万科花园新城小区热水系统设计

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本文介绍了沈阳万科花园新城小区业主会所部分利用太阳能进行集中热水供应系统的设计情况，包括系统设计、系统控制、太阳能集热器选择等几方面内容。

一、工程概况
　　

　万科花园新城小区是沈阳万科房屋开发有限公司开发的住宅小区项目，位于沈阳市东陵区长青街，距浑河北岸约700米，临近沈阳市规划发展的浑南地区东北界，处于沈阳未来规划城区的市区中心偏北地带，属于沈阳城市规划发展的重点区域。小区占地15.85公顷，建筑面积24.6万平方米，规划为多层、低密度住宅小区，以多层住宅为主，并有小部分小高层住宅点缀其中。
　　万科花园新城小区于1999年11月完成可行性研究，属于地方型的国家康居示范小区，工程设计完全按照国家康居示范工程的标准进行。小区分三期设计，一期工程设计完成于2000年5月，将于10月底入住。在进行本工程设计的过程中，我们对新型材料，设备等进行了考察、研究，在此将本次设计的小区会所集中热水系统水加热部分单独进行了总结，与大家共同探讨。
二、热水供应系统介绍
　　在该小区一期工程设计的业主会所为小区公用的娱乐设施，内有游泳池、桑拿、淋浴等用水部位，考虑充分利用能源，为桑拿淋浴设计的集中热水系统采用热媒换热和太阳能集热联合工作方式，设计供水量9m3/h，最大小时耗热量330000Kcal/h，系统如附图“热水系统原理图”所示。
　　系统热媒来自燃气热水机组，热媒设计供水温度80℃、回水温度55℃；热水供回水管干管管材采用钢塑管、支管采用铝塑管；换热器设计采用两个容积为1.5m3的半容积式换热器Œ；太阳能集热器设置在五层住宅屋顶，采用热管真空管太阳能集热器，吸热量约3000Kcal/m2d，共布置100m2。系统设计夏季热水供水主要依靠太阳能集热器，其它三季由太阳能将水预热，热量不足部分由换热器补充。当太阳能系统检修时，可由换热器供给全部热量，换热器出口温度设计为50℃。
三、系统运行控制及保证措施
　　换热器、管道系统、自力式温控阀和循环泵组成典型的热水供应系统，循环泵的启停由设在回水管上的电接点温度计1控制，当回水温度低于39℃时，循环泵启动，当高于45℃时停泵。热媒流量通过换热器上的温包由设在热媒供水管上的自力式温控阀控制，当换热器内温度达到设计出口温度时，温控阀将全部关闭。
　　一般来说为充分利用能源，太阳能系统应在屋面设置热水水箱和循环泵，根据本工程的热量和水量，若设置热水水箱，其容积贮水约7-10m3。本工程设计的太阳能系统如附图所示，考虑到立面效果要求、屋面荷载和用地限制等因素，并未在屋面设置太阳能热水水箱，而是利用管道系统和换热器贮热容积作为蓄热容积。
　　另外，太阳能集热器系统通常采用强制循环，设置在集热器和热水水箱间的循环泵由温度、光照控制仪控制，当温度和光照适宜时，循环泵启动，使被加热水在连接水箱和集热器的管道内循环，将水加热。本工程未设计热水水箱，所以与换热系统利用同一组循环泵使被加热水循环。 　　将两套系统相联后，形成以下三种工作方式：
1、系统仅使用太阳能加热：　　关闭附图中阀门④⑤⑥，打开阀门①②③和将循环泵置于常开状态，系统将仅使用太阳能进行加热。
2、系统仅使用换热器加热：　　关闭阀门①②③，打开阀门④⑤⑥，将循环泵置于温度控制运行状态，系统将仅使用换热器进行加热。
3、两种加热方式共同使用：　　关闭阀门④⑤，打开阀门①②③⑥，将循环泵置于温度控制运行状态，系统将把太阳能作为预热方式，使被加热水先经过集热器预热后作为换热器的进水与热媒进行换热。
　　此外，当长时间不使用太阳能集热器时，应用帆布将集热器覆盖，关闭阀门①③并打开阀门⑦将太阳能集热器部分管道放空。
　　通过对以上阀门的控制，系统也可灵活地实现连续供水和定时供水方式间的转换。
　　然而经过对用热和贮热量的核算，发现以上系统潜在的问题：仅使用太阳能集热器供热时，贮热容积不足。当气候条件达到或好于设计条件时，太阳能集热器平均小时吸热量可能超过30000 Kcal，对于仅有约3m3容积的管道系统来说，每小时温度升高可能达到10℃。在连续无用水的不利条件下，可能使整个系统“超温”。由于换热设备间受到层高和用地的限制，不能将贮热容积增加。为解决此问题，在系统供水管上(设备间内)增加电接点温度计2，对电磁阀进行控制，当供水管内温度高于65℃时，打开电磁阀进行泄水，此时市政水将及时向系统内补充，当温度低于55℃时，关闭电磁阀。
四、太阳能集热器选型
　　本工程设计过程中从几个方面比较了部分太阳能集热器的性能，见下表：

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　由于安装集热器的屋面面积局促，且不允许较大的荷载(包括风荷载)，通过比较，并结合工程具体情况，选择了热管真空管太阳能集热器。此集热器热效率较高，比较节约面积；在沈阳本地的代理商可进行安装、调试、维修，而且这种集热器内部不过水，所以自身重量轻，又可在寒冷地区全年运行；工程应用的热管真空管安装不必使用吸热板或后背板等整块板材，使得这种集热器的抗风性能好。此外这种集热器还具有使用寿命长，可在多云低日照条件下正常运行等优点，适合在工程中使用。
　　以上是在沈阳万科花园新城小区工程热水系统设计中的一些方法和体会，希望能与大家共同探讨，不妥之处敬请批评指正。由于本系统目

目前尚未得到用户评价，其真正效能有待工程实践检验，待系统运行一定时间后，应另作总结。 １--后甲方订货采用波纹管式换热器２--该集热器采用中德合作技术，由北京桑普技术集团北京桑达太阳能技术有限公司生产，辽宁省水利水电科学研究院科技开发公司提供。