高层建筑集中热水系统设计

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1、高层建筑集中热水系统设计高层建筑集中热水系统设计　摘要：随着社会的发展与进步，重视高层建筑集中热水系统设计具有重要的意义。本文主要介绍高层建筑集中热水系统设计的有关内容。　　　　目前我国大力提倡环境保护和建设节约型社会，动员和激励全社会节约和高效利用各种资源。而太阳能以清洁、取之不竭、安全、经济效益好等显著优势，已越来越受到社会各方面的关注。而在太阳能产业的发展中，太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的。太阳能热水系统是吸收太阳辐射能为热源，将太阳能转为热能以达到加热水的目的的整套装置，包括

2、太阳能集热装置、储热装置、循环管路装置等。本系统的最大优势在于，在日照充足条件下，整个系统运行成本几乎为零，这也是在太阳能比较丰富的地区以太阳能作为生产热水主要能源的重要原因。　　某高层建筑住宅群，总建筑面积约17万m2，分两期施工建造，其供热系统均采用太阳能集中供热。一期建设第1～15栋，均为13层，建筑高度，集热器集中放置在屋面能有效利用太阳光能的位置。二期建设第16～18栋，其中第16栋为30层，建筑高度87m，第17、18栋为32层，建筑高度，集热器除放置在屋面可有效利用太阳能位置外，还布

3、置在女儿墙和侧立面及阳台上，以保证足够的热源。　　建设方要求本项目全部18栋高层建筑群均采用太阳能集中热水系统，供应全部住户热水，要求投资省、运行费用低、管理简单，对热水供应的质量未作过高的要求。针对甲方要求，设计在太阳能利用上具有以下几个特点。　　集热器的布置　　太阳能集热器在中高层住宅中，首先考虑安装在建筑物顶部，在建筑外观上不会影响建筑景观;同时，集热器的安装排列不受建筑物走向的限制，可以达到系统最佳的集热效果。中高层住宅太阳能热水系统的设计，应满足太阳能集热器面积使所有的住户都有权利使用上

4、太阳能热水。本项目采用太阳能集中供热系统，以单栋为一个小系统，相对独立。一期工程的15栋13层住宅，在屋面安装平板式集热器已能满足整栋热水需要的热量，与12层以下民用建筑的太阳能集热系统相同。二期的3栋高层建筑，楼层数均超过30层，单靠屋面安装集热器，不能满足供热需求，设计中利用了女儿墙和侧立面阳台安装集热器，以达到足够的集热面积从而满足用户的供热需求。第16栋住宅30层，分为A座和B座两个完全对称结构，共有290户。设计所需集热面积为313m2，屋面面积为330m2，能安放集热器的有效面积约为2

5、50m2，按一块集热板的集热面积约为2m2考虑，光靠屋面面积显然不能满足设计需要，因此利用女儿墙和南侧立面阳台安装集热器来补足。第17、18栋住宅32层，每栋的设计集热面积都超过1000m2，单纯依靠屋顶安装集热器根本无法满足要求，因此设计中在每栋建筑的女儿墙，东、南、西三个侧立面阳台都安装了集热器，侧面集热器的面积综合折减率约为55%。　　集热器分组　　由上述的集热器布置设计可以发现，高层住宅所需的集热器数量、面积比较庞大，常用的集热器串联连接会造成大量能量损耗，因此本项目对集热器进行分组，分组

6、后热媒采用并联方式接入集水器，再进入储热设备。因设计中集热器数量较多，特别是第16、17、18栋楼中既有设于屋顶的平板型集热器，又有设于外墙和阳台的金属U型管式真空管集热器。以第16栋A座为例，共设置5组集热器，其中屋面集热器分成2组，每组集热器数量分别为43块和44块;女儿墙部分集热器分成2组，每组集热器数量均为36块;南侧立面阳台集热器为1组，集热器数量为58块;由于每组集热器的面积、热媒在管道中的输送距离、流量、集热器的类型都有差距，故设计根据每组集热器的流量、阻力损失的不同，配置流量、扬程

7、相匹配的强制循环泵，并在回水管路上设置平衡阀调节，使得进入集热水箱的热媒符合设计要求。　　考虑到每套太阳能控制系统在楼顶，对系统的监控比较麻烦，并且考虑到强电和弱电分离等因素，本工程设计远程控制显示器及楼顶强电控制柜，根据控制目的配置一套远程监控控制显示器放置在楼内值班室或控制室内(距屋顶1000米范围以内)。楼顶控制器与值班室之间通过串口通讯，对水位、水温、时间等信号进行采集，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水泵运行、电加热等辅助能源自动加热、供回水循环

8、泵启停、高温保护等并达到报警等功能。太阳能远程控制系统控制原理如下图所示：　　(1)太阳能集中热水系统工作原理：　　在储热水箱内，当T1(T1')-T2>Tm(设定为6℃)℃，循环热水泵P1自动开启，通过强制循环把集热器内的热水置换到储热水箱内，当T1(T1')-T255℃时，电磁阀1打开，冷水不断把集热水箱中的热水顶入恒温水箱，当T3　　(2)恒温水箱工作原理：　　恒温水箱一直保持50℃-55℃的热水，水箱中的水位高低由太阳能集热量和储热水箱温度高低控制，当恒温水箱内的水位低于最