多层住宅小区太阳能热水系统设计方案
二〇一〇年十一月
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一、工程概况
1.1 工程概况
住宅小区太阳能热水应用示范项目地理位置、建筑类型、建筑面积、使用功能、示范面积等见表1。
表1 住宅小区太阳能热水应用示范项目工程概况 项目名称 地理位置 建筑类型 建筑面积 使用功能 示范面积 住宅小区太阳能热水应用示范项目 项目位于东经100°51′至101°56′，北纬36°43′至37°23′之间，海拔2280-4622米 示范项目共包括29幢民用住宅楼，均为居住用6层新建建筑 住宅小区共分为三期，总建筑面积为571449.99 m（详见表2），本太阳能热水应用示范项目在其一期工程进行 本示范项目为建筑一体化太阳能热水系统示范项目，全年为居民提供60%的生活热水 示范面积为102056.88 m，共计为988户提供生活热水 22住宅小区占地面积约2.5万平方米，总投资6亿元，规划建筑面积57.14万平方米。住宅建筑面积48.2万平方米，商铺建筑面积6.25万平方米，另外还包括酒店、会所、物业、幼儿园、医务室及其它公共建筑。工程完成后可向社会提供4023套住宅。
表2 住宅小区基本情况 项目开发地块划分 项目基本情况 第 2 页 共 35 页
A块（1期）基本情况
1.2总平面图
住宅小区总平面图见图1-图3。
二、示范目标及主要内容
2.1 示范目标
总目标：将住宅小区建设成为太阳能热水系统示范工程，并实现太阳能热水系统与建筑的一体化，实现可再生能源的规模化应用。
（1）示范项目通过采用外墙保温，屋面等高效的围护结构节能技术，使建筑物节能目标达到65%以上；
（2）太阳能热水系统可满足全年60％的生活热水要求。 2.2 示范主要内容
示范主要内容为可再生能源太阳能在建筑上的一体化应用，示范项目主要采用集中集热、分户储热式太阳能中央热水系统为居民提供生活热水。
示范内容主要围绕以下关键目标及指标展开：
（1）建筑节能目标≥65%。本项目外墙采用框架结构，多孔砖填充，屋面采用了聚苯板保温技术。
（2）太阳能热水系统提供的热水占总热水消耗的60%以上。太阳热水系统采用电加热系统作为辅助能源，通过采用太阳能热水系统，可以大大降低常规能源使用量，最大限度地利用太阳能，阴雨天或太阳能供热水不足部分由辅助电加热系统提供。
（3）太阳能集热器与平屋面的建筑结合示范，采用集中集热、分户储热式太阳能热水系统。
（4）采用集中集热分户储热实现太阳能热水系统的规模化应用，其中太阳能集热器采用真空管式集热器，使用寿命长达30年，后期运行维护方便。
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²各住户使用自家水箱里的热水和辅助能源,不存在物业分户收取水电费的问题;运行过程中,不存在收费管理问题;
²集热系统的设备利用率较高,设备的初投资略低,维护费用较低。楼面太阳能可由物业负责维护管理;
²不受楼层高低限制,并可以实现太阳能热能资源共享;
²可以根据楼面建筑情况灵活布局,最容易实现与建筑物相协调。
三、集中集热、分户储热技术方案
（一） 围护结构体系
根据中国建筑热工设计分区图（表4）本市属于严寒区，因此其建筑维护结构体系必须根据严寒区建筑进行设计，本市采暖期（11月--次年3月）室外平均温度为-3.1～-4.0℃，按照《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ 26-95的规定，其建筑各部分围护结构传热系数限值如表5所示。
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表5 地板 地面 屋顶 采暖期室外平均温度℃ 外墙 不采暖楼梯间 代表性城市 体形体形系数系数﹥≦0.3 0.3 体形系数≦0.3 体形系数﹥0.3 窗户（含阳台门上部） 隔墙 户门 阳台门下部门芯板 外门 接触室外空气地板 不采暖地下室上部地板 周边地面 非周边地面 -3.1--4.0 西宁银川丹东 0.7 0.5 0.68 0.65 0.94 2.00 4.00 1.70 0.5 0.55 0.52 0.3 第 5 页 共 35 页
住宅小区所采用的围护结构如下： （1）外墙
2
外墙主体结构采用240mm厚煤矸石多孔砖，外加80mm厚XPS聚苯板。墙体围护结构的平均传热系数满足居住建筑节能标准规定的0.65 W/(m²k)的要求。 （2）外窗
2
外窗采用65系列铝塑密闭中空玻璃平开窗，南、北、东西面窗面比分别为0.36、0.23和0.07，传热系数均为2.5W/m²K；满足居住建筑节能标准规定的
2
3.20 W/(m²k)的要求。 （3）屋面
2
屋面主体结构采用120mm钢筋砭板，外加80mm厚XPS聚苯板，采用陶粒混凝土找坡，屋面平均传热系数为0.44 W/m²K；满足居住建筑节能标准规定的0.50 2
W/(m²k)的要求。 （4）其他部位保温
房屋一层地面采用30mm厚聚苯板，阴、阳台出沿部分外周均采用50mm聚苯板保温，非采暖间与采暖间的隔墙采用20mm厚XPS保温板。 对照表5可知，本项目中建筑围护结构的传热系数各项均符合节能建筑的要求。
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二、安装地区的地理与自然条件分析：
青海属于我国二等太阳能辐照度地区，位于北纬36°43′至37°23′，东经100°51′至101°56′，海拔2280-4622米。水平面年总辐射量5712MJ/（㎡²a），当地纬度倾角平面年总辐射量6873 MJ/（㎡²a），年总日照小时数2776小时，年太阳能热水系统供应保证率推荐范围50％～60％。住宅小区位于青海省本市，使用水源情况为市政自来水，根据上表选取地面水基础水温15℃。
根据国家气象中心提供的《中国气象辐射资料年册》，采用观测站观测资料（观测站区站号52866，观测场海拔高度2295.2米）观测站月日均及年总辐射数据（单位MJ/㎡）： 月一月 份 日均辐照量 年5605.73 总
（三）示范技术设计方案
1 方案论述
本示范项目住宅小区太阳能热水系统采用集中集热-分户储热-电加热辅助能源的系统。 该形式将集热器集中布置在屋顶,在屋面设置水箱间,并且在每家每户安装一台热、电两用太阳能水箱(水箱大小50—100L)。太阳能集热器采集到的热量集中储存于屋顶设备间内的水箱中,并通过管网均匀输送到每家每户,不仅保证用户用热量均衡稳定,而且解决了物业收热水费用难的问题。
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十一二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 月 十二月 9.36 12.70 17.44 17.67 20.37 21.08 20.46 19.29 13.69 13.65 10.28 8.09 本示范项目住宅设计建设要求达到65%的节能设计标准根据项目特有的全高层建筑、立面及屋顶形式,选用了集中集热分户换热储热太阳能系统。该建筑类型为多层住宅, 有屋面均采用平屋面形式，每户一台换热式双能源水箱,每户使用自己的自来水和电辅助加热。天气好日照足,太阳能集中系统提供热源,日照不足时,用户自己启动电辅助加热。
2.系统设计计算 ⑴ 水量的确定：
示范项目户型基本情况
户型 A B C D 户型面积 90.30m2 分布情况 13#，16#，17#，19#，25#，28#，30#，38#，39#，41# 10#，11#，22#，26#，35# 8#，9#，14#，15#，31#，32# 20#，27#，28#，33#，36#，37# 99.81m 107.99m 124.18 m 222 太阳能热水示范项目共包括29栋楼，A、B、C、D四种户型，均为6层居民楼。户型、楼号分布、户型面积见表8。依据《建筑给水排水设计规范》（GB 50015—2003），对于有集中热水供应和沐浴设备的住宅，热水温度按60℃计时，每人每日日用水定额为40-60L，按每户3人计算，日均用热水量60L/(人²天)，共计988户。根据下式计算热水量
式中：QW——日平均用热水量， （L）；
m——用水计算单位数（人数）； qr——热水用水定额，
根据上述公式可以计算出每栋楼的日均用热水量。29栋楼共需要热水量为177.84吨，热水系统设计成直流式定温放水温差强制循环热水系统。 ⑵系统使用要求：
用水方式： 24小时供应热水。
Qwmqr第 - 8 - 页 共 35 页
辅助能源：采用 电加热 做为辅助加热能源 ⑶系统集热面积的确定
直接系统集热器采光面积
集热器采光面积可根据用户的每日用水量和用水温度确定,按下式估算:
式中：Ac—直接系统集热器采光面积，㎡；
Qw—户日均用水量，180㎏；
Cw—水的定压比热容，4.18kJ/(㎏²℃)；
tend—储水箱内水的终止温度，60℃（按最高用水设计）； ti—水的初始温度，15℃（按春秋基础水温设计）；
Jt—当地春分或秋分所在集热器受热面上月均日辐照量，17730Kj/㎡； ƒ—太阳能保证率，无量纲；0.60
根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定；
η
cd—集热器全日集热效率，无量纲；0.40
QwCw ( tend—ti )ƒ Ac= JTηcd (1—ηL) 根据经济值取0.40~0.55。
ηL—管路及储水箱热损失率，无量纲；0.20
根据经济值取0.2~0.25。
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将对应的相关数据代人到以上公式AC=3.58㎡ 即每户所需安装集热面积为3.58㎡
太阳能热水系统集热器面积估算表
楼号 层数 单元户型 建筑面积（m） 2户数 日需热水量（L/天） 所需集热器面积（m） 2屋顶面积（m） 28# 9# 10# 11# 13# 14# 15# 16# 17# 19# 20# 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 C C B B A C C A A A D 3887.64 3887.64 4790.88 3593.16 3250.8 3887.64 3887.64 4334.4 3250.8 3070.2 4470.48 36 36 48 36 36 36 36 48 36 36 36 6480 6480 8640 6480 6480 6480 6480 8640 6480 6480 6480 128.88 128.88 171.84 128.88 128.88 128.88 128.88 171.84 128.88 128.88 647.94 647.94 798.48 598.86 541.8 647.94 647.94 722.4 541.8 511.7 745.08 第 - 10 - 页 共 35 页
128.88 22# 25# 26# 27# 28# 29# 30# 31# 32# 33# 35# 36# 37# 38# 39# 41# 合计 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 B A B D A D A C C D B D D A A A 4790.88 3250.8 3193.92 5960.64 2167.2 2980.32 3250.8 5183.52 5183.52 5960.64 3193.92 2980.32 2980.32 2167.2 4334.4 2167.2 102056.88 48 36 32 48 24 24 36 48 48 48 32 24 24 24 48 24 988 8640 6480 5760 8640 4320 4320 6480 8640 8640 8640 5760 4320 4320 4320 8640 4320 177840 171.84 128.88 114.56 171.84 85.92 85.92 128.88 186.24 186.24 186.24 114.56 85.92 85.92 85.92 186.24 85.92 3537.04 798.48 541.8 532.32 993.44 361.2 496.72 541.8 863.92 863.92 993.44 532.32 496.72 496.72 361.2 722.4 361.2 第 - 11 - 页 共 35 页
从上表可以看出，住宅小区太阳能热水示范项目共计988户，建筑面积102056.88平方米，每天需要热水177840吨，共需集热器面积3537.04平方米，对比楼顶面积可以看出，每个屋顶面积均大于集热器所需面积，因此，每栋楼均可以满足太阳能热水系统的使用要求。
3：设备选型 1 集热器：
(1)选用山东豪特太阳能有限公司生产的真空管集热器 (2)选型理由：
在民用住宅应用太阳能,工作的重中之重就是“安全”,所选用的集热器应能够抗寒、抗风、不漏水、不易破碎,耐高温。集热模块采用豪特生产的HT-30D18热水工程专用模块，内胆采用进口SUS304-2B食品级不锈钢，其具体参数规格如下：
项目 集热器尺寸 真空管 采光面积 参数 2100*2374*1550 30*1800 4.92㎡ 项目 集热器重量 额定承压能力 所用真空管支数 参数 150KG 0.12Mpa 30支 2 水箱
用户换热水箱是储热的关键部件。承压式不锈钢内胆水箱以其突出的抗腐蚀性、抗热变性,实现了热水器内胆的历史突破。不锈钢内胆需要采用整体特殊拉伸与无缝焊接工艺,这样才能保证内胆不易漏水与吸瘪。其主要优点如下：
● 超强力阳极镁棒：“豪客”专用镁棒经过加长加粗设计,可软化水质,有效保护内胆。加入不锈钢内芯,可保证不断裂,可分解在水内的水垢,呵护您的肌肤。
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● 净水内胆：超厚不锈钢内胆不结垢,不腐蚀,抗吸瘪,不污染水质。
● 九大保护：防漏电,超压保护,超温保护,全自动温控保护,防干烧,防倒流,防溅,外壳安全保护,防结垢9重保护,让你洗浴更安全。 ● 冬季热损少：储热水箱放置在室内,热损失比常规太阳能小很多。
● 自动循环功能：当集热器和水箱差大于设定值时自动开启循环泵,小于设定值时自动关闭循环泵。 ● 超大容量：多路供便实惠。
3 循环泵
由于该系统应用工程的水泵最终选定
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水 容量超大,热效益高。能同时满足沐浴,汰洗,清洁,家务等多种热水需要,一机在家方
于民用住宅,要求系统的运行稳定性非常高,因此对选用的水泵产品要求较高,适用于本在威乐、格兰富水泵。
4.辅助能源设备：
由于系统采用的是分户供热水系统,每家每户一台热、电两用热水器,因此系统不设置集中辅助热源,而是在每家每户的小水箱配备电加热,电加热功率和常规电热水器无异,1.5kW。 5 控制柜型号及主要功能 控制柜主要功能： 1) 太阳能加热控制
太阳能加热采用温差循环控制：通过检测集热器的温度与贮水箱中水温温度差来控制太阳能循环泵的启动和停止,不断加热贮水箱中的热水。 2) 用户水箱加热控制 用户水箱加热有两种方式：
①当太阳能充足时,通过检测贮水箱中水温和用户末端的温度差来控制一次热水循环换热泵的启动和停止,利用太阳能通过换热形式来加热用户热水水箱内的热水。
②当太阳能不足时,每户的储热水箱中都配有一个1.5KW的水电隔离的电加热,用户可以自行开启电加热加热热水。 3) 用户洗浴热水使用控制
本套系统的设计宗旨就是“为用户提供一个能够利用太阳能的高品质电热水器”,因此用户卫生间内的太阳能热水器在使用方式上与常规电热水器没有任何不同,可以承压使用,用户自付水费。
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4：工作原理图
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四、集中储热、分户计量热水系统
设计方案
一、企业简介
山东豪特太阳能有限公司是全国能源重点高新科技企业之一、豪特太阳能有限公司位于济南市高新技术开发区，成立于1994年的山东蒙光太阳能有限公司与“欧洲投资公司KONCKIER集团”合资改制为豪特太阳能有限公司;豪特太阳能有限公司拥有自己完整的产业链，并投入自动化生产设备是太阳能行业中的引领者,公司销售网络在山东网点610余家，并在东三省建立网点80余家，其他省份50余家。
公司通过ＩＳＯ９００１：２０００国际质量管理体系认证，ＩＳＯ１４００１：２００４国际环境管理体系认证，同时取得高新技术企业和中国著名品牌等荣誉称号。2008年豪特太阳能推动山东省政府建立山东太阳能产业基地，是山东省太阳能产业基地三大骨干企业之一。豪特太阳能是国内最早生产真空管的企业，获清华大学技术转让的前三家企业之一。
公司成立以来，励精图治、锐意进取、不断创新，已形成集科研、开发、生产、销售、服务于一体的现代化企业。
公司继与清华大学研制开发了“选择性新型涂层式”真空管后，又与KONCKIER集团合资引进国际先进的三高技术生产线，该产品同比热效率提高13%。 公司技术力量雄厚，拥有一支由世界能源专家、大学专家教授带领的科研队伍。03年成立了豪特太阳能研究院，太阳能技术储备在二代以上，拥有太阳能领域最前沿的“三高”技术，拥有先进的生产设备和生产工艺生产实现机械化、规模化，工艺检测手段已达到国际先进水平。到2008年，公司年产太阳能热水器20万台、年销售额2个多亿。2008年底，公司建成国内最大单机水箱生产车间，再次扩大产能，计划把产能提高到100万台，工程公司年生产安装能力在2000吨以上。
豪特太阳能热水器已形成系列产品性能优良、使用性强。同时自主研制开发了与现代建筑完美结合的大型太阳能系统集热工程，已为各地机关、医院、学校、宾馆、工厂、部队等单位设计并实施了众多大型工程。
豪特太阳能以“引领绿色消费，保护绿色家园”为宗旨，以“光热科技，品质生活”为己任，为满足人们不断提高的高品质生活而奉献光和热\"。
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公司车间及办公楼地暖如下图所示
二、承接工程技术实力优势
公司具有自己引进的国际先进的数控电熔高硼硅玻璃窑炉的真空管生产基地，真空管采用三靶（铜、铝、不锈钢）金属镀膜，形成一种太阳能选择性吸收膜层（干涉膜），又称“三高”技术，具有极强红外光谱高吸收率，红外光谱极低发射和真空烘烤热稳定性，其管材耐冲击力更强，膨胀系数更大，寿命可以达到15年-20年。用这种工艺生产的高效太阳能集热管光热转化率极高，使用寿命长，为在冬季高寒地区全年安全使用提供了保障，是太阳能利用的理想产品。
集热元器件性能说明：我公司所投标的四个型号太阳能家用热水器的集热元器件为全玻璃真空太阳集热管，于2009年3月3日送到国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）检验，检验项目共9项，9项均合格，完全达到GB/T17049-2005全玻璃真空太阳集热管。检验报告见附件。
产品种类齐全：产品有适合家庭使用的新型热水器及别墅专用斜顶式热水器等各种档次的热水器品种；同时自主研制开发了与现代建筑完美结合的大型太阳能系统集热工程，已为各地机关、医院、学校、宾馆、工厂、部队等单位设计并实施了众多大型工程。
良好的信誉：产品通过ISO 9001：2000国际质量体系认证，是全国能源重点高新科技企业。并多次荣获省级、国家级荣誉称号。
质量控制：我公司工程产品全部标准化、模块化，达到专业化与系统化的统一，保证其较长的使用寿命。产品生产严格执行ISO9001质量认证体系、“CCC”认证休系。外部购件严格执行进料检验制度，所购设备要有合格证，杜绝假冒伪劣产品进入工程。验收合格的产品入库后做好标识，分类排放，确保其在质量上的可追溯性合同签订后，工程实行项目经理制，项目经理对进度、质量进行监督。采取有效措施，确保施工安全。按甲方要求日期进入施工现场，自进入施工现场之日起，按照合同规定保质保量完成工作。
公司拥有现代化的厂房和办公场所，设施完备，设备先进。公司具备年产100万套太阳能热水器的生产能力，产品有15大系列上百个品种。公司拥有自主研发能力及UG、PRO/E、autocad等设计分析软件以及完善的检测手段和在线检验能力。
公司拥有外桶生产线、内桶生产线、发泡生产线、及清理包装流水线以及八条真空集热管全自动镀膜生产线。
研发能力：我公司为了不断的提高产品技术含量和不断的开发新产品，从2005年成立有专门的研发部，现拥有专业的技术骨干人员21人，都是专科本科
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以上的专业科研人员，同时公司在技术研发方面也通过多种合作方式与清华大学、山东大学、山东建筑大学热能工程学院建立了长年的技术合作，现在正在研发的项目有：太阳能地板采暖系统、太阳能空调、新型分体太阳能热水器、太阳能热发电技术、太阳能集热工程智能控制系统、太阳能高温区集热管技术等六个高科技研发项目。同时我公司还积极寻求国际技术合作，世界能源组织专家麦克斯先生长年为我公司作技术指导。我公司经过三年多的技术研发积累，现已经荣获国家多项专利。
综上所述，我公司在技术研发方面技术力量雄厚，已经具备行业技术难题的攻关能力，而且在太阳能的保温和集热技术领域处于行业领先地位，我公司会在今后不断的的研发出新的技术和产品更好的为社会服务。 行业领先光热技术
秉承“光热科技，品质生活”的企业宗旨，豪特太阳能专注于太阳能光热科技领域，为人类生存质量而锐意进取，不断创新。豪特已在太阳能地暖空调、太阳能即热饮水机、太阳能光热床垫、分体壁挂太阳能以及单机太阳能等领域掌握了世界最前沿的科学技术并获得社会的普遍关注和好评。 附：豪特太阳能热水工程全国独家拥有水电隔离专利技术 一、专利名称：太阳能热水工程双电辅水电隔离装置
(专利号:200620080118.0) 二、技术领域
本专利技术是一种应用在太阳能热水工程中的二套结构相同彼此独立的电辅助加热系统，并实现水、电隔离闭锁确保生命安全。 三、背景技术
1、电加热漏电：电加热棒装置在水箱内，加热时发生漏电率较高，危及生命。 2、循环水泵漏电：水泵工作时易发生漏电，金属管壁、水都会导电。
以上传统多采用漏电保护器的方法，但这是一种事后的防范，并不能彻底解决水电隔离，解决隐患发生就是采取事前根治的方法。 四、具体内容
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本实用新型的目的是提供一种二套结构相同互相独立电辅助加热系统，并具有水电隔离闭锁功能的太阳能热水系统。
本实用新型太阳能双电热水电隔离热水工程是由二套结构相同互相独立的电辅助加热水箱，并具有水电隔离闭锁功能装置等部件所组成；每一套独立的电辅助加热系统和水电隔离闭锁装置是由：电辅助加热水箱、电加热器、交流接触器、低压电磁阀、高中低水位传感器、温度传感器、低压循环水泵、热水储水箱等部件所组成。
太阳能双电加热水电隔离热水工程实施步骤： 第一步，第一套电辅助加热系统的工作程序如下：
打开集热器供水电磁阀，使集热器中的热水放入电辅助加热水箱中，经温度传感器检测，如果水温达到设定水温（例如55℃），则会自动打开电辅助加热水箱出水低压电磁阀，将热水直接放入储热水箱中；如果水温达不到设定水温，则会自动启动电加热器工作，当水温加热到设定温度时，会自动关闭加热部分，并自动打开电辅助加热水箱出水低压电磁阀，将被加热的热水放入储热水箱中。
第二步，第二套电辅助加热系统的工作程序与第一套电辅助加热系统的工作程序完全相同。 第三步，这二套结构相同、彼此独立的电辅助加热系统之间有二种方式：
1．这二套电辅助加热系统之间彼此实现闭锁，即：第一套电辅助加热系统工作时，第二套电辅助加热系统就停止工作。 2．这二套电辅助加热系统可以同时工作，这时不实现闭锁。
第四步，如果储热水箱中的热水没有达到设定温度时，则通过低压循环泵把水打入电辅助加热水箱中去加热，工作程序与第一步、第二步相同。 五、核心优势
1.提高系统效率和使用效果，最大化的利用太阳能能源,克服加热水箱进出水时系统不能循环的缺点。 2.防止结垢，使系统工作始终处在设定的温度,不会出现高浊现象，延长系统的使用寿命。 3.水电隔离，确保生命安全。
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三、太阳能工程服务承诺
我公司实行全天候上门服务，24小时服务到位，较远的地区48小时到位。 1、 免费提供系统维护管理员技术培训，并提供相关资料。 2、 进行跟踪服务，定期到工程现场巡查，发现问题，及时处理。 3、 公司承诺接到用户通知24小时内到达维修现场。
服务标准：主机系统保修三年，管路辅助系统保修一年,系统终生维修。 服务宗旨： 全天候服务 全员服务 全方位服务
全过程服务
服务理念： 产品 + 人品 = 服务 服务承诺：
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1.太阳能国家规定：主机保修三年，（附件保修一年）。 2.水箱内胆保用十五年。
3.全国联网服务：无论在全国各地，当地技术中心随时向消费者提供服务。
4、终生维修，不收任何服务费用：无论任何时候太阳能如出现问题上门服务免收任何服务费。
四、太阳能系统设计依据
1、工程设计依据：
1)《全玻璃真空集热管》GB/T17049-1997 2)《真空管太阳集热器》GB/T17581-1998
3)《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ93-86 4)《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88
5)《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713-2002 6）《太阳能集热嚣热性能室内试验方法》GB／T18974—2003 7）《家用太阳能热水系统热性能试验方法》GB／T-18708—2002 8）《家用太阳热水系统安装、运行维护技术规范》NY／T651—2002 9）《钢结构设计规范》GB50017—2003
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10）《建筑物防雷设计施工及验收规范》GB50057—94.2000版 11）《建筑结构荷载规范》GB50009_12001
12)《家用和类似用途电器的安全通用要求》GB4706.1-1998 13)《设备及管道保温技术通则》GB4272—1992 14)《真空管型太阳能集热技术条件》GB／T6424—200 15)《钢结构工程施工及验收规范》GBJ205—1983 16)《外壳防护等级(IP代码)》GB4208—1993
17)《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242—2002
18)《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》GB／T17219—1998 19）《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303—2002 2、安装地区的地理与自然条件分析：
青海属于我国二等太阳能辐照度地区，位于北纬36°43′至37°23′，东经100°51′至101°56′，海拔2280-4622米。水平面年总辐射量5712MJ/（㎡²a），当地纬度倾角平面年总辐射量6873 MJ/（㎡²a），年总日照小时数2776小时，年太阳能热水系统供应保证率推荐范围50％～60％。住宅小区位于青海省本市，使用水源情况为市政自来水，根据上表选取地面水基础水温15℃。
根据国家气象中心提供的《中国气象辐射资料年册》，采用观测站观测资料（观测站区站号52866，观测场海拔高度2295.2米）观测站月日均及年总辐射数据（单位MJ/㎡）： 月一月 份 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 月 月 十一十二第 - 22 - 页 共 35 页
日均辐照量 年5605.73 总 3﹑工程材料的性能说明：
1)集热元件性能（高硼硅真空镀膜集热管）：集热管的寿命长，经法国镀膜专家检测吸收率高达95%以上，比普通集热管提高了13%，集热效率达到了欧美发达国家先进水平。
集热元件性能
名称 吸收涂层的太阳吸收率 半球发射率 闷晒性能参数 空晒性能参数 平均热损系数 性能参数 α≥0.95 ε≤0.064 H≤2.639MJ/㎡ Y≥415.51㎡℃/KW ULT﹤0.53W/㎡℃ 国家标准 α≥0.86 ε≤0.09(80℃±5℃) H≤3.8MJ/㎡ Y≥175㎡℃/KW ULT﹤0.90W/㎡℃ 9.36 12.70 17.44 17.67 20.37 21.08 20.46 19.29 13.69 13.65 10.28 8.09 ①内胆采用进口SUS304-2B食品级不锈钢，经过等离子氩气保护自动焊焊接成型，质量更稳定。
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②内胆与水嘴间焊接而成，避免了该部位产生漏水的可能。
③它的内腔较小，能够使水温快速升高；保温层采用聚氨脂高压整体发泡而成。 ④外壳采用优质彩钢板，表面喷塑，外形美观，防腐耐用。 ⑤尾托采用铝合金尾托，与真空管一一对应，防腐耐用，寿命更长。
⑥采用我公司自己生产的“三高管”作集热元件，具有很高的抗冲击性和耐高寒、抗高温和高吸收率的特点。
2)循环系统：循环管路采用标准饮用水热镀锌管道,管件采用国内优质管件，阀门采用国家免检产品；循环泵采用德国进口顶级泵，低噪音、高效率，外形美观等特点。
3)控制系统：采用工程专用仪表与优质电器组合而成，实现了强弱电分离，更能满足太阳能系统的应用功能。采用我公司研制生产的定温智能微电脑控制系统，可实现水温、水位、电辅助加热自动控制、自动用热水等功能。
4)储热系统：内胆采用SUS304-2B食品级不锈钢，采用模板冲压而成，现场焊接，由厚聚氨酯一次性发泡成型，寿命长且使水质纯净。外皮采用不锈钢板防护，中间聚氨脂保温，厚度60mm,保温性能优异。
5) 支撑架采用4mm*4mm镀锌角钢（国标），表面进行防腐处理，强度高寿命长。
五、太阳能系统设计方案
1、水量的确定： 示范项目户型基本情况 户型 A B C D 户型面积 90.30m2 分布情况 13#，16#，17#，19#，25#，28#，30#，38#，39#，41# 10#，11#，22#，26#，35# 8#，9#，14#，15#，31#，32# 20#，27#，28#，33#，36#，37# 第 - 24 - 页 共 35 页
99.81m 107.99m 124.18 m 222 太阳能热水示范项目共包括29栋楼，A、B、C、D四种户型，均为6层居民楼。户型、楼号分布、户型面积见表8。依据《建筑给水排水设计规范》（GB 50015—2003），对于有集中热水供应和沐浴设备的住宅，热水温度按60℃计时，每人每日日用水定额为40-60L，按每户3人计算，日均用热水量60L/(人²天)，共计988户。根据下式计算热水量
Qwmqr
式中：QW——日平均用热水量， （L）；
m——用水计算单位数（人数）； qr——热水用水定额，
根据上述公式可以计算出每栋楼的日均用热水量。29栋楼共需要热水量为177.84吨，热水系统设计成直流式定温放水温差强制循环热水系统。 2、系统使用要求：
用水方式： 24小时供应热水。
辅助能源：采用 电加热 做为辅助加热能源 3﹑集热单元产品型号说明
系统集热面积的确定 直接系统集热器采光面积
集热器采光面积可根据用户的每日用水量和用水温度确定,按下式估算:
式中：Ac—直接系统集热器采光面积，㎡；
Qw—户日均用水量，180㎏；
Ac= QwCw ( tend—ti )ƒ JTηcd (1—ηL) 第 - 25 - 页 共 35 页
Cw—水的定压比热容，4.18kJ/(㎏²℃)；
tend—储水箱内水的终止温度，60℃（按最高用水设计）； ti—水的初始温度，15℃（按春秋基础水温设计）；
Jt—当地春分或秋分所在集热器受热面上月均日辐照量，17730Kj/㎡； ƒ—太阳能保证率，无量纲；0.60
根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定；
η
cd—集热器全日集热效率，无量纲；0.40
根据经济值取0.40~0.55。
ηL—管路及储水箱热损失率，无量纲；0.20
根据经济值取0.2~0.25。
将对应的相关数据代人到以上公式AC=3.58㎡ 即每户所需安装集热面积为3.58㎡
太阳能热水系统集热器面积估算表
楼号 层数 单元户型 建筑面积 （m） 8# 9# 6 6 C C 3887.64 3887.64 36 36 2户数 日需热水量 （L/天） 6480 6480 所需集热器面积（m） 128.88 128.88 2屋顶面积（m） 647.94 647.94 2第 - 26 - 页 共 35 页
10# 11# 13# 14# 15# 16# 17# 19# 20# 22# 25# 26# 27# 28# 29# 30# 31# 32# 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 B B A C C A A A D B A B D A D A C C 4790.88 3593.16 3250.8 3887.64 3887.64 4334.4 3250.8 3070.2 4470.48 4790.88 3250.8 3193.92 5960.64 2167.2 2980.32 3250.8 5183.52 5183.52 48 36 36 36 36 48 36 36 36 48 36 32 48 24 24 36 48 48 8640 6480 6480 6480 6480 8640 6480 6480 6480 8640 6480 5760 8640 4320 4320 6480 8640 8640 171.84 128.88 128.88 128.88 128.88 171.84 128.88 128.88 128.88 171.84 128.88 114.56 171.84 85.92 85.92 128.88 186.24 186.24 798.48 598.86 541.8 647.94 647.94 722.4 541.8 511.7 745.08 798.48 541.8 532.32 993.44 361.2 496.72 541.8 863.92 863.92 第 - 27 - 页 共 35 页
33# 35# 36# 37# 38# 39# 41# 合计 6 6 6 6 6 6 6 D B D D A A A 5960.64 3193.92 2980.32 2980.32 2167.2 4334.4 2167.2 102056.88 48 32 24 24 24 48 24 988 8640 5760 4320 4320 4320 8640 4320 177840 186.24 114.56 85.92 85.92 85.92 186.24 85.92 3537.04 993.44 532.32 496.72 496.72 361.2 722.4 361.2 从上表可以看出，住宅小区太阳能热水示范项目共计988户，建筑面积102056.88平方米，每天需要热水177840吨，共需集热器面积3537.04平方米，对比楼顶面积可以看出，每个屋顶面积均大于集热器所需面积，因此，每栋楼均可以满足太阳能热水系统的使用要求。 4﹑集热单元参数：
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集热模块采用豪特生产的HT-30D18热水工程专用模块，内胆采用进口SUS304-2B食品级不锈钢，其具体参数规格如下：
项目 集热器尺寸 真空管 采光面积 参数 2100*2374*1550 30*1800 4.92㎡ 项目 集热器重量 额定承压能力 所用真空管支数 参数 150KG 0.12Mpa 30支 正常晴天情况下（太阳累计辐照量≥17000 Kj/㎡）每平方米太阳能集热器可产45℃-65℃热水，夏季80Kg-110 Kg；春秋季50 Kg-70 Kg；冬季30 Kg -45 Kg.
5﹑8#楼36户，系统配置说明：
集热器型号 HT-30D18 6、太阳能集热系统运行原理及功能：
系统功能及组成：本工程由HT-30D18型真空管联接式太阳能集热模块，循环系统、防冻循环系统、自动补水系统、支撑系统、储热系统、辅助加热系统、控制系统、保温系统组合而成。
根据工程面积、现场条件，采用自然循环与强制循环，具有高效节能、升温迅速、供水量大、使用方便、降低成本等特点，真正做到了太阳能集热系统与建筑完美结合，系统特点： 1、集热系统最大值光热转换
2、系统采用强制循环原理，全玻璃真空太阳集热管集热效率更高。
3、全玻璃太阳能真空集热联集器中介质水若采用热媒介质传导，该系统可以在零下35摄氏度环境下正常运行。 4、水箱可分为承压式和非承压式，可以防止在任何位置。
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集热面积 128.88㎡ 储水箱水量 6．5吨 集热器数量 26组模块 真空管支数 780支 电加热 27kw 5、冬季为防止循环系统冻裂，系统设有低温保护功能。 6、集热器的真空管组合可分为横向和竖向排列。
7、以上集热系统布置方式既可整栋楼安装，也可单元或单户安装。
8、集热器安装在平、斜屋面上，外观整齐，美观，真正做到了太阳能与建筑融为一体。 9、由于集热器紧贴屋面安装，故抗风性能好。
10、该控制系统采用先进的PLC全智能化控制，真正实现365天随心所 “浴”。 1）太阳能集热循环系统： 制热水模式
本系统采用温差循环方案设计：当水箱水位低于20%时，自动打开上水电磁阀，水位达到100%时，电磁阀自动关闭；在太阳光的照射下集热器温度不断升高，当集热器中温度（探头1检测，控制柜可显示）高于小水箱中温度，温差达到设定值时，自动开启循环泵，将热水顶入小水箱，当温差设定值时，循环泵停止工作。
当循环加热水箱温度达到设定温度上限时，自动开启补水泵，热水流入储热水箱（6吨），当循环加热水箱温度达到设定温度下限时，自动关闭补水泵，水位降至20%时，自动上水后再一次循环。 2）辅助加热系统：
当水温不足或阳光不足时，启动辅助加热系统，来满足用水量。
在储热水箱安装温度探测器，通过智能控制系统控制使储热水箱保持恒温状态（可设定值），当感测到的储热水箱水温低于下限设定温度时，自动启循环泵将水抽入循环加热水箱进行加热，达到上限设定温度时，自动关闭辅助加热系统。
在储热水箱安装水位探测器，通过智能控制系统控制使储热水箱保持一定的水量，当储热水箱水位低于20%时，自动开启辅助加热系统，当储热水箱水位达到20%（可设定值）时，自动关闭辅助加热系统。
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3）管路循环功能：（储热水箱和室内管路）
减少水的浪费，一开水嘴就有热水，需安回水管路，采用温控定时循环功能。在回水管道上安装管道循环泵和温度传感器，当回水温度低于30度，回水管道循环泵自动打开，将管路内的低温水循环至循环加热水箱，当回水温度达到35度时，供水管道循环泵停止工作。 4）智能系统（此系统实现24小时无人值守）：
水温显示 系统将温控仪探头设置在贮热水箱用水口处，用户可以通过智能显示系统温度显示仪随时观察到贮热水箱的热水温度。
1. 小水箱温度显示——0-99℃ 2. 大水箱温度显示——0-99℃ 3. 集热器温度显示——0-99℃ 4. 防冻循环温度显示——0-99℃ 5. 温控伴热带（5℃开/10℃关）
水位显示 系统在贮热水箱内设置了水位探头，用户可以通过智能显示系统上的水位随时观察到贮热水箱的水量，当水位到达或超过1/4水位时，1/4水位指示灯亮；当水位达到或超过2/4水位时，2/4水位指示灯亮；当水位达到或超过3/4水位时，3/4水位指示灯亮；当水位达到满水位时，满水位指示灯亮。
1. 小水箱水位显示——4个水位 2. 大水箱水位显示——4个水位
水位控制 系统配置的水位仪，在1/4水位和满水位，具有自动控制功能。当储水箱水位达到和超过1/4水位时，1/4水位的常开接头闭合，常闭接头断开；反之当储水箱水位低于满水位时，满水位和1/4水位的常开、常闭接头分别恢复原状 常规功能：
1. 自动（手动）上水关水 2. 自动（手动）温差循环功能
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3. 自动（手动）温控补水（带延时）功能 4. 自动（手动）防冻循环功能 特殊功能
1. 辅助电加热，自动手动定时（防干烧） 2. 管道循环温度显示0-99℃ 3. 自动手动管道循环功能，即出热水 4. 补水断电
功能特点：整套工程系统具有自动上水，无人值守，水电隔离等特点。 5）防冻、防雷击系统：（循环加热水箱和集热器）
为了防止冬季管道被冻，影响系统正常使用，本系统采用管路防冻循环，通过智能控制系统自动控制，即当管道温度低于5℃（可设定）时，自动启动循环泵，温度达到10℃（可设定）时自动关闭循环泵。也可以系统与楼顶避雷器相连接，以防雷击。 6）管道保温系统；
管道保温均采用30mm橡塑管保温，外包铝箔胶带，防止老化，保温性能良好。 7）太阳能集热系统管网设计：
水泵的选型：根椐集热面积而定，保证流量在0.015-0.02L/㎡
进集热系统管管径：管径应与并联组数的截面积总和相适应，出集热系统管径：最好比进集热系统管管径大一号，热水管道中的流速：一般采用0.8-1.5m/s。 8）防空晒：
太阳能热水系统设计时考虑到系统的空晒问题，将设计循环水箱高于集热模块，起到自动补水的目的，从而达到防空晒。 9）产品模式：（集热模块，水箱，电控柜）
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六、太阳能热水系统循环原理示意图
温度① 温度⑦ 温度⑥ 温度②③ 太阳能热水工程采用温差循环原理：当集热器中温度（探头1检测，控制柜可显示）高于小水箱中温度， 温度④ 温差达到5度（温度探头2，可设定）时，自动开启循环泵，将热水顶入小水箱，当温差小于2度（可设 定）时循环泵停止工作，当温差再次达到5度时，循环泵再次工作，这样不断将小水箱温度提升，达到设 定的温50度时，补水泵启动，将小水箱里的热水放入大水箱备用。当水位降底到小水箱的20%时，电磁 阀打开，凉水进入小水箱，水温降低到45度时，补水泵停止工作，凉水直至加满小水箱100%水位为止。 此图为系统循环原理示意图，不代表实际连接方式。红线---热水，橙线---温水，黑线---凉水。 本系统为集中储热分户计量方式，每户安装一台热水器。 温度⑤ 第 - 35 - 页 共 35 页
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