別墅太陽能采暖/生活熱水系統設計方案
太陽能是一種免費的、清潔的、可再生的能源，在全球能源日益緊缺的情況下，越來越受到人們的重視。太陽能，在我們的生活、工作中有著廣泛的作用。其中最簡單、也是轉換效率最高的就是將太陽能轉換為熱能。
首先，在介紹本方案之前，必須澄清一個問題。許多人簡單地認為，太陽能采暖就是用太陽光取暖。而事實上，可行的太陽能采暖可準確描述為：太陽能與其它輔助能源（如燃氣、電力、生物質能等）互補而實現采暖的一種形式。之所以采用雙能源互補，是為了解決在陰雨天缺少陽光的情況下，能夠持續供暖。目前，太陽能采暖難以解決的問題是，過大的太陽能集熱面積，在夏季無用武之地，集取的熱量無處消散，致使設備溫度過高造成加速老化，甚至破壞設備。因此，在太陽能采暖方案設計中，一定要兼顧冬天和夏天的用熱量。
一、項目概況
該方案為別墅燃氣壁掛爐輔助太陽能采暖/熱水系統。該建筑物分地下一層及地上二層及閣樓結構，建筑面積436平方，采暖面積280平方。
設計目的：利用太陽能集熱系統實現對建筑物部分區域的供暖，并提供生活熱水。
二、太陽能采暖/熱水系統設計
（一）設計依據：
1、《新建集中供暖住宅分戶熱計量設計和施工試用圖集》
2、《采暖通風與空氣調節設計規范》（GB50019-2003）
3、《建筑給排水及采暖工程施工質量驗收規范》（GB50242-2002）
4、散熱器按中華人民共和國國家標準采暖部分分類執行；
5、GB/T4271-2007 《集熱器性能試驗方法》
6、03S401 《管道和設備保溫、防結露及伴熱帶》
7、GB50015-2009 《建筑給排水設計規范》
8、GB50303-2002 《建筑電氣工程施工質量驗收規范》
9、GB 50364-2005 《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》
10、DGT 32/T08-2005 《住宅建筑太陽熱水系統一體劃設計、安裝于驗收規程》
11、GB/T4271-2007 《真空型集熱器性能試驗方法》
12、GB/T20095-2006 《太陽能熱水系統性能評定規范》
13、GB/T18713-2002 《太陽能熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規范》
14、GB/T 12936-2007 《太陽能熱利用術語》
15、GB/T17581-2007 《真空管太陽集熱器》
16、GB/T 17049 -2005 《全玻璃真空太陽集熱管》
17、NY/T513-2002 《家用太陽熱水器電輔助熱源》
18、NY/T514-2002 《家用太陽熱水器儲熱水箱》
19、03S401 《管道和設備保溫、防結露及伴熱帶》
20、06SS128 《太陽能集中熱水器系統選用與安裝》
21、GBJ10-89 《鋼筋砼設計規范》
22、GB50009-2001 《建筑結構荷載規范》
25、L05SJ004 《太陽能熱水器安裝與建筑構造》
26、GB50345-2004 《屋面工程技術規范》
（二）系統構成及特點
1、系統組成
太陽能供暖系統由太陽能集熱器、儲換熱水箱、計算機智能控制系統、循環系統、連接管件等幾部分組成。
1.1太陽能加熱系統由太陽能集熱器、太陽能循環水泵及儲熱水箱組成，其作用是通過設置于采光面的集熱器最大限度地收集熱量，并通過儲水箱進行熱量的儲備。
1.2輔助能源系統是用電能或燃氣、生物質能等作為太陽能集熱系統的補充，輔助系統可以在連續陰雨天氣或其他特殊供暖需求時，滿足供熱需求。本系統采用燃氣壁掛爐作為輔助能源。
1.3太陽能供暖系統中散熱端應考慮到太陽能系統集熱效率等多方面因素進行的選擇。由于冬季太陽能熱水的溫度不高，所以，最為適宜的散熱末端應考慮地暖（地面輻射采暖），但由于暖氣片采暖有很強的實用性，所以，本設計選用暖氣片散熱器作為供熱末端。設計散熱器采暖的熱媒水溫度為30℃～60℃的低溫熱水，這樣，可以使太陽能集熱器的低溫段得到充分利用。
2、系統特點：
2.1系統采用低溫高效太陽能集熱器，集熱效率高，其優點是陰雨天比普通太陽能集熱器水溫高10℃以上。
2.2系統充分利用太陽能進行供熱，減少了對常規能源的使用。
2.3系統采用散熱器作為散熱末端，增加了供暖系統的實用性和舒適性。
(三）太陽能采暖/熱水系統技術條件
提高太陽能采暖系統效率的關鍵因素，除對建筑物本身的節能要求外，需要解決幾大模塊問題：
系統的全天候運行設計及控制模式選擇：包括系統的集熱面積設計、輔助能源設計及系統整體設計、控制模式的合理性；計算機控制系統運行模式：（略）
集熱系統與建筑的融合：包括集熱器與建筑結構的結合型式、附屬設備及管路布置，在保證系統安全性、可靠性（集熱器類型的選擇、系統的防凍），同時，滿足與建筑的整體協調性。本方案的太陽能安裝于斜面屋頂，維修不方便，所以，選用經久耐用的平板式太陽能。
3、系統散熱模塊選擇：采暖系統散熱端應選擇與太陽能集熱系統相適應的型式。考慮舒適性和最佳使用效率應考慮地暖，考慮實用性應選擇暖氣片散熱器。
（五）系統原理
系統實現的功能為生活熱水及建筑物的供暖，針對于此要求及設備的布置方式，系統的原理方案設計如下：
5.1系統原理圖
5.2系統運行說明
(1）熱水箱設有溫度參考點，太陽能集熱器設有溫度測點，當集熱器檢測點溫度比熱水箱水溫升高至溫度差上限時，太陽能系統水泵啟動，提升采暖水箱溫度；
(2）當集熱器檢測溫度低于采暖水箱溫度達到設定溫差下限時，太陽能系統水泵停止，集熱器及系統管道中的水排回水箱中，達到排空防凍作用；
(3）輔助壁掛爐（或電力）可同時作為采暖及熱水的補充。當采暖水箱溫度達不到設定溫度時，壁掛爐啟動對采暖水箱的水循環加熱，達到設定溫度以滿足供暖需求；
（4）供暖水泵可根據房間設定溫度要求進行啟停；
5.3、系統功能
系統可滿足建筑物的供暖及生活熱水供應；
非采暖季節，供暖水泵與水箱之間的循環水泵處于非運行狀態，但不影響生活用水的正常使用。
采暖季節，壁掛爐可同時滿足生活熱水的補充及采暖的輔助雙項功能。
（六）主要設備選型
本設計集熱器選用四季沐歌平板太陽能板10塊，集熱面積20平方；計算機控制系統、500升水箱均采用該品牌產品；輔助能源選用28KW小松鼠燃氣壁掛爐；散熱端選用鋼制板式散熱器和鋼制管式散熱器相結合。該方式具有舒適性高，節能效果顯著，便于調節和控制等優點。
四、太陽能采暖最佳配置
采暖末端太陽能由于熱密度較低，集熱溫度很難達到較高水平。普通散熱器熱媒溫度要求較高（70攝氏度以上），而太陽能系統部分時間不易達到該出水溫度要求。因此，在太陽能采暖系統中，通常采用地板輻射采暖的末端供熱方式。地板采暖所需要的低溫熱水在35～55攝氏度之間，正好是太陽能集熱器所能提供的適合溫度。地板采暖系統以整個地面作為散熱面，熱量主要以輻射方式傳播，與以對流散熱為主的散熱器系統相比，舒適性更好，腳暖頭涼的熱感覺更符合人體的生理學調節特點，且可以在比末端采用散熱器的系統低2～3攝氏度的情況下獲得同樣的舒適感，節省供熱能耗。夜間采暖負荷一般大于白天，但夜間卻無太陽輻射，具有蓄熱功能的地板采暖方式是非常適合的。因此，目前太陽能采暖系統普遍采用地板輻射散熱系統作為末端。
五、太陽能采暖系統造價
別墅太陽能采暖系統一般包括：地暖、分集水器、溫控部分、燃氣壁掛爐、太陽能集熱板12~24平方米（6~12塊）、500L雙盤管保溫蓄熱水箱、太陽能控制柜、循環泵、管道、閥門、溫感探頭、保溫材料等，造價一般在6~12萬元。
本系統采暖面積280平方，造價98000元?？紤]到太陽能系統供應熱水的能力很強，除冬天以外的其它3個季度都能很好地提供生活熱水，大大降低了能耗，所以，本項目中的太陽能部分的投資，5年內即可收回。經濟效益明顯。
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方案設計施工：上海寶第居安環境工程技術有限公司
上海寶第新能源科技有限公司
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