0前言

对于热水用水要求高的地方，如酒店、宾馆等，常常会使用到锅炉。随着科技的不断进步，锅炉不断更新换代，种类多样，有燃气锅炉，蒸汽锅炉、电锅炉等。为了更加节能环保，通常加入太阳能系统，本文以实际工程为例，简述太阳能配燃气锅炉设计方法。

1工程概况

1.1项目概况

本项目位于合肥市，热水主要用于宿舍楼、职工活动室淋浴房、厨房及办公区洗手等日常生活热水用水，日总用热水量120吨。采取集中集热、集中供热热水系统设计，辅助热源为燃气锅炉。

1.2气象资料

合肥地处中纬度地带（北纬31°52'），位于江淮之间，全年气温冬寒夏热，春秋温和，属于暖温带向亚热带的过渡带气候类型，为亚热带湿润季风气候。年平均气温15.7℃，日照2100多个小时，年纬度倾角日均辐照量为11.873MJ/m2。

2光热系统设计

本项目巧妙采用双水箱设计，一个为集热水箱，一个为保温水箱。集热水箱作为预热水箱，最大限度利用太阳能，提高初始水温，从而减少锅炉制热量，达到节能的目的。

2.1系统原理

2.1.1集热循环控制

太阳能热水系统采用温差循环控制，当温差大于设定温度时集热循环泵启动，当温差小于设定值时则关闭。

2.1.2辅助加热控制

当保温水箱水温低于设定温度时，燃气锅炉开始加热，达到设定温度时，燃气锅炉停止加热。

2.1.3加压供回水工作原理

通过加压泵供给末端使用，末端回水利用回水泵回到供热水箱。

2.1.4 补水工作原理

集热水箱时刻处于满水位状态，集热水箱的水依靠顶水补水。

2.1.5 缺水保护

为防止水泵空转，当水箱水位低于设备工作最低水位下限时，水泵及燃气锅炉停止工作，系统强制启动补水至设定最低水位上限，所有保护设备恢复正常工作状态。系统原理如图1所示。

 

2.2系统配置说明

本项目共配备780m2高效平板集热器，集热器安装于屋顶，与屋面成30°夹角铺设。水箱采用不锈钢矩形组合水箱，放置于楼下设备间。

太阳能热水系统的集热器采光面积可根据日平均用水量、用水温度、当地日均太阳辐照量、太阳能保证率、集热器全日集热效率等参数依据《建筑给水排水设计规范》进行计算。

 

经计算并根据屋面实际情况，实际摆放集热板780m2，不足部分采用辅助加热。

本项目平板集热器选用双腔高性能蓝膜平板集热器。平板集热器设计引用双腔结构边框，在原有集热器保温层外部再增设一层空气保温层，提高集热器整体热性能，液体流通通道与集热器内部吸热保温空间完全隔离，从而保证集热器内部腔室不受积液影响。集热器剖面如图2所示。集热器布置如图3所示。

图2集热器剖面

图3集热器布置  

2.3防冻设计

合肥冬天气温低，采用间接换热系统，即在集热循环管道内充注低冰点太阳能防冻专用介质，以免设备及管路冬天被冻坏。

2.4热水系统防雷施工

热水系统防雷施工保证系统设备、管道及金属支架按设计要求可靠接地，按设计要求添加必要的接闪器，接地导体采用Φ12mm以上镀锌圆钢，导体搭接长度不小于6倍导体直径，搭接位置采用双面焊接，焊接后做好防腐处理。

防雷接地主要是采用接地导体与建筑楼面现有避雷均压环连接，各设备或金属支架采取就近连接的原则，集热器各排支架可全部连接在一起后与建筑均压环连接，每排集热器连接节点不少于2个。系统金属部件与均压环间的连接电阻不大于0.03Ω。

2.5辅助加热设计

辅助加热选用燃气锅炉，热量高，加热快，占用空间小，特别适合大量集中用水性质的热水工程或采暖系统。燃气本身作为一种清洁能源，相比电锅炉或燃煤锅炉，更加节能环保。

2.6控制系统

系统采用PLC 智能远程监控系统，性能稳定，用户可通过远程Web 配置管理功能直接访问集群应用的太阳能热水控制系统，实现所有太阳能热水系统的远程实时监控和管理。

远程监控系统采用先进的计算机技术和通信技术，采用低功耗嵌入式设备、内嵌操作系统对集群应用的太阳能等可再生能源与各种辅助能源加热设备进行智能化匹配和自动控制，并通过安装数据计量和采集装置，借助远程数据传输手段，实现在线控制管理、数据采集和能效动态监测等多功能的分散测控、集中操作和可视化管理。
控制系统的安装，按“预埋、预留”、“先暗后明”、“先主体后设备”的原则施工。

3结语

考虑到太阳能专业设计人员在锅炉系统设计上和锅炉设计人员在太阳能系统运用上可能存在一定的短板，为了更好地弥补彼此，做到术业有专攻，故采用双水箱设计方法，可有效保证燃气锅炉加热的稳定性，同时最大限度利用太阳能。此种方法可用于锅炉改造项目。

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