游泳池太陽能熱水工程系統(tǒng)解決方案設(shè)計說明

　　浩通公司是國內(nèi)較早將太陽能集熱器與建筑結(jié)構(gòu)安裝融合一體的太陽能企業(yè)之一。在多種建筑類型與太陽能匹配中，有自已的多項技術(shù)特長。這里公司以典型客戶“常州高級中學游泳池太陽能熱水工程”為大家做一個全面的：游泳池太陽能熱水工程系統(tǒng)解決方案講解。

　　

　　2008年國家投巨資為常州高級中學(中國共產(chǎn)黨早期領(lǐng)導(dǎo)人瞿秋白、張?zhí)�雷母�?施建現(xiàn)代化文體中心，該建筑底層為游泳池。按節(jié)能設(shè)計要求，其游泳池熱能損失利用太陽能熱源補充。為了讓集熱器與建筑融為一體，業(yè)主、設(shè)計方經(jīng)多次比較，最后確定選用國內(nèi)集熱效能較高的黑鉻平板集熱板。(全銅黑鉻集熱板產(chǎn)品吸收比為93%～95%，發(fā)射比為9～10%，春、秋季產(chǎn)水量45℃～60℃熱水80L-120L/(㎡•d))。

常州高級中學游泳池太陽能熱水工程設(shè)計圖

　　經(jīng)政府招標，浩通公司在眾多太陽能企業(yè)投標競爭中成為常州高級中學游泳池太陽能熱水工程中標方。

　　針對游泳池太陽能設(shè)計方案所需熱水能量及采用平板黑鉻集熱器效能，其集熱工程設(shè)計按以下要求：

　　游泳池容積：25000×20000×1500=750M3。燃氣鍋爐在初次加熱后，保持水溫28℃，當由于散熱等原因水溫從28℃降低了2℃時，太陽能儲熱水箱熱水與游泳池換熱循環(huán)泵自動打開，通過板式換熱器向游泳池補充熱量;當游泳池溫度超過28℃時，循環(huán)泵停止運行。

　　游泳池750M3，水溫28℃，以每日降溫2℃計算， 耗熱量：Q=750×1000×2=150×104kcal

　　按太陽能提供60℃熱水，△T60-28=32℃。需太陽能提供60℃熱水1500000/32/1000=47M3：游泳池配置60℃熱水箱50M3。

　　按給排水設(shè)計規(guī)范上有關(guān)規(guī)定的計算游泳池散熱量公式，應(yīng)計算補充水耗熱量(日補充新水3—5%)、水面蒸發(fā)熱損失(占熱損失較大比重)、池底和池壁散熱等。泳池散熱損失如按規(guī)范中的公式，計算出來的是峰值散熱量，用來作為確定供熱設(shè)備功率的依據(jù)。如果用來確定太陽能面積，可進行概算，28℃室內(nèi)泳池可按350W/m2日運行按8—10小時計算。

　　本項目游泳池容積750M3，日補水3%，補水量為22.5M3，冷水溫度按15℃，日補水：Q1=22.5×1000×(28-13)=29.25×104kcal。

　　泳池表面積500平米，泳池散熱損失按350W/m2概算，日運行時間可按8小時計算。則每日散熱損失為：

　　Q2=500×350×8=1400kWh=121.24×104kcal。 泳池總熱損失

　　Q=Q1+Q2=150.5×104kcal。(與按每日降溫2℃計算結(jié)果差不多)

　　健身房淋�。毫茉☆^44只，每只淋浴頭每次供熱水60L，每只/天10/人次，按全天60%利用率考慮。

　　耗熱量：Q=44×60×10×(45-15)×0.6=475200kcal

　　健身房水箱：淋浴40℃熱水44×0.06×10×0.6=16T，健身房配置45℃熱水箱16M3。 本太陽熱水系統(tǒng)日耗熱量：

　　1500000+475200=19754200÷860=2296(KWh) 本太陽熱水系統(tǒng)負荷按8h輸出，則小時熱負荷為

　　2296÷8=287KW

　　按當?shù)卮呵锓痔�陽能輻射能量每㎡集熱板能量輸出功率0.307kw (17MJ/㎡×52%÷4.186=2.11÷8=0.264×1.163=0.307KW) 集熱面積：287÷0.307=940㎡

　　太陽能熱源補充用量以春秋為基數(shù)設(shè)計太陽能集熱面積，配合燃氣鍋爐，既可在游泳池初次加熱降溫后發(fā)揮作用，又可在冬季陽光不足時加熱補充使用。

　　工程采用溫差強制循環(huán)：即太陽能熱水系統(tǒng)采用溫差循環(huán)方式運行。溫度傳感器將集熱器出口T1、太陽能儲熱水箱T2傳遞給電腦控制器。當T1-T2>溫差循環(huán)啟動值時，控制器發(fā)出控制信號，啟動太陽能循環(huán)泵，系統(tǒng)開始循環(huán)，不斷地將集熱器產(chǎn)生的熱水置換到太陽能水箱，這是一個反復(fù)循環(huán)的過程，隨著水箱內(nèi)熱水溫度不斷提高，T1與T2之間溫差越來越小，直至T1-T2<溫差循環(huán)停止值時，電腦控制器發(fā)出控制信號，關(guān)閉太陽能循環(huán)水泵。

　　系統(tǒng)補水：游泳池、健身房淋浴為全天用水，因此太陽能水箱熱水系統(tǒng)采用電磁閥補水，只要太陽能儲熱水箱中的水位在設(shè)定下降位置，自來水就會自動補進來，滿水自動關(guān)閉。(電腦控制器具有水位顯示面板)集熱水箱水位共分四檔，當水箱水位低于三時，系統(tǒng)自動啟動上水電池閥，涼水進入集熱水箱，當水箱水位達到滿水位四檔時，系統(tǒng)上水電磁閥自動鎖閉，確保游泳池用水能夠足量供應(yīng)。同時設(shè)水位溢流報警，如該功能供水電磁閥發(fā)生誤差或失控，其報警功能發(fā)出信號，該系統(tǒng)即鎖定上水電磁閥。

　　泳池恒溫換熱循環(huán)：泳池熱源補充為杜絕水質(zhì)污染采用間接供熱，配置一套熱交換器，太陽能貯熱水箱內(nèi)熱水由供熱水泵向泳池熱交換器供應(yīng)，熱交換器收集能量即供應(yīng)給泳池，補充泳池熱能損失，當游泳池水溫低于設(shè)定溫度(28℃-2℃)，并且水箱水溫高于設(shè)定溫度時，智能控制儀自動控制板換循環(huán)水泵啟動，使游泳池較低溫度的水與儲水箱較高溫度的水進行換熱，當游泳池水溫度達到設(shè)定溫度時，板換循環(huán)水泵自動停止。如此不斷，使游泳池水溫保持在28℃±2℃;如熱水箱水溫超過用熱點水溫不足3℃時，通過泳池循環(huán)管線溫度信號傳示，即啟動燃氣鍋爐補充能源，確保滿足游泳池熱水需求。

常州高級中學游泳池太陽能熱水工程現(xiàn)場安裝圖

　　因常州高級中學游泳池太陽能熱水工程的具體使用要求，我們特別將以下幾個事項作為工程安裝中解決重點：

　　一、游泳池太陽能熱水工程集熱板和管線抗凍處理

　　作為平板集熱器，它具有以下優(yōu)點：集熱效率高、使用壽命長、承壓能力好、耐候性好、水質(zhì)清潔、平整美觀。它產(chǎn)水量大，故障率低，平板集熱器在使用過程中幾乎沒有故障可言。全銅板芯、鋁合金邊框鋼化玻璃，其使用壽命均可達25年以上。集熱器整體性好，極易與建筑融為一體，并能起到屋頂防熱保溫的良好作用。

　　但平板型太陽集熱器是由銅鋁復(fù)合或全銅等金屬材料制造。冬季使用時就能出現(xiàn)集熱器內(nèi)的水結(jié)冰而至使集熱板、管線漲裂被凍壞。在國內(nèi)使用近30年的歷史中，前些年因防凍處理不好，平板集熱器只能作為春夏秋的季節(jié)產(chǎn)品，特別冬季，作為北方，就要將集熱器及水箱中水全部排除，否則即發(fā)生集熱板、管線凍壞現(xiàn)象。而國外的太陽能市場，平板集熱器占有份額為80%～90%，其抗凍方式均使用防凍液作介質(zhì)，采用二次換熱處理解決防凍。但同時也因采用了二次換熱相應(yīng)降低了能量效果。

　　我們在該太陽能集熱工程中，采用落水排空式解決系統(tǒng)抗凍。即當日照理想的時候，電腦控制器發(fā)出啟動信號，太陽能循環(huán)泵啟動，將太陽能集熱器收集到的熱水輸送到水箱，加熱水箱中的水;而當日照不理想或夜間的時候，電腦控制器發(fā)出關(guān)閉控制信號，太陽能循環(huán)泵停止運行。當循環(huán)系統(tǒng)工作一程序后，集熱器和循環(huán)管路因設(shè)定相應(yīng)坡度系數(shù)，集熱器和循環(huán)管路中的水因為重力關(guān)系自動排空，流回熱水箱，防止集熱器和管路在冬季因存水而凍結(jié)。此排空系統(tǒng)具有運行簡單、可靠的特點，全天候平板過冬熱水系統(tǒng)采用排空法進行防凍的方法，在大量的工程實踐應(yīng)用中得到證明，是非常成功和行之有效的。

　　二、游泳池太陽能熱水工程防過熱處理

　　在進行系統(tǒng)設(shè)計時，需充分考慮到夏季產(chǎn)熱量大于需求量的情況。當晴天太陽能集熱器吸收的太陽能輻射能量通過溫差循環(huán)儲熱，水溫會不斷的上升，導(dǎo)致儲水箱內(nèi)水溫升高。如超過溫度設(shè)計需求，使集熱器處于高溫狀態(tài)下運行，即造成集熱器和熱水系統(tǒng)的一些部件的損壞。此外，高溫水易形成水垢，對整個系統(tǒng)的運行也會造成不利的影響。所以我們將控制系統(tǒng)設(shè)計了上限控制點，即當溫度達到水箱過熱保護溫度時，太陽能循環(huán)泵停止工作，不再與集熱器進行熱交換，使集熱器溫度不再升高，系統(tǒng)進入平衡狀態(tài)。同時增設(shè)水箱防過熱報警保護系統(tǒng)程序雙控。系統(tǒng)的防過熱功能，同時解決了集熱板結(jié)垢問題。由于系統(tǒng)中的水完全在60℃以下低溫中快速循環(huán)，所以就幾乎沒有水垢產(chǎn)生的條件。它充分確保了平板集熱器的壽命，同時，因我們選用的是平板集熱器，采用排空方式，就是高溫情況下強制上水對集熱板也沒有影響。不會像真空玻璃管那樣為防止炸管對上水有特定要求。這也是選平板太陽能系統(tǒng)的重要依據(jù)。

　　三、游泳池太陽能熱水工程集熱板保溫層防過熱萎縮

　　當夏季陽光輻射量過高，集熱板因防過熱循環(huán)泵停止工作時，其底部聚胺脂保溫層，也因溫度太高即形成萎縮現(xiàn)象。雖然平板集熱器不能像玻璃管那樣因空曬后循環(huán)加水造成炸管，但因集熱板空曬形成高溫傳導(dǎo)，溫度超過160℃，致使為防過熱而整體發(fā)泡的聚氨酯材料萎縮現(xiàn)象發(fā)生，其保溫效果就大為降低。為解決這一現(xiàn)象，我們在集熱板下部與保溫層之間放一薄層耐熱耐萎縮玻璃棉，致使集熱板與聚氨酯形成隔離狀態(tài)，使其在較低工作溫度下保溫層保持密封狀態(tài)達到降低熱損。

　　四、游泳池太陽能熱水工程不銹鋼管道與集熱板銅件防電化學腐蝕處理

　　該項目太陽能工程的質(zhì)量要求較高，在給水系統(tǒng)管線中，確定給水、熱水管線、閥門管件均采用不銹鋼管及管件，而集熱器板材的管件采用的是銅材;當兩種金屬或合金相接觸時，極易造成異種金屬接觸處的局部電偶腐蝕，亦稱雙金屬腐蝕。為了解決以上兩種不同金屬腐蝕現(xiàn)象，減少異種金屬接觸;設(shè)計易更換部件的結(jié)構(gòu)，我們采用絕緣材料間隔接觸面組件，將雙方材料合理匹配組合一起，達到質(zhì)量要求。

　　五、游泳池太陽能熱水工程集熱板殼體要求

　　對集熱板的玻璃蓋板，它有高全光透射比、耐沖擊力強度、良好的耐侯性能，絕熱性能優(yōu)良要求。我們選用了透過率超過90﹪低鐵鋼化玻璃。

　　對集熱板的保溫層要求是保溫性能好，即材料的熱導(dǎo)率小，要求不大于0.055W/(m.℃)，不易變形或揮發(fā)，不產(chǎn)生毒氣體、不吸水。為此，我們采用了集熱板底層整體聚胺脂發(fā)泡。

　　對外殼要求是應(yīng)該有一定的鋼度和強度，并便于安裝。我們定型制作了防熱損無玻璃橡膠壓條專用鋁型材，無邊角切割整體組合制作。

　　六、游泳池太陽能熱水工程系統(tǒng)安全

　　防風雪措施：集熱器支架整體焊接，室外支架(含太陽能集熱器支架和管路支架等)均采用40×40國標熱鍍鋅角鋼。整體支架與樓面拉纖固定，保證集熱器的穩(wěn)定性，達到國家的設(shè)備抗風規(guī)定。

　　防雷措施：太陽能系統(tǒng)設(shè)備并非處于樓面最高位，按現(xiàn)有情況將集熱器支架與樓面避雷網(wǎng)連接便可，保證設(shè)備安全運行。

　　漏電保護措施：對于本太陽能熱水系統(tǒng)用電的設(shè)備，我們采用漏電保護開關(guān)和重接地保護，確保用電安全。

　　七、游泳池太陽能熱水工程集熱板及系統(tǒng)排氣、吸氣處理

　　工程中我們將集熱系統(tǒng)采用溫差強制循環(huán)，實施排空法(落水式)運轉(zhuǎn)方式。這樣每次集熱程序后集熱器和循環(huán)管路中的水因為重力關(guān)系排空流回熱水箱解決抗凍問題。但系統(tǒng)工作時，水進入系統(tǒng)，因存有空氣，如不排除，即行成氣塞現(xiàn)象;而當水回流時，其集熱器及系統(tǒng)中即形成真空，造成一個空腔，這樣，水就不易排出，還極易損壞系統(tǒng);為了防止以上情況發(fā)生，我們將集熱器及管路按運行位置實行流量平衡，將系統(tǒng)分成多個獨立單元，每個單元的最高位置配以排氣、吸氣系統(tǒng)，以保證系統(tǒng)循環(huán)、排空和回流需要，達到系統(tǒng)正常運行。

　　八、游泳池太陽能熱水工程增設(shè)集熱器高空施工位置

　　該工程設(shè)計集熱器面積因樓面空間位置不足，為達整體最佳集熱及排空功能，工程施工開始我們即與業(yè)主、設(shè)計院確認，將樓面東側(cè)條梁樓層采用鋼架平鋪焊制，其集熱器重量分載于下側(cè)砼樓面，集熱板與整體系統(tǒng)成一水平位置，每排集熱器后側(cè)安裝鋼板通道，便于集熱板及管路施工安裝及日后維修。其鋼梁支架均按金屬結(jié)構(gòu)標準施工驗收。 該工程竣工后經(jīng)調(diào)試運轉(zhuǎn)及與泳池設(shè)備同步運行，均達到原設(shè)計各項設(shè)定功能和使用效果。

　　公司在常規(guī)建筑類型中，針對不同的建筑與太陽能一體化匹配，均采用不同的方式量體設(shè)計，如：

　　1、常州中意寶第小區(qū)，我們?yōu)楦邔咏ㄖ�配備�?400套陽臺平板壁掛式太陽能熱水器，通過介質(zhì)二次換熱功能達到使用需求，經(jīng)兩年使用(特別經(jīng)過2個冬季運轉(zhuǎn))達到了良好效果，用戶感到舒適滿意;

　　2、在鎮(zhèn)江紀委一處建筑群中，我們將集熱板鑲嵌于屋面中，形成與建筑物一體，將水箱放置于室內(nèi)水箱間，熱水增壓使用，達到良好使用效果;

　　3、在常州九洲環(huán)宇(110米高層太陽能循環(huán)系統(tǒng)中)、普羅斯等多個太陽能建筑項目中，我們都將太陽能與建筑達到最佳匹配。

　　均根據(jù)各種不同類型不同結(jié)構(gòu)量形設(shè)計，定型配備施工，實現(xiàn)太陽能熱水器與建筑物完美結(jié)合，讓太陽能與建筑物兩者更加協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。

　　經(jīng)過多年的努力，浩通全天侯太陽熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)構(gòu)安裝融合一體化項目已形成了全面擴展的形勢。我們已相繼完成了不同產(chǎn)品、不同規(guī)模、不同運行方式(不同輔助能源配合的數(shù)百個工程，吸取了眾多教訓(xùn)的同時，也積累了豐富的經(jīng)驗，使浩通全天侯太陽能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)基本能滿足多種不同條件和要求下的用戶需要，達到了較為理想的效果。

　　從太陽能產(chǎn)品和系統(tǒng)設(shè)計上看，太陽能和常規(guī)生產(chǎn)供熱系統(tǒng)是可以有機結(jié)合起來，從而達到節(jié)能環(huán)保、運行可靠的目的;從預(yù)期經(jīng)濟、環(huán)保效益看，在達到很好的節(jié)能、減排目標的同時，還帶來了可觀的經(jīng)濟效益;從項目風險看，成熟的太陽能光熱技術(shù)，加上采用先進的集熱器和控制系統(tǒng)，項目風險極低;從社會影響和示范效果看，太陽能應(yīng)用于工業(yè)、生活熱水，擺脫了太陽能應(yīng)用于建筑節(jié)能的束縛，拓展了太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，將為太陽能更廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)等生產(chǎn)領(lǐng)域做出良好的示范效果。

　　我們充分認識到太陽能熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合及應(yīng)用已進行多年，并取得一定成效，但要在全國大規(guī)模推廣應(yīng)用取得規(guī)模效益，絕非哪一家太陽能企業(yè)能夠獨立完成，需要設(shè)計部門和用戶的共同參與，并得到建筑規(guī)劃和設(shè)計施工部門的支持，通過一定數(shù)量的示范工程，總結(jié)經(jīng)驗，逐漸形成相關(guān)規(guī)范和標準，這樣，太陽能產(chǎn)業(yè)才能真正將太陽能與建筑結(jié)合的水平提到一個新的高度。

　　游泳池太陽能熱水工程系統(tǒng)解決方案設(shè)計圖

特別說明：
　　浩通節(jié)能設(shè)備竭誠為您提供標準、全面的信息，但不對信息中可能出現(xiàn)的錯誤或遺漏承擔責任。方案圖片僅供參考，請以實際確定方案為準。以上內(nèi)容如有變動，恕不另行通知。如有疑問可來電咨詢：0769-22664029