某单位办公楼为含地下2层、地上5层的公用建筑。该楼设有按三星级宾馆的标准客房55间, 以及公共食堂, 要求设置集中供应55℃的生活热水工程。

 

按每人日用热水量为150 L计算, 客房日用热水量16.50t(55℃), 食堂日用热水量约18.50 t, 总计日最大用热水量35 t, 采用全日供水的模式。

 

该工程采用太阳能与空气源热泵热水机组结合加蓄热水箱的循环加热、蓄热的开式热水制备系统。太阳能集热板、太阳能循环加热泵、太阳能热水中间水箱, 以及空气源热泵热水机组、循环加热泵、冷水补水泵、循环加热热回水泵和开式蓄热水箱均布置在该楼的屋顶平台上。蓄热水箱中的55℃热水依靠重力(与冷水箱一样), 向下输送至室内热水供应管路系统。管路系统的循环热回水总管由下向上, 通过置于屋顶上的循环热回水泵打入蓄热水箱。

 

太阳能热水工程设计

1)    气象资料

 

(1)年平均气温15.30℃

 

(2)季节日平均气温:夏季(6月～ 8月, 92天),26.79℃;春秋季(3 月～ 5 月、9 月～11 月, 共183天), 15.53℃;冬季(12月～ 2 月, 90天), 3.39℃；

 

(3)最高月平均气温:32.40℃;最低月平均气温:1.60℃;最低日平均气温:-9℃。

 

(4)该地区年日照时间2182.40h;太阳年总辐射量1390W/m2 .y;日照百分率49%。

 

2)    自来水温:春季, 15℃;夏季, 20℃;秋季,15℃;冬季, 5℃;年平均水温, 15℃。

 

3)    日用热水量:35t

 

4)    客房部分设高峰时段为晚上7:00 -10:00, 共3 h。热水供应小时变化系数Kb=8.40。

 

最大小时供热水量：(16500/24)×8.40 =5775 L/ h；

 

高峰时段的供热水量：5775 ×3 ×0.75 =12994 L；

 

5)    设食堂用水每日3个高峰:高峰时段2h。最大小时供热水量：(18500/3)÷2 =3083 L/小时.日最大小时的供热水量:5775 +3083 =8858 L/ h；

 

6)    燃料热值和价格

 

(1)柴油价7元/kg。燃油锅炉的热效率为0.80, 0#柴油的当量热值为10300 ×0.80 =8240 kcal/ kg=34.49MJ/ kg。

 

(2)天然气价2.80元/ m3 。

 

燃气锅炉的热效率为0.85, 天然气的当量热值为8500 ×0.86 =7225 kcal/ kg=30.24MJ/ kg。

 

(3)电价0.74 元/kWh, 低谷电价0.30 元/kWh。热泵的COP=3.5, 电的当量热值为860 ×3.5 =3010kcal/ kWh =12.60MJ/ kWh。

 

电锅炉的热效率为0.95, 电的当量热值为860×0.95 =817 kcal/ kWh=3.42MJ/ kWh。

 

7)    机组参数设计采用KRS-1700 /G-B01型循环式空气源热泵热水机组。

 

热水负荷计算和设备选择

1)    日用热负荷按冬季平均日气温3.39℃, 上水温度5℃, 热水温度55℃, 日用水量为35000L计算, 日用热负荷2142kWh。

 

2)    热泵机组选型(按全部应用热泵制热水计)

 

(1)选用4 台KRS-1700/G-B01型循环式空气源热泵热水机组。在不同季节日产55℃热水35 t。机组日工作小时和季节耗电量见表1。

 

 

 

 

 

 

 

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　(2)当低温天气日平均气温为-5℃, 水温为5℃时, KRS-1700/G-B01 机组的输入功率为13.17kW, 输出制热功率为35.21 kW, COP值为2.67。机组每小时可制热水:35.21 ×4 ×860 ×0.95 ÷(55 -5)=2301 L。

 

机组日均工作时间:35000 ÷2301 =15.21 h;

 

说明出现-5℃的低温天气时, 即使不用太阳能助推, 四台热泵机组单独运行也可满足全天的用水要求。

 

(3)当出现该地区罕见的极端最低气温-9℃时, 已超过了本设计所选用的热泵热水机组的工作范围, 此时热水工程将采用太阳能集热板与辅助电加热相结合的传统热源工作模式。设计选定电加热器的日工作时间为20 h, 辅助电加热器加装在蓄热水箱中, 配置的电功率应为2142 ÷20 =107.1 kW必须说明, 电加热器只是作为保证安全可靠供水的辅助手段, 只是在极短的时间内运行。本设计取用2组辅助电加热器, 每组电功率50 kW。 (责任编辑：中建太阳能)