分析太陽能與電結(jié)合供暖系統(tǒng)
文章來源:未知時間:2022-02-18
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陜西建筑能源專業(yè)委員會/李建平
西安秦王太陽能工程有限公司/王秦川
1工程概況
該系統(tǒng)為甘肅省徐煤集團百貫溝礦煤業(yè)有限公司的辦公樓、食堂、員工宿舍樓太陽能供暖工程（如圖1 所示），太陽能供暖系統(tǒng)位于平?jīng)鍪谐缧趴h百貫溝礦，面積共計約70000m2，采暖形式為地輻熱采暖，本工程采用全玻璃真空管Φ47×1.5m，100000 支，輔助熱源為鍋爐，每棟樓約3000m2。該項目采用供暖專用高效集熱器供暖。系統(tǒng)安裝部件由太陽能供暖專用高效集熱器、儲熱水箱、計算機智能控制系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、連接管件等部分組成。太陽能集熱器陣列如圖2所示。
2熱負荷估算
?。?）中國主要城市采暖期耗熱量指標(biāo)和采暖設(shè)計熱負荷指標(biāo)（如表1所示）
?。?）采暖熱負荷估算（如表2~表3所示）
3設(shè)計方案
3.1采暖周期確定
采暖期按11月1日至次年3月31日共計151天。
3.2系統(tǒng)設(shè)計簡述
本設(shè)計是太陽能采暖供熱洗澡系統(tǒng)。本工程按照151天采暖期間太陽能熱量滿足80%采暖供熱、電補20%的預(yù)計條件組織相關(guān)專業(yè)進行設(shè)計。
3.3采暖負荷計算
計算參照基本的氣象資料，按太陽能采暖熱量需要原則進行。
3.4太陽熱水配置
設(shè)計地區(qū)的緯度較高，考慮冬季防凍和充分利用太陽能熱量，設(shè)計采用高效率太陽能集熱器，其優(yōu)點是陰雨天比普通太陽能集熱器水溫高10℃以上。按3000 平采暖面積配置58/1.8/50高效率太陽能集熱器60臺，1個3噸采暖水箱。集熱器安裝如圖3~圖4所示。
3.5電補加熱配置
按分用途、分時間、分熱量、分流量、低水溫、長循環(huán)的管理方式，最大限度使用太陽能供熱水。3000m2采暖需要計算機智能控制與電補系統(tǒng)3 套，每套54kW。
3.6系統(tǒng)組成
系統(tǒng)由高效太陽能集熱器、儲熱水箱、計算機智能控制系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、連接管件等部分組成。
3.7地?zé)岜P管采暖
嚴(yán)寒的冬季太陽能熱水器通常水溫為40℃~60℃左右，地?zé)岜P管非常適宜低溫?zé)崴?。地?zé)岜P管的壽命是50 年，熱效率高，散熱面積大、室溫均衡，發(fā)熱是自下而上，使用戶有腳暖、頭涼之感，提高了舒適度。比散熱器節(jié)省1/3~1/4 的熱能。
3.8散熱器采暖
如果使用散熱器采暖建議采用散熱快損耗小的銅、鋁合金或不銹鋼散熱片，采暖性能明顯優(yōu)于鑄鐵散熱片。
4系統(tǒng)特點
1. 太陽能取暖控制（與電補）系統(tǒng)和國內(nèi)外各種品牌真空管聯(lián)箱、真空管單機、平板太陽能、熱管太陽能等結(jié)合，可以把太陽能供暖中的太陽能利用比例大幅提高，從10%~30%大幅提高到70%以上，使太陽能供暖的經(jīng)濟性能夠被廣大用戶接受。
2. 太陽能供暖控制（與電補）系統(tǒng)，不僅是晴天室溫或水溫能夠達到用戶要求，即使夜晚和陰雨天也能達到18℃~22℃。
3. 太陽能供暖控制（與電補）系統(tǒng)使用行業(yè)獨有的延時和防溫度忽高忽低的跳溫技術(shù)，使加熱體的壽命大大延長，減少了系統(tǒng)故障的發(fā)生，無外因破壞情況下，故障率低于1%（每100套系統(tǒng)冬季有不到1 套會因運輸碰撞或使用中的錯誤操作而有小故障）。
4. 既可以作為太陽能取暖的控制系統(tǒng)與電補系統(tǒng)，又可以作為太陽能與其他能源如燃氣鍋爐、燃煤鍋爐、生物質(zhì)、空氣源、地源熱泵、集中供暖等結(jié)合供暖的控制系統(tǒng)，還可以作為電取暖加熱水來使用。
5. 系統(tǒng)智能化操作，為不會設(shè)定控制模式的用戶考慮，可以在安裝時給用戶設(shè)定好參數(shù)，在采暖季期間用戶不用再做任何參數(shù)設(shè)定和調(diào)整，系統(tǒng)會自行保持恒溫運行。
6. 電補部分集成了變頻技術(shù)與微電流應(yīng)用技術(shù)，可以大量抓取電流中無法應(yīng)用不予計量的微弱電子電流，可以在需要電補的夜間或陰雨天將取暖耗電降到電鍋爐、電熱膜等設(shè)備耗電量的1/2~2/3。（一般電鍋爐等需要每天加熱10~20 小時，而本系統(tǒng)一般陰雨天只需要加熱6~8 小時。）
7. 采用了最先進的石英晶體加熱技術(shù)，可以承受250℃以上的高溫，免除了電加熱管等產(chǎn)品頻繁啟動下易損問題。
8. 水箱內(nèi)主要采取了高溫水抓取技術(shù)。通過對水溫分層、冷熱水混水以及取高溫水的技術(shù)，來提高太陽能熱量在整套取暖系統(tǒng)中的比例。水箱如圖5所示。
6運行費用效益分析（按本項目3000m2計算）
6.1 太陽能供暖系統(tǒng)運行費用估算
晴天或陰雨天每天平均需節(jié)能功率電補運行3小時，另外，顯示儀表循環(huán)泵耗電約為每天40kW·h，則每天系統(tǒng)耗電526kW·h，按電費0.5元每kW·h計算，則采暖季每天電費263元。按151天取暖計算，151天取暖約需后期電費39713元。
按西安秦王太陽能取暖比電取暖節(jié)省70%來算，則每3000平方米取暖一個取暖期可節(jié)省92664元電費。而優(yōu)質(zhì)太陽能供暖系統(tǒng)使用壽命為20年以上，每年可以比熱電供暖多使用1個月，非取暖季可以有大量熱水供應(yīng)。
6.2燃油燃氣鍋爐取暖運行費用估算
按4個月取暖計算，120天取暖約需燃油或燃氣費用5000~10000元，燃油燃氣鍋爐使用壽命為6年左右需要更換。
6.3電鍋爐或電熱膜等取暖運行費用估算
按4個月取暖計算，120天取暖約需電費9000元，電鍋爐使用壽命為6年左右需要更換。
根據(jù)西安秦王太陽能供暖系統(tǒng)建成后初始投資和后期費用與其它熱水、供暖系統(tǒng)相比（包括燃煤鍋爐、集中供暖+ 熱水、太陽能熱水工程），一般在3~4年內(nèi)收回成本，之后10多年都是凈收益了。
