬季气温最低-6℃，夏季气温最高达40℃左右。基础水温为15℃，太阳幅射量约为4800MJ/年·平方米，晴天平均日照时间为 6小时以上超过200天。

该酒店是一家准五星级酒店，建筑层高20层，顶层高度82m，酒店24小时供应热水，热水机房系统位于顶层，采用燃气锅炉配承压容器供水。酒店投入运转以来，热水费用居高，为此，酒店管理层从节能、环保、降低费用方面，决定分二期安装太阳能作热水供应，阳光不足时启动原燃气锅炉热水系统匹配，达到降低运转成本供全天候使用。

一、工程项目设计内容

常州而今太阳能设备制造有限公司经工程投标，承接了该太阳能工程一期项目。为了达到最佳设计效能，公司技术人员从以下几个方面考虑设计方案：

1、                热水系统：太阳能热水与锅炉热交换系统总体优化组合设计，优先利用太阳能加热，当太阳能量不足时，利用辅助能源补充热能。降低成本，同时保证了系统安全、可靠和实用目的。确保24小时供应热水。

2、                太阳能与建筑的结合，尤其是太阳能钢支架与建筑屋顶混凝土梁架的结合方式。

3、                太阳能热水系统的管路与给水、热水管道系统合理匹配。

4、                太阳能集热器陈列的摆放和布局优化布置，使太阳能系统的布局与周围的建筑物相协调。

5、                运行可靠、操作简便的智能化自动控制系统。

6、                太阳能系统应可靠、耐用、方便管理。

7、                在保证工程质量的前提下，尽可能降低工程造价，提高工程性价比。

8、                本工程系统设计使用寿命为15年以上。

二  主要技术参数

因该酒店刚开始投入运行，暂按一期客房入住120间， 200人用水，人均每天用水量150L／人·d计算，需备30M³集热水箱。义乌地区春、夏、秋太阳能集热器每平方米产45°～60°的热水70～100kg，，须集热面积400㎡。

工程选用太阳能集热器真空管性能指标：涂层吸收率＞0.93；涂层反射率≤0.08；玻璃管透过率＞0.90。

mqrc(tr-tL)Pr

设计计算：

86400

1. 设计小时耗热量的计算 Q_h = K_h                  

式中：Q_{h——设计小时耗热量（W）；}

   _{m ——用水人数，m=200；}

   q_{r——热水用水定额，150L/（人·}d_）；

   c——水的比热，4187J/_（Kg·℃_）；

   t_r——热水温度，60℃；

     t_L——冷水温度，15℃；

     Pr——热水密度，Pr=0.983Kg/L;

     K_h——小时变化系数，K_h=5.12。

_计算得：Q_h=329265.68W

qrh =

Qh

2. 设计小时热水量

1.163(tr-tL)Pr

 

                              

式中：qrh——设计小时热水量，L/h;

      Qh ——设计小时耗热量，W；

      tr——设计热水温度，tr=60℃；

      tL——设计冷水温度，tL=15℃；

      Pr——热水密度，Pr=0.986Kg/L；

  计算得：qrh=6380.8L/h

Qs

qx =

3. 全日供应热水系统的热水循环流量

1.163△t

 

 

式中：qx——全日供应热水的循环流量（L/h）；

      Q_S——配水管道的热损失（W），取设计耗热量的5%；

△t——配水管道的热水温度差，取5℃。

计算得：qx=2381.2 L/h

四、系统介绍

公司设计人员于酒店顶层现场检查原有热水系统，设法将现有热水系统与即将安装的太阳能系统相吻合。因建筑屋面原有配置是砼葡萄架高架梁，所以，决定将太阳能集热器全部安装于砼葡萄架上。利用原有楼面备用水箱承重位置，配置太阳能热水箱，太阳能产生的水通过定温循环、温差循环储存于热水箱后向原有热水系统的卧式承压罐增压供水。水温达到使用温度要求时，压力罐直接向供水系统分配用水。如温度达不到使用需求，燃气锅炉即启动。这样，原有设备即与太阳能成为一体系。原有热水系统出水管于压力罐上部，回水于下侧，保持原功能不变，正常循环供水。

1、集热器安装

系统设计配置真空管3200支，集热器64组。按照现有的屋顶可占用面积，系统采用强制循环方式，分为2个相对独立的循环区域。整体分两排三层布置，这样既节约了空间，又整齐统一。考虑到雷雨天防雷，太阳能集热器与屋顶避雷网相连。

2、储热水箱

根据用户的使用要求和水量设计计算，设计了有效容积为32吨太阳能方体储热水箱，规格为2m×4m×4m。保温层采用60mm进口聚氨酯整体发泡，外壳采用0.4mm彩钢板拉铆工艺制作。水箱设置在楼顶预设荷载承重位置。

3、辅助加热

原有燃气锅炉作为辅助热源，按照原加热方式气水交换器运转。此辅助加热方式技术先进，升温快，运行稳定，节能效果明显，确保热水系统在最不得工况下能够满足热水使用需求。

4、管道循环系统

太阳能系统水泵选择：一是热水系统循环泵，根据循环流量，水泵扬程，回水管的水头损失，配置增压供水泵2台（一用一备）；二是系统给水变频泵2组（一用一备）。向恒压水箱增压供水。

管道保温：采取两项防护措施

一、50mm橡塑棉保温管；二、外包铝皮罩壳。

5、自动控制系统

控制系统全部独立设计制作完成，分为自动控制和手动控制两套控制系统。在自动控制方面实现自动化智能操作，按输入的控制程序对相关的泵组、设备自动进行起停控制，各系统运行按需要自动切换，基本功能可实现自动上水停水，定温循环、温差循环、恒温恒压供水，数码显示水温水位，自动防冻保护等功能。系统安装控制柜1台，同时具备手动强制启停功能，管理使用十分方便。

工程设计思路确定以后，我们于现场确定太阳能安装位置，现有混凝土梁架间距为8米，这样，我们就必须设计钢架梁承担太阳能集热器重量。经计算机货载承重计算，在最小挠度范围内，采用18^＃工字钢分三道东、西条面安装，每件工字梁与混凝土梁交汇时，采用定位固定，以达到太阳能抗风效能。因现有建筑较高，吊机吊装钢梁无法承担单件工字钢重量，我们即采用两块18^＃槽钢于屋面现场双面焊制，达工字钢功能。整体钢梁及太阳能支架焊制完成后，为了施工及以后维修方便，我们于集热器操作位置铺设钢板走廊，保证施工及以后方便维修服务。在楼顶层南侧面，我们又配备焊制了钢栏杆，达安全施工。

六、系统工作原理

本系统采用多点定温控制上水与温差控制循环相结合的运行方式，晴好天气充分得利用太阳能，阴雨天气或光照不足时，使用辅助加热。

运行方式：

1、定温进水：当集热器温度达到设定温度（45℃）时，进水管电磁阀开启，将热水顶进储热水箱，集热器温度低于设定温度时，电磁阀自动关闭，停止上水。系统吸收太阳热量储存于集热器内的水中，使温度继续升高，然后再开启，再关闭。通过这样一个不断重复的过程，把太阳的能量转化为热能，直到把热水箱的水加满。

2、温差循环：储水箱的水满后，只要有阳光辐射，集热器的水温继续升高，当集热器的水温高于水箱底部温度8℃时，循环泵启动，系统开始循环，水箱继续增温，直到集热器与水箱的水温接近时，循环泵停止工作。这样保证太阳能得到最充分的利用。

3、恒温恒压供水：热水系统实现恒温恒压供水，为此，太阳能热水箱供水管处设变频增压泵定压向承压罐供水，并安装恒温供水装置一套，以确保洗浴时水温永远一致；不发生水温不均匀。

七、经济效能

该工程项目于2007年8月完成，各个分系统经调试与验收，功能调试运转正常，各项指标达到设计要求。在经济效益上，因酒店统一用气计量，未安装太阳能时整体用气，酒店3000立方米/月，安装太阳能后，降为2400立方米/月，减少了600立方米（也就是太阳能热水系统运转后节能参数）：按当地当时天燃气价格20元/立方米×600立方米/月=12000元/月×12个月=144000元，即按天燃气价格计算，3年半收回成本，同时对环境保护起着重要作用。根据以上经济效益，酒店二期客房增加太阳能项目将于近期启动。

 

常州而今太阳能设备制造有限公司

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