高层楼房太阳能热水系统(高层建筑太阳能热水器国家规定)

第一种方案：集中集热-分户水箱集中集热-分户水箱系统图：优点：水、电不用单独计量，可以个性化使用热水水压和自来水完全一致，便于混水，集体用户的热量可以部分共享，减少了楼顶的载荷，太阳能系统可以实现低成本运营，无需向业主摊销费用。
缺点：承压水箱要占用卫生间一定的空间，造价相对其他集中方式较高，考虑到管道热损在原来集热面积上增加25％。
这样设计的原因是：随着居民生活水平的提高，热水的需求量越来越大，目前城市居民使用的太阳能热水器一般都在125升以上，考虑到贵处水箱的放置空间不宜过大，故水箱的容量做了100升，可以在容量不变的情况下提高温度，以获得更高的温度，故由此增加集热面积15％。
由于间接系统的集热效率降低，我们多增加了15％的集热面积。
我们采用的是分户储水的方式，集热器面积在总造价里所占的比例较小，有必要花小的代价将集热面积做的更充实。
工作原理：在太阳能集热器回水末端设计温度检测点，在室内储热水箱设计温度检测点。
太阳能集热器受太阳能照射，吸收了热量，将集热器的冷水升温，热水达到一定温度后，经过供热水管流至楼下每户住宅安装的小水箱导热管内，导热管吸收热量，将水箱内的水加热，同时，被导热管吸收了热量的水通过楼面安装的热水循环泵抽回至太阳能集热器内加热，如此不断循环，将太阳能集热器和管道中的热水作为导热介质，不断升温导热，使小水箱内的水温达到45℃～50℃，满足每天住宅生活用热水需求。
太阳能集热器特点：集热器特点：1、横排集热器的真空管是以直径来拦截光线，集热器安装倾角的大小，只要保证在当地冬至日真空管前管的阴影不遮挡后管即可。
2、集热器的管间距是70MM,该地区处于纬度32.93，冬季太阳光的最小入射角30°，集热器倾角可以最小9°。
如果采用竖排集热器，集热器的倾角必须大于当地的纬度加10°才能保证获得最大的太阳能量，这样后支架得很高，严重影响工程整体美观。
3、集热器内腔较小，能够使水温快速升高，集热效率超群。
真空管是太阳能热水器的最主要集热元件之一，真空管质量好坏直接影响整个太阳能系统的使用。
缓冲水箱设计：根据系统配置设计一个缓冲水箱作为热水集中器(1吨)，水箱为不锈钢拼装水箱内胆采用SUS304 板材，内胆采用1mm不锈钢钢板组装、焊接而成，不仅寿命长，而且使水质纯净；外皮采用0.5mm彩钢板；中间保温层为50-60mm厚聚氨酯保温，保温性能超群。
水箱尺寸1000*1000 *1000水箱内但为搪瓷内胆，内置铜盘管。
外皮为0.3MM喷素板材。
内置铜盘管可根据现场实际安装情况，选择在水箱左侧或者右侧安装。
控制系统设计：整个控制系统分两个控制部分，太阳能系统部分设计在楼顶，分户水箱部分设计在室内。
室内控制系统应具有：a、具有电加热功能以及出水停电加热断电保护功能。
b、温差循环太阳能加热系统控制温差循环泵。
c、同时具有电加热功能以及出水停电加热功能。
室外控制系统应具有：控制系统显示功能：a、防冻指示灯：有防冻输出时，指示灯亮，否则不亮。
检测管道的温度，并进行循环，防止管道温度过低管道冻结。
b、循环指示灯：有循环输出时亮，否则不亮。
自动检测集热器与储水箱之间的温差，并自动进行循环。
c、供水指示灯：有供水输出时，指示灯亮，无供水输出不亮。
d、加热指示灯：定温加热时亮，否则不亮。
温度控制：水温低于设置温度5℃时自动加热，达到设置温度时自动停止加热；智能电热：在定时灯亮时，判断是否需要电热。
e、数码管显示参数设置时：前两位显示参数代码，后两位显示参数值。
水泵设计：通过最佳设计实现了低噪音，耐温100℃以内的热水，法兰形式容易组装。
热水在管道中的流速一般为：0.8~1.5m/s。
供水循环水泵根据实际情况选择。
水泵外观及结构：水泵安装调试注意事项：水泵不可受力，即：水泵前后进出口部件的重量要支撑或吊起来，且管路的进出口轴线要与水泵的进出口轴线一致。
水泵不可作为蓄污器，即：在水泵的进口要安装过滤器，在水泵与管路衔接前要冲洗管路。
在水泵进出口处建议安装压力表，以便调试。
水泵在开机前必须注意：系统及水泵要注满水，以防止干转，破坏机械密封；系统要排气；卧式离心泵要再次进行轴对中；必须检查电机及电路. 检查主要包括：电机的绝缘情况，电控柜中的过载保护，电机的接线方式和接线盒中的压线是否压紧。
一般电机功率≤4KW，采用直接启动，星型接法，电机功率 ≥5.54KW，采用Y-△启动方式。
开机程序：打开水泵进口阀门，关闭水泵出口阀门；点动电机，观察水泵正反转。
水泵中无水，决不何以任何方式的水泵运转。
开机，观察水泵进出口压力表，慢慢打开出口阀门，在水泵进出口的压力差 为水泵的扬程时锁住出口阀门。
关机程序：慢慢关闭水泵出口阀门；切断电源。
管道的设计：系统管道的选择：Dj=√4q/∏∨式中：Dj：管道计算内经；V：流速m/s（热水在管道中的流速一般为：0.8~1.5m/s）则集热管路的管径：循环进水主管径：DN40mm，材质为镀锌管；循环出水主管径：DN50mm，材质为镀锌管。
防冻保温的设计：室内：管道采用30MM像塑保温，在安装管道前把保温套好，避免割开保温散失管道热量。
外皮采用铝箔板防护，保证其强度，效果美观大方。
室外：1、系统在集热管道和换热管路之间设置了防冻旁路，当冬季气温过低时，系统会启动防冻循环，通过旁路绕开换热管道，只在楼顶的集热管道内进行循环。
考虑到防冻环路上热容量不足，在防冻旁路上还增设了1500W的电加热进行能量补充。
防冻循环在测温点低于7℃会间歇启动（30s/h），低于5℃时热容启动(120s/h)，低于2℃时临界报警。
此动作每年总用电量2KWH。
2、防冻电伴热：在室外管路上安装伴热带，当管路温度传感器的温度低于0度时，电伴热带自动启动进行防冻；当管路温度传感器的温度高于5度时，电伴热带自动停止。
3、管道采用30MM像塑保温，在安装管道前把保温套好，避免割开保温散失管道热量。
外皮采用铝板防护，对铝板进行压模、起筋处理，保证其强度，效果美观大方。
屋顶荷载的设计：支撑太阳能集热器和管道每组钢材重65KG；楼顶每平方米的重量=195/6平=40.8KG；缓冲水箱为1吨。
安装设计：1)太阳能集热器阵列安装：安装集热器时应事先预制水泥基础，采用支柱飘板的 形式将集热器固定其上，集热器各排间距根据区域不同间距也不同，但总体间距L=Hctga，以便起到系统安装水平、固定(10级风)及不妨碍以后建筑的防水工作等作用。
2) 集热循环管路安装：集热循环管路尽可能短，绕行的应是集热器进水管路，管路安装时应有1%的安装角度，以便系统排气，为了避免气堵现象，主管路的最高点应设排气阀，水箱低于集热器时，集热器进水管路应安装单向阀或电磁阀装置（必要时要设压力表、流量表），在循环泵、电磁阀、集热器等部分应安装检修阀门。
3) 循环泵的选择与安装：循环泵一定固定好，做好减震、过滤、保温措施，且安装维修阀门，第一次使用时一定要排除泵体内部的残留空气。
4) 电控系统安装：根据现场的需要，严格按照电路安装要求进行安装，强电电线与弱电信号线均走不同的串线管，并保证两端标记对应，线管走向衡平竖直。
5) 系统保温：管路采用像塑保温材料，楼面以上采用铝板进行防护。
6) 系统标志：系统的外层均附上使用说明。
7) 承重墙位置及基础制作，缓冲水箱必须放置于承重梁或承重墙上,根据保温水箱底面积的大小焊接槽钢支架或在承重墙上砌混凝土墙;保证底面在同一个水平面上,同时达到防水、防腐的效果。
8)控制柜安装位置：控制柜是该系统中的重要电气控制部分，在放置位置时，温度：0-40℃，湿度：≤80%，无强信号干扰。
系统流程及控制策略：集热循环：每日太阳辐射达到一定强度时，集热器温度T1开始上升，当集热器温度达到控制器的设定温度(T1≥60℃)，且集热器出口与集热器进口的温差（T1 －T2≥8℃）时，集热器循环水泵开始启动，集热器内的高温热水均匀的输送到每个换热盘管，通过换热盘管将热量传递给每个储热水箱；当上述两个条件有一个不能满足时，循环停止。
辅助热源：在储热水箱上安装了电加热管，如果阴雨天气没有太阳能时，用户可以象使用电热水器一样使用储热水箱。
储热水箱的控制器可以设定加热时间和加热温度，加热温度的上限值为60℃，这样可以避免集热循环将分户水箱的热量带走，形成负换热。
加热时间可以设定加热的启动时间和停止时间，有效地节约能源。
系统分压设计：循环量的确定：设计正常循环温差为6℃，其中管道损耗为1℃，实际换热温差5℃，正常天气按太阳能每天工作6小时计算，则每户（100升）的循环流量为160升/小时。
以此为标准计算循环水泵的流量和扬程。
单向背压阀的使用：在冬季用户进行辅助加热时，加热水箱有可能和上层的水箱或楼顶集热管道形成温差环流，造成热损失，因此必须供水支路上安装单向阀以阻止这种趋势。
保证系统循环量匹配的方法除了管道同程之外，另一个措施就是在循环支路上安装背压阀，统一给每个支路都增加0.01MPA的背压，保证每个支路上的沿程阻力和管程都是一致的，流量自然也会均衡 了。
分户水箱的安装方式：室内水箱安装实例：第二种方案：集中集热-集中供水系统介绍（以下设计区别于分户系统设计，其它设计同上）集中集热-集中供水系统：工作流程：1、楼顶采用集中的太阳能集热阵列13吨水，集热器和储热水箱之间通过温差循环进行储热换热。
每户自备一个电热水器；水箱供水管道经过每层每户，在每层用户支管上安装一个减压阀、计量器（水表），当太阳能系统工作时，住户可直接使用太阳能热水，并通过热水水表或智能IC卡进行计量；当需要辅助加热时可以使用自己家的电热水器。
2、贵单位楼顶楼顶面积可采用钢结构扩张技术加大面积，达到太阳能集热使用面积。
优点：太阳能系统可以实现低成本运营，系统的热水水量所有用户可以完全共享，热利用高，成本低。
水量辅助加热实现个性化使用。
缺点：热水取费，电热水器要占用卫生间一定的空间，需要安装分户热水表或IC卡计量水量辅助加热实现个性化使用，减少了能源的浪费。
示意图：预付费智能水表(硬件)介绍：智能水表硬件系统的构成：预付费水表计量管理系统由预付费水表、软件管理系统、智能卡组成。
智能水表软件系统的构成：本系统由电脑终端、打印机、读写器和管理软件组成。
水箱设计：承重墙的设计：水箱容量13吨，尺寸为直径2600mm*高2500mm加上水箱自重0.9吨。
设计时考虑到承重墙的负荷14吨。
不锈钢内胆采用SUS304 板材，内胆采用1mm不锈钢钢板组装、焊接而成，不仅寿命长，而且使水质纯净；外皮采用0.5mm彩钢板；中间保温层为50-60mm厚聚氨酯保温，保温性能超群。
控制系统的设计：整个控制系统分两个控制部分，强电部分设计在楼顶，弱电部分设计在室内。
根据控制目的配置一套监控显示放置在值班室内。
楼顶控制器与值班室内之间通过串口通讯，对水位、水温、电流、电压等信号进行采集，根据控制要求判断水位、水温等信号，并通过开关量输出模块控制相应的太阳能循环泵运行，电辅助自动加热，供水回水循环泵启停的动作，并达到报警等功能。
电辅助的设计：电辅助设计（72KW）如下：1、电辅助系统采用水箱外置式加热方式，放在水箱附近，维修方便，安全可靠，并采用循环水泵联动。
2、电辅助系统采用等程原理，设备腔体小，水容量最少，把高温时瞬间形成的水垢迅速冲走，实现在流动中加热，以防设备和管道的结垢现象。
3、电辅助系统的设置可以避开当地的高峰用电，尽量在用电低谷时加热。
第三种方案：分户集热-自然循环系统工作原理：自然循环系统包括储热水箱、集热器、循环管路、循环介质。
储能水箱位于集热器上方（高度差约为1-2米），循环介质在集热器中受阳光幅射升温，这样集热器与储热水箱中的循环介质温度不同，同而产生密度差，引起浮力，这一热虹吸现象促使循环介质在储热水箱及集热器中上下自然流动，不断与储热水箱中的水进行热交换，加热水箱中的水。
1、内置“U”型铜管，非承压运行，集热器为1816，外型尺寸为1120mm×1975mm×110mm，真空管为φ47mm×1800mm，共16支真空管。
2、集热器采用U型管和防冻储能技术，真空管内不走水、不冻管、不炸管、不结垢、不漏水。
集热系统与贮热水箱分离，安装灵活方便，不受楼层限制。
彻底改变普通太阳能热水器只能安装在楼顶的形式，集热器安装在室外，水箱安装在室内，不破坏房屋结构。
集热器边框采用优质铝型材，美观耐腐。
室外安装时不影响建筑的整体效果，真正实现与建筑一体化的完美结合。
水箱设计：1、双内胆承压式不锈钢水箱容积100L，内置电加热1.5KW；外型尺寸φ450mm×1230mm。
2、内胆技术参数：双内胆水箱内胆材料为1.2mm的SUS304-2B，内胆直径为φ340mm，水箱进、出口均为4分不锈钢丝管，承压（0.7MPa），保温层为55mm外桶技术参数：外皮材料为0.426mm的彩钢板，外桶直径为φ450mm；水箱侧面带有电加热，水箱正面带有遥控面板，端盖为倒刺扣合方式、烤漆水箱结构：5下1上1侧式：介质进、出口，下进水口、下出水口、排污口、上排气口，侧置电加热贮热水箱内胆为1.2mm的SUS304不锈钢板氩弧焊接成型，工作压力为0.7MPa压力；外壳采用灰白色彩钢板外壳、色泽均匀亮丽，放在阳台里不显突兀，与居室环境和谐统一。
保温层为聚氨酯整体发泡一次成形，保温效果好。
安装管路图：本文