＂光熱+＂清潔能源供熱系統(tǒng)技術(shù)分析
文章來(lái)源:未知時(shí)間:2022-02-03
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根據(jù)社會(huì)能量需求構(gòu)成的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，熱能需求占總能源消耗超過(guò)70%。光熱行業(yè)在國(guó)內(nèi)發(fā)展30多年，一直致力于解決生活熱水的低溫?zé)崂?，伴隨解決國(guó)內(nèi)村鎮(zhèn)居民生活熱水需求發(fā)展到今天。隨著人們生活水平的提高，低溫?zé)崴疅崮芩急壤饾u降低，高品質(zhì)生活水準(zhǔn)代表著高品位的熱源需求，逆推太陽(yáng)能光熱產(chǎn)品必須由原來(lái)的 “高品質(zhì)”向“高品位”發(fā)展。
此外，我國(guó)建筑總能耗約占社會(huì)終端能耗的20.7%。北方城鎮(zhèn)采暖能耗占全國(guó)建筑總能耗的36%，為建筑能源消耗的最大組成部分。長(zhǎng)江流域以往的建筑設(shè)計(jì)都沒(méi)有考慮采暖。而隨著人們生活水平的提高，建設(shè)采暖系統(tǒng)、改善冬季室內(nèi)熱環(huán)境的要求也日趨增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2020年，長(zhǎng)江地區(qū)將有50億㎡左右的建筑面積需要采暖。預(yù)計(jì)每年將新增采暖煤1億噸標(biāo)煤左右，接近目前我國(guó)北方建筑每年的采暖能耗總和。
采暖所需要的“熱品位”要遠(yuǎn)高于生活熱水，這就逆推光熱向“高品位”方向轉(zhuǎn)變：平均熱能溫度要高于60℃，蓄熱溫度要高于85℃。國(guó)家政策也在為 “高品位光熱+”清潔能源保駕護(hù)航：國(guó)家發(fā)改委將光熱系統(tǒng)列入鼓勵(lì)類《指導(dǎo)目錄》；《鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃》；《藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)》；“一億農(nóng)村人口上樓計(jì)劃”；“工業(yè)綠動(dòng)力”……采暖可能是現(xiàn)階段光熱行業(yè)向“高品位”發(fā)展最直接、最便捷的途徑，也可能是唯一途徑。
1 "光熱+"清潔能源供熱系統(tǒng)原理
戶用“光熱+”清潔能源供熱系統(tǒng)主要有中溫太陽(yáng)能集熱/儲(chǔ)熱系統(tǒng)、電熱鍋爐及控制系統(tǒng)、采暖終端及管道等組成。
工作模式：
1）白天，太陽(yáng)能輻照較好時(shí)，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能儲(chǔ)存在太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱內(nèi)，通過(guò)控制系統(tǒng)循環(huán)泵，向采暖終端供熱；
2）夜晚，太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱余熱通過(guò)控制系統(tǒng)循環(huán)泵向采暖終端供熱，太陽(yáng)能供熱不足時(shí)，采用3.0kW電熱鍋爐利用低谷電向采暖終端直接供熱。
3）因陰雨雪天氣導(dǎo)致太陽(yáng)能供熱不足時(shí)，采用電熱鍋爐向采暖終端直接供熱。
4）低谷電供熱富裕時(shí)，可利用太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的1.5kW電加熱對(duì)儲(chǔ)熱水箱中的水進(jìn)行加熱，實(shí)現(xiàn)低谷電部分儲(chǔ)熱。
5）非采暖季節(jié)太陽(yáng)能提供生活熱水。
2 系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
優(yōu)勢(shì)一：系統(tǒng)初投資6000元/戶，投資成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于如今市場(chǎng)其他“光熱+”采暖系統(tǒng)，而且運(yùn)行成本低，大大提高了群眾的可接受程度。本系統(tǒng)盡最大可能利用太陽(yáng)能資源，能夠保證戶用60㎡基本供暖需求，節(jié)能效果顯著。
優(yōu)勢(shì)二：系統(tǒng)安全可靠，集熱管發(fā)生破損，不影響太陽(yáng)能系統(tǒng)正常運(yùn)行，在北方寒冷地區(qū)，運(yùn)行可靠?；跓o(wú)水太陽(yáng)能集熱換熱技術(shù)，耦合高性能可靠智能控制技術(shù)，確保太陽(yáng)能集熱，供熱系統(tǒng)高效安全、可靠、無(wú)凍管、爆管風(fēng)險(xiǎn)，操作簡(jiǎn)單。特別適合冬季大溫差條件下農(nóng)村戶用集熱、采暖要求的簡(jiǎn)單操作，高效可靠的需求。
優(yōu)勢(shì)三： 地上采用太陽(yáng)能與儲(chǔ)熱水箱一體化設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)潔可靠，可全年運(yùn)行，太陽(yáng)能系統(tǒng)冬季采暖，春夏秋三季節(jié)可滿足生活熱水。實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能系統(tǒng)高效高質(zhì)量運(yùn)行，大幅度提高戶用太陽(yáng)能系統(tǒng)的利用效率。
優(yōu)勢(shì)四：標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計(jì)，“傻瓜式”運(yùn)行，適合規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化大工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定可靠，安裝方便，維護(hù)簡(jiǎn)單快捷，對(duì)維修人員技能要求不高，維護(hù)費(fèi)用低；智能控制可有效降低用戶采暖系統(tǒng)初投資及運(yùn)行成本，日均戶用采暖費(fèi)用約為10元左右。
優(yōu)勢(shì)五：本系統(tǒng)耦合低谷電輔助蓄熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了利用低谷電供熱/蓄熱，以補(bǔ)充太陽(yáng)能集熱/供熱的不足，可靈活實(shí)現(xiàn)供暖應(yīng)用，并充分利用低谷電調(diào)峰作用，可自主供暖。可根據(jù)實(shí)際天氣需求，提前或延后供暖1個(gè)月，不受供暖季時(shí)間的限制。
優(yōu)勢(shì)六：本系統(tǒng)運(yùn)行電負(fù)荷僅3kW，對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)沖擊小，負(fù)荷要求低，無(wú)需進(jìn)行農(nóng)村電網(wǎng)增容，可顯著地降低初投資。本系統(tǒng)所用材料均為標(biāo)準(zhǔn)件，并且以村級(jí)為單位設(shè)置備品庫(kù)，能夠保證最快的售后響應(yīng)速度。
3 核心技術(shù)
1）相變熱管，高效可靠。
充分利用熱管式真空太陽(yáng)能集熱管相變換熱，管中無(wú)水的技術(shù)特征，實(shí)現(xiàn)防凍、防漏、防垢、防炸的四防功能，保證太陽(yáng)能安全可靠。
主要技術(shù)特征：
a、相變換熱，急速傳熱。傳熱速率是銀的20000倍；
b、采用干涉膜工藝,吸收率可達(dá)95%，發(fā)射率低于5%。
c、空曬溫度不低于260℃、抗高寒-40度。
d、真空度優(yōu)于5.0×10-2Pa。
e、3.3高硼硅玻璃抗直徑2.5cm鋼球500mm高度正面沖擊。
2）超強(qiáng)保溫+合理儲(chǔ)熱，實(shí)現(xiàn)冬季供熱。
太陽(yáng)能集熱部分采用65mm加厚高密度聚氨酯高壓發(fā)泡保溫，并通過(guò)合理減少出水量，使常規(guī)用于45℃的生活熱水太陽(yáng)能變?yōu)樘貏e適合于冬季環(huán)境采暖應(yīng)用的供熱型太陽(yáng)能系統(tǒng)。
3）合理配置太陽(yáng)能耦合三點(diǎn)分置加熱，無(wú)需電網(wǎng)改造。
系統(tǒng)采用2臺(tái)30支5818型號(hào)熱管式太陽(yáng)能（可依據(jù)需求串聯(lián)擴(kuò)展），總?cè)莘e300L，集熱面積達(dá)到8.5㎡。采用三點(diǎn)分置陶瓷電加熱模式（兩個(gè)太陽(yáng)能儲(chǔ)熱水箱內(nèi)電加熱功率均為1.5kW，電熱鍋爐加熱功率3.0kW），實(shí)現(xiàn)3.0kW電熱直供采暖或儲(chǔ)熱，現(xiàn)有農(nóng)村電網(wǎng)不需改造。解決了常規(guī)低谷電儲(chǔ)熱式電鍋爐邊供邊儲(chǔ)導(dǎo)致電熱功率符合過(guò)大，增加電網(wǎng)改造費(fèi)用。
4）智能控制，分時(shí)供熱，合理降低運(yùn)行費(fèi)用。
采用智能傻瓜式控制系統(tǒng)，可以根據(jù)用戶采暖時(shí)段需求，自行設(shè)計(jì)供熱實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)供熱控制高效智能化，降低運(yùn)行費(fèi)用。
4 技術(shù)對(duì)比
基于京津冀及周邊“煤改電”，及“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”國(guó)家戰(zhàn)略要求要求，農(nóng)村戶用采暖采用清潔能源供熱模式替代常規(guī)燃煤供熱是必然趨勢(shì)。
目前，可以實(shí)現(xiàn)戶用采暖的技術(shù)途徑及技術(shù)特征主要有以下幾種：
1）燃 煤：常規(guī)燃煤禁燒，清潔燃煤成本高，且也存在污染。
2）天然氣：已經(jīng)發(fā)生“氣荒”，分散供應(yīng)困難，僅適合集中供熱。
3）熱 泵：初投資高，政府補(bǔ)貼難以承受，且系統(tǒng)復(fù)雜，易結(jié)霜，故障率高。
4）熱風(fēng)機(jī)：無(wú)儲(chǔ)熱，白天采暖電費(fèi)高，低谷電時(shí)段環(huán)境溫度低，效率低。
5）電蓄熱采暖：加熱功率大，綜合耗能高，需要電網(wǎng)改造，投資大。
6）全部太陽(yáng)能：初投資高，仍需電輔，且非采暖季系統(tǒng)過(guò)熱，浪費(fèi)嚴(yán)重。
7）生物質(zhì)：秸稈還田，來(lái)源不足。
8）醇基燃料：危險(xiǎn)系數(shù)高，短期規(guī)模化難度大。
對(duì)比上述現(xiàn)有戶用采暖技術(shù)途徑，采用“光熱+”清潔能源供熱系統(tǒng)用于戶用采暖，具有初投資低，無(wú)需電網(wǎng)改造，安全可靠，冬季供暖，三季供熱的顯著技術(shù)和性價(jià)比。
5 結(jié)論
1）基于環(huán)境和政策要求，戶用采暖改造勢(shì)在必行，采用“光熱+”清潔能源供熱系統(tǒng)用于戶用采暖具有顯著的技術(shù)、性價(jià)比及投資優(yōu)勢(shì)；
2）采用“光熱+”清潔能源供熱系統(tǒng)技術(shù)成熟，安全可靠，便于維護(hù)，特別適合已熟悉常規(guī)太陽(yáng)能的農(nóng)村用戶使用；
3）該項(xiàng)技術(shù)的推廣具有顯著能夠?qū)崿F(xiàn)政府投資少、百姓花錢(qián)少、企業(yè)盈利少 三方共贏的模式。
綜上所述，“光熱+”清潔能源供熱系統(tǒng)用于戶用采暖，可廣泛在河北及周邊地區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
