水系统储热水箱和辅助热源设计探讨
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太阳能热水器辅助加热方案分析摘要:作为新能源,太阳能具有普遍、环保、长久等优点,我国的太阳能资源很丰富,具有良好的太阳能利用条件。
目前太阳能使用最多的是在供热和光伏发电两方面,由于受地区、季节、天气、时间等方面的影响,太阳能不是很稳定,为保证热水供应温度的稳定,太阳能热水系统必须配备辅助热源。
目前出现电辅助加热、热泵辅助加热、燃气辅助加热等辅助加热方式。
关键词:太阳能;热水器;辅助加热1.电加热电加热作为辅助热源,一般多用于集热器与热水箱为一体的太阳能热水器。
由于电加热比较方便,故电加热常被选用作为一种辅助加热方法。
目前绝大部分厂家采用的方法是在太阳能热水器的水箱里安装电加热管。
原理图如图:优缺点分析:优点就是方便,且成本较低,不需要复杂的技术问题,但越简单越凸显其缺点存在。
①首先是电加热的能耗比低,且作为二次能源,不节能。
②封闭式热水器、出口敞开式热水器、水箱式热水器、水槽供水式热水器、低压式热水器等这几种热水器的电辅助加热结构缺少对水位的控制,在正常使用中经常会出现储水箱内水位低于电热管平面,使电热管出现干烧现象。
③太阳能热水器中的电辅助装置内一般装有的热熔断体图-1电加热原理图或非自复位的热断路器温度在140℃一190℃之间。
在太阳能热水器出现空晒的情况下,其储水箱中空气温度常常能达到200℃一300℃。
因此,其内的热保护装置在空晒的热冲击下断开,使电辅助加热装置失灵而不能使用。
④目前市场上太阳能热水器辅助电加热器的控制系统几乎都不具有温度控制功能,有些热水器即使有此功能,也由于控制精度不高,存在过烧现象而严重浪费电能。
由此可见电辅助加热存在较大的安全隐患。
2.热泵加热热泵技术是利用少量高品位的电能作为驱动能源,从低温热源吸收低品位热能,并将其传输给高温热源,以达到制热的目的。
通常是以消耗一部分电能为补偿,通过热力循环,将环境介质水、地热源、空气等贮存的能量(热量)加以利用。
热泵辅助加热包括地源热泵加热、空气源热泵、水源热泵等。
恒温水箱系统设计引言:恒温水箱系统是一种常见的热水供应设备,主要用于家庭、学校、酒店等场所的热水供应。
设计一个高效稳定的恒温水箱系统,不仅需要考虑热水的供应和保温效果,还需要将能耗降到最低,提高系统的可靠性和安全性。
本文将从系统的结构、工作原理、控制策略和优化设计等方面进行详细探讨,希望能为恒温水箱系统的设计提供一定参考。
一、系统结构设计1.热水储存槽:热水储存槽是恒温水箱系统的核心组件,主要用于存储热水并保持温度稳定。
槽体材料可选用不导热的材料,内部应进行防腐处理。
由于热水具有膨胀特性,应在槽体设计上考虑到热胀冷缩的因素。
2.加热装置:恒温水箱系统的加热装置可以采用电加热器、太阳能板加热器或燃气加热器等,根据实际情况选择合适的加热源。
加热装置要具有良好的能效和稳定性,确保热水能够快速达到设定温度,并保持稳定。
3.维持温度装置:为了保持热水的恒温性,需要在系统中加入维持温度装置,例如温度传感器和温控器等。
温度传感器用于实时监测热水的温度,而温控器则通过与加热装置进行联动,调节加热功率,控制热水的温度在设定范围内。
二、工作原理1.加热过程:当恒温水箱系统开始工作时,温控器会检测热水的温度,如果低于设定温度,则启动加热装置进行加热。
加热装置向热水储存槽中提供热量,使热水温度逐渐升高,直到达到设定温度为止。
2.储存过程:当热水的温度达到设定温度后,温控器会断开加热装置的供电,停止加热过程。
此时,热水会继续以热胀冷缩的方式保持恒温状态,并由热水储存槽提供热水供应。
3.供水过程:当有需求时,用户可以通过水龙头或其他水位供水装置获取热水。
供水过程中,恒温水箱系统会根据监测到的热水温度实时调节加热装置的功率,确保供水温度保持恒定。
三、控制策略1.开关控制策略:在恒温水箱系统工作过程中,可以采用开关控制策略,即当热水温度低于设定温度时,系统自动启动加热装置进行加热,温度达到设定值后停止加热。
这种控制策略简单易实现,但可能会产生温度波动较大的问题。
储能水箱探讨姓名:蒋桂春2015年1月19日储能水箱二、储能水箱的技术发展1太阳能热源:太阳能储能水箱2空气能热源:热泵交换水箱3燃气热源:壁挂炉储能水箱三、盘管技术1不锈钢内盘管2搪瓷内盘管3不锈钢波纹盘管4铜盘管四、德国威能水箱效换率测试结果五、德国威能保温能效测试结果六、公司生产储能水箱技术探讨1搪瓷储能水箱第一章绪论1储能水箱应用领域的延展原本单一的能源利用以及单一的热水使用需求已不再是未来的市场发展趋势。
一种以太阳能、空气能以及天然气等能源有效组合的多能源集成系统逐渐受到市场青睐。
这种多能源集成系统一方面是多种能源的有效利用,一般优选太阳能、空气能等可再生能源为主能源,辅助使用天然气等清洁能源;另一方面是满足多样化需求,如采暖+制冷+生活热水的三联供系统,这也意味着太阳能搪瓷内胆储热水箱的应用领域在不断延伸,拓宽到了热水、采暖以及制冷等领域。
顾名思义,多能源热水器利用多种能源进行热水供应。
一般而言有两大方式:一个是太阳能热水器+燃气热水器组合而成的太阳能-燃气热水系统,另一个是太阳能热水器+热泵热水器组合而成的太阳能-热泵热水系统。
这两套系统均以太阳能为优选能源方式,产品更节能,使用起来更舒适。
2.关注焦点理念变化1 )卫生、节能、环保欧盟对热水器等家电产品在RoHS、PAHs、WEEER、EACH、ErP方面有管控要求,我国也已经在卫生、环保、节能等方面出台类似的要求。
2)用户舒适性的追求随着生活水准的提高,用户对热水器的要求从原来节能优先向舒适优先转变。
如果我们一味强调太阳能免费能源,这容易给消费者造成误解,为节能而忽略舒适性,消费者就会认为太阳能热水系统不好用。
因此,舒适度是我们这些节能产品满足消费者的首要诉求点。
3)由储水箱延伸至提供热水系统解决方案储水箱是热水系统中的一个基点,要使储热水箱的应用领域愈加广泛,则需从热水系统解决方案的高度来为用户设定。
如果仅局限于储热水箱的研发、设计以及生产,而忽视其系统应用的匹配性以及建筑应用环境的和谐性,那么这种以产品论产品的储热水箱必定是一款失败的产品。
供热系统合用储热水箱容积论文【摘要】攀西地区通常选用太阳能作为热水系统的第一热源。
在热水系统的设计中常遇到屋面面积不够,单独的太阳能集热系统不能满足热水用量。
对于中小型建筑太阳能加热系统和空气源热泵联合制热系统,在合用储热水箱的设计应通过计算比较后确定,以在初次投资和以后的运行支出找到平衡点。
1.1太阳能和空气源热泵联合制热系统为响应国家节能减排,发展清洁能源的号召,减少雾霾的产生,当在太阳能资源比较丰富的地方应设置太阳能热水系统。
攀西(攀枝花和西昌)地区贴近云南,日照充足,晴天居多,属于冬暖夏热的区域,非常适合太阳能和空气源热泵的设置。
《建筑给水排水规范》GB50015-2003(以下简称建水规范) [3]对于太阳能加热系统和空气源热泵热水供应系统储热水箱有效容积都有特定公式可查。
但对于某些中小型建筑,为节省投资,太阳能和空气源热泵通常合用一个储热水箱。
建水规范对于这种合用水箱的容积没有一个特定标准。
下面以一个工程实例对此进行分析。
2.1工程实例某宾馆位于西昌市,设计床位m=350人,时变化系数内插法计算得Kh=3.2,热水定额取qr=140L/人•日。
用水时间T=24小时,采用太阳能和空气源热泵系统联合供热。
宾馆设计热水日用水量: =49m3/d宾馆设计热水最大小时用水量 =6.53m3/h2.1.1通过太阳能系统计算储热水箱:公式1式中:Ajz——直接加热集热器总面积(m2);qrd——设计日用热水量(L/d),以140L/人•日计C——水的比热容,C=4.187(kJ/kg. ℃);ρr——热水的密度,取ρr=0.9832kg/L;tr——热水温度(℃),tr=60℃;t1——冷水温度(℃),四川地区t1=7℃;Jt——集热器采光面上年平均日太阳辐照量(kJ/m2.d),参照昆明地区Jt=15551kJ/m2.d;f——太阳能保证率,取f =50%;ηj——集热器年平均集热效率,取ηj =50% ;η1——贮水箱和管路的热损失率,取η1 =20%;代入数据可得,Ajz为859.3m2,太阳能水箱集热系统储热水箱有效容积公式2式中Vr——储热水箱容积(L)qrjd——单位采光面积平均日的产热水量(L/m2.d),直接供水系统qrjd=40~100 L/m2.d,根据我国太阳能资源分区及分区特征,攀西地区属于太阳能条件资源一般地区,取60 L/m2.d。
保暖器零件中的热蓄水箱和水箱隔热的设计随着气候变化和能源环保意识的增强,保暖器的应用范围日益广泛。
在保暖器中,热蓄水箱和水箱隔热是至关重要的设计元素。
热蓄水箱的设计影响着保暖器的热量储存能力,而水箱隔热则决定着热能的损失程度。
因此,合理的设计和选择这两个零件对于保暖器的性能至关重要。
首先,让我们来讨论热蓄水箱的设计。
热蓄水箱是用来储存热能的关键组件,它可以在供暖系统停止工作的时候继续向环境散热,提供持续的热源。
在设计热蓄水箱时,有几个关键因素需要考虑。
首先是材料选择。
热蓄水箱应选用具有较高热传导性能的材料,以便更好地传导和储存热能。
常见的材料包括不锈钢、铁、铝等。
此外,热蓄水箱还应具备耐高温、抗腐蚀等特性,以确保其长期稳定的工作。
其次是结构设计。
热蓄水箱通常采用多层结构设计,以增加热储存的效果。
在设计中,应考虑增加热交换表面积来提高热传导效果。
此外,还可以在水箱内部设置隔板或流体流动装置,以增加热储存的表面积和热交换的效率。
最后是体积大小。
热蓄水箱的体积大小应根据具体的使用需求来确定。
如果需要长时间储存热能,则需要较大的容量,以确保持续供暖的能力。
而如果只是短时间储存热能,则可以选择较小的容量。
除了热蓄水箱,水箱隔热也是保暖器设计中不可忽视的一部分。
水箱隔热的设计对于减少热能的损失、提高能源利用效率起着至关重要的作用。
在设计水箱隔热时,应注意以下几个方面。
首先是隔热材料的选择。
常用的隔热材料包括发泡塑料、玻璃纤维、岩棉等。
这些材料具有良好的隔热性能、轻质化和易加工的特点,适合用于水箱隔热。
其次是隔热层的厚度。
隔热层的厚度决定着其隔热效果的好坏。
一般来说,隔热层越厚,保温效果越好。
因此,在设计中需要根据实际需求和预算来确定隔热层的厚度。
最后是隔热层的覆盖。
隔热层的覆盖对于隔热效果也有一定的影响。
常用的覆盖材料包括金属板、PVC板、铝箔等。
这些材料具有一定的防水和保护作用,可有效延长隔热层的使用寿命。
宾馆建筑太阳能热水系统中辅助热源研究
汤雯雯;谭洪卫;庄智
【期刊名称】《建筑热能通风空调》
【年(卷),期】2013(032)005
【摘要】太阳能热水系统由于太阳能资源的不稳定性特点,需要配置辅助能源.常用的辅助热源形式有电直接加热、燃气加热、空气源热泵加热以及燃油加热.本文利用RETScreen分析工具,以宾馆建筑为例建立太阳能热水系统基准模型,选取太阳能资源分区的四个典型城市,对寿命期内能效状况、减排效果、经济性等方面进行分析,确定太阳能热水系统最佳太阳能保证率和辅助热源的地域适用性,进而为太阳能热水系统的设计和选型提供参考.
【总页数】4页(P25-28)
【作者】汤雯雯;谭洪卫;庄智
【作者单位】同济大学机械与能源工程学院;同济大学机械与能源工程学院;同济大学机械与能源工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.促进建筑利用太阳能热水系统——《民用建筑太阳能热水系统评价标准》(GB/T 50604-2010)介绍 [J], 张树君
2.太阳能热水系统在宾馆热水供应系统中的应用 [J], 陈伏进
3.兰州太阳能热水系统使用空气源热泵为辅助热源的项目解析 [J], 王亚刚
4.太阳能热水系统辅助热源的选择分析 [J], 赵晋阳
5.新疆地区太阳能热水系统辅助热源选型及效益研究 [J], 孙洪鹏;张广智;李晓萍;陈晨;李以通
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给水排水 Vol 135 No 14 200977 太阳能生活热水系统储热水箱和辅助热源设计探讨赵世明 高 峰(中国建筑设计研究院,北京 100044) 摘要 储热水箱的容积取值应考虑建筑的用水特性,主要晚上用水的建筑,水箱容积应取集热器全天的产热水量;主要白天用水的建筑,水箱容积可取小于全天产热水量。
太阳能热水系统必须设置辅助热源,供热量根据供热(水)调节容积确定,容积为0时,按设计秒流量供热;容积按常规系统的容积式加热器设置时,按最大小时流量供热。
辅助热源根据储热水箱上端面附近的水温(约60℃)控制启停,温度降低时开启,水温升高时关闭。
辅助热源加热器应放在供热(水)调节容积的底部,无供热(水)调节容积时,放在储热水箱的上部。
关键词 太阳能 生活热水 储热水箱 供热(水)调节容积 辅助热源1 太阳能生活热水制备的常用类型太阳能生活热水集中供应系统的热水制备一般采用的型式有:加热工质用水泵强制循环、设置储热水箱、辅助热源、直接加热或间接加热、单水箱系统或双(多)水箱系统。
上述系统型式可用四种类型的图示表示,即:直接加热单水箱系统(图1),间接加热单水箱系统(图2),直接加热双水箱系统(图3),间接加热双水箱系统(图4)。
2 储热水箱2.1 容积确定图1~图4中均含有储热水箱。
储热水箱的容积确定目前方法各异。
文献[1,2]是根据太阳能集热面积确定;国家规范[3]是按传统热水供应系统中的供热(水)调节容积确定;文献[4]是根据集热面积计算容积,并和供热(水)调节容积比较,取二者中的大值。
储热容积是为了储存集热器生产制备的热水。
太阳能集热是按日用水量(平均日用水量)设计的,储热容积理论上应根据设计条件下24小时太阳能集热和系统用水的变化规律确定。
太阳能集热的规律是白天集热,晚上不集热,系统用水的变化规律和建筑的使用性质有关。
对于住宅、酒店、宿舍等居住类建筑,热水主要在晚间使用,太阳能白天的集热量需要储存起来以备晚间使用,储热水箱容积按集热器一天的热水产量计算为宜。
水的加热和贮存5.4.1 该条为水加热设备提出下列三点基本要求:1 热效率高,换热效果好,节能、节省设备用房。
这一款是对水加热设备的主要性能——热工性能提出一个总的要求。
作为一个水加热换热设备,其首要条件当然应该是热效率高,换热效果好,节能。
具体来说,对于热水机组其燃烧效率一般应在85%以上,烟气出口温度一般应在200℃左右,烟气黑度等应满足消烟除尘的有关要求。
对于间接加热的水加热器在保证被加热水温度及设计流量工况下,当汽—水换热,且饱和蒸汽压力为0.2MPa~0.6MPa 时,凝结水出水温度为50℃~70℃的条件下,传热系数K=5400kJ/(m2·℃·h)—10800kJ/(m2·℃·h);当水—水换热时,且热媒为80C~95℃的热水时,热媒温降为20℃一30℃,传热系数K =2160kJ/(m2·℃·h)~4320kJ/(m2·℃·h)。
这一款的另一点是提出水加热设备还必须体型小,节省设备用房。
2 生活热水侧阻力损失小,有利于整个系统冷、热水压力的平衡。
生活用热水大部分用于沐浴与盥洗。
而沐浴与盥洗都是通过冷热水混合器或混合龙头来实施的。
其冷、热水压力需平衡、稳定的问题已在本规范第5.2.15条文说明中作了详细说明。
以往有不少工程因采用不合适的水加热设备出现过系统冷热水压力波动大的问题,耗水耗能且使用不舒适。
个别工程出现了顶层热水上不去的问题。
因此,建议水加热设备被加热水侧的阻力损失宜小于或等于0.01MPa。
3 安全可靠、构造简单、操作维修方便。
水加热设备的安全可靠性能包括两方面的内容,一是设备本身的安全,如不能承压的热水机组,承压后就成了锅炉;间接加热设备应按压力容器设计和加工,并有相应的安全装置。
二是被加热水的温度必须得到有效可靠的控制,否则容易发生烫伤的事故。
构造简单、操作维修方便、生活热水侧阻力损失小是生活用热水加热设备区别其他型式的换热设备的主要特点。
北方某小区“热泵+储能水箱”集中供暖BOT项目方案设计本案例为超低温二联供商用产品在北方寒冷地区新农村建设项目供热清洁能源市场中的典型应用。
本项目采用了合同能源管理的方式,为空气源热泵在民用供暖领域里的应用提供了新的运作模式。
关键词:超低温空气源热泵;合同能源管理;集中供暖1.工程简介项目位于山东莱州城港路街道朱旺村。
该村建设各种设施配套齐全的高标准小区住宅楼13栋,共计500户。
本采暖系统主要为该小区二期住宅楼(9~13号楼)提供冬季配套采暖热源,共有230户,采暖面积约有26000平方米,开发商已为全部区域配备了地暖盘管末端。
针对该项目楼房结构、供热特点、取暖习惯等情况。
在对该建筑的采暖系统进行了一系列的设计和配置方案对比,最终采用了“空气源热泵+储能水箱+供热管网”的型式以及合同能源管理的供热模式。
该工程2015年8月开始系统设计,12月中旬竣工、调试,正常运行至今。
通过能源管理措施,整个系统一直运行在节能高效的状态,室内温度均达到了合同约定的技术指标,经销商的成本回收也能在预期内完成并保证实现盈利。
2.空调设计2.1 设计规范规定甲方提供的建筑图纸及工程资料;《居住建筑节能设计标准》(DB37/5026-2014);《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2012);《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012);《通风与空调工程施工规范》GB50738-2011;《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-2011;《辐射供暖供冷技术规程》JGJ 142-2012;《全国民用建筑工程设计技术措施/ 暖通空调·动力》2009版2.2采暖设计基础资料A.室内主要空调设计参数B.项目所在地室外气象条件参数通过查相关设计规范知莱州市所属烟台地区,建筑热工气候分区为寒冷地区,其室外设计计算参数如下表:另外,烟台市日平均温度≤+8℃的天数为140天(11.15~04.03),期间的平均温度为1.9℃,极端气温为-12.8℃。
第五章、系统设备选型第十节、辅助热源及设备的选择一、相关概念1. 热源用以制取热水的能源。
比如城市热力管网、燃气、燃油、电、热泵等。
2. 热源站制备生活热水热媒(蒸汽、热媒水)的设备站室。
3. 热媒热传递载体,常为热水、蒸汽、烟气。
4. 废热工业生产过程中排放的带有热量的废弃物质,如废蒸汽、高温废水(液)烟气。
5. 燃油、燃气常压热水机组(简称热水机组)机组水套与大气相通,其本体始、高温终保持常压状态的燃油、燃气热水机组。
6. 锅炉的分类按利用的能源形式,锅炉分燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉和电锅炉等。
7. 蒸汽锅炉应用于加热水使之转变为蒸汽的锅炉称之蒸汽锅炉。
8. 热水锅炉应用于加热水使之提高温度转变为热水的锅炉称之热水锅炉。
9. 空气源热泵以环境空气为低温热源的热泵。
10. 水源热泵以水或添加防冻剂的水溶液为低温热源的热泵。
11. 热泵热水供应系统通过热泵机组运行吸收环境低温热能制备和供应热水的系统。
12. 设计小时耗热量热水供应系统中用水设备、器具最大时段内的小时耗热量。
13. 设计小时供热量热水供应系统中加热设备最大时段内的小时产热量。
14. 太阳能热水系统按辅助能源设备安装位置可分为下列两种系统:内置加热系统、外置加热系统。
按辅助能源启动方式可分为下列三种系统:全日自动启动系统、定时自动启动系统、按需手动系统。
二、辅助热源设备的设计计算与选用要求1. 辅助热源及其加热设施宜按无太阳能热水系统状态配置。
辅助热源的供热量应按GB50015--2009中5、3、3条设计计算。
2. 辅助热源及其水加热设施应结合工程当地的能源情况,即天然气、城市燃气、燃油、电力的供应价格,以及供应的可靠程度,经综合对比,选择经济可靠的能源,按各种热水机组的性能、热效率、设备造价、运转成本、自动化程度、操作条件等选择相应的设备。
3. 辅助热源加热设备应根据热源种类及其供水水质、冷热水系统形式等选用直接加热或间接加热设备。