太陽能資訊： 太陽能采暖典型案例(含西藏等)
文章來源:未知時(shí)間:2022-02-19
點(diǎn)擊:
574
原標(biāo)題：太陽能資訊: 太陽能采暖典型案例(含西藏等)
隨著國家對(duì)節(jié)能減排、治理大氣污染的不斷關(guān)注，清潔能源取暖成為北方乃至全國的趨勢(shì)。“煤改清潔能源”在各地上演，成為當(dāng)今能源領(lǐng)域里最熱鬧，點(diǎn)擊率最高的一出大戲。太陽能采暖是清潔采暖的重要組成部分，隨著北京地區(qū)對(duì)太陽能采暖的日漸重視，太陽能采暖預(yù)計(jì)將輻射至整個(gè)北方地區(qū)。然而當(dāng)前太陽能采暖在我國還面臨著不少問題。本期典范欄目將結(jié)合部分案例及專家觀點(diǎn)，深入探討太陽能光熱企業(yè)的突圍之策。
太陽能采暖典型案例篇再續(xù)
案例一
太陽雨：山西長治市金色家園小區(qū)
項(xiàng)目概況：占地面積21384平方米，建筑面積為57000平方米，小區(qū)共 層。長治縣地理坐標(biāo)為東經(jīng)111°58′03″～112°44′04″，北緯 35°49′ ～ 37°08′，平均海拔高度為 1000 米，年日照時(shí)數(shù) 2310 ～ 2660 小時(shí)，平均曝幅量4200 ～ 5400MJ/m2。計(jì)劃采用全玻璃真空管橫排式聯(lián)箱集熱器，需要集熱面積 4237m2，項(xiàng)目采用太陽雨240管 / 組的集熱器90組（分 3 行，每行 30 列）， 200管 / 組的集熱器19組（分1行，每行19列），共25400支真空熱管，共計(jì) 4254m2。換熱裝置采用換熱井的方式，換熱井600口，井深為 100m，每口井的換熱面積為20.25平方米，總共換熱面積為12150平方米。集熱器安裝在建筑面上，實(shí)現(xiàn)與建筑相結(jié)合。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
由于太陽能的分布與季節(jié)不匹配的特點(diǎn)使得太陽能利用受到限制，太陽能與地源熱泵相結(jié)合，彌補(bǔ)了太陽能不穩(wěn)定和間歇性的特點(diǎn)，并減小太陽能集熱器與地埋換熱面積，二者聯(lián)合運(yùn)行能滿足一定供暖要求。該項(xiàng)目通過地源熱泵利用地球淺層土壤所儲(chǔ)藏的太陽能資源作為熱泵熱源和空調(diào)冷源。系統(tǒng)可分為太陽能集熱蓄熱循環(huán)和土壤儲(chǔ)熱取熱循環(huán)兩大系統(tǒng)，系統(tǒng)由地源熱泵、太陽能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、連接管道、控制系統(tǒng)等部分構(gòu)成。
在冬天，管道內(nèi)的液體將地下的熱量抽出，然后通過系統(tǒng)導(dǎo)入建筑物內(nèi)，由于冬季土壤溫度較低，系統(tǒng)運(yùn)行初期地埋管換熱器周圍土壤溫度得不到有效恢復(fù)，熱泵效率也降低，因此采用太陽能季節(jié)性土壤蓄熱，把除冬季外收集的太陽能熱量通過地埋管換熱器蓄存在土壤之中，冬季利用熱泵將熱量從土壤中取出的補(bǔ)熱方式進(jìn)行供暖，同時(shí)蓄存冷量，供夏季使用。在夏天，熱量從建筑物內(nèi)抽出，通過系統(tǒng)排入地下，同時(shí)蓄存熱量，以備冬季使用。系統(tǒng)將太陽能轉(zhuǎn)換為熱水，將熱水儲(chǔ)存在水箱內(nèi)，然后通過熱水輸送到發(fā)熱末端（風(fēng)機(jī)盤管散熱器采暖、制冷）提供建筑采暖、制冷和生活熱水。
案例二
工程概況
本項(xiàng)目為主動(dòng)式太陽能采暖系統(tǒng)—液體工質(zhì)集熱器短期蓄熱采暖系統(tǒng)，主要項(xiàng)目地點(diǎn)位于西藏雙湖縣，主要為普魯崗日賓館提供冬季采暖和洗浴熱水。根據(jù)氣象資料，當(dāng)?shù)氐暮０渭s為 4,950m，年平均日太陽輻射量為 21MJ/m2·d 左右，晴天占 95% 以上，冬季室外平均氣溫約為－ 25℃左右。
該賓館是一棟兩層樓的建筑物，總建筑面積約為2000m2，需要采暖的建筑面積為 1350m2，其中客房 600m2，廚房及餐廳 230m2，會(huì)議室 115m2，浴室、洗衣房 65m2，門廳及庫房等約 340m2。
此賓館的圍護(hù)結(jié)構(gòu)較好、保暖性能良好；賓館屋面為平頂，主體朝向?yàn)檎戏较?，采光條件良好，適宜于安裝太陽能集熱器，賓館屋頂可利用的面積約為 750m2 左右（另有東、西兩邊標(biāo)高不同的面積約 100m2）；原建筑有單獨(dú)的水箱間，面積約為 60m2，可以放置太陽能儲(chǔ)熱水箱及其他設(shè)備。
系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
本系統(tǒng)考慮到采暖的季節(jié)性，因而確定的設(shè)計(jì)原則是：
在采暖期，太陽能供熱采暖系統(tǒng)主要用于為賓館房間的采暖，也可兼用于淋?。辉诜遣膳冢柲芄岵膳到y(tǒng)用于為賓館提供淋浴用熱水及供應(yīng)大量的生產(chǎn)和生活用熱水，讓太陽能系統(tǒng)在非采暖期也能作出其應(yīng)有的貢獻(xiàn)，做到全年綜合利用，從而使整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益。
系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果及實(shí)景圖
本系統(tǒng)在采暖期主要用于為建筑房間提供采暖（可兼用于淋?。?供水溫度為65 ℃ ～ 80 ℃， 回水溫度 為50℃～ 65℃，供回水溫差為 15℃左右。在非采暖期用于為賓館提供淋浴用熱水，生活用熱水箱采用最高溫度限制，限制溫度為 85℃，以保證整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行和使用壽命。幾年來，系統(tǒng)一直運(yùn)行良好。
西藏普魯崗日賓館建成的太陽能供熱采暖系統(tǒng)，涉及到系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)運(yùn)行的各個(gè)方面，取得了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后進(jìn)一步設(shè)計(jì)各類太陽能供熱采暖系統(tǒng)，并為在我國嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)推動(dòng)綠色建筑的建立，提供了較為堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
案例三
項(xiàng)目概況
山東滕州市位于山東省南部，地處溫暖帶半濕潤地區(qū)，陽光充沛，年均日照 2383 小時(shí)，歷年平均氣溫 13.6℃，最熱月為 7 月，平均氣溫 26.9℃；非常適合太陽能熱泵供熱采暖工程的建設(shè)條件。座落在滕州經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)山東光普是專業(yè)從事太陽能光熱利用產(chǎn)品的研制開發(fā)、生產(chǎn)制造和市場(chǎng)推廣的高科技民營企業(yè)。公司綜合考慮滕州當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、環(huán)保要求、燃料結(jié)構(gòu)、能源效益和經(jīng)濟(jì)承受能力等因素，在公司辦公樓的樓頂建設(shè)了太陽能熱泵供熱采暖工程，該采暖以“節(jié)能、高效、穩(wěn)定、可靠”為技術(shù)特點(diǎn)。將太陽能與空氣源熱泵結(jié)合起來進(jìn)行供熱采暖，進(jìn)一步提高了能源利用率，降低了熱泵熱水系統(tǒng)地域的限制條件，最大程度地改善了系統(tǒng)整體運(yùn)行。系統(tǒng)控制器是采用臺(tái)達(dá)的可編程控制器作為核心控制器， PLC 通過溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)來控制系統(tǒng)的運(yùn)行、檢測(cè)系統(tǒng)的故障、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件的運(yùn)行等功能，系統(tǒng)借助于計(jì)算機(jī)軟件，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能。該工程實(shí)例中以低碳節(jié)能高效多能互補(bǔ)的供熱系統(tǒng)為公司職工提供安全舒適的生活熱水，并為公司辦公樓提供采暖用熱。
太陽能與空氣源熱泵工作原理及設(shè)計(jì)特點(diǎn)
太陽能熱泵是將空氣源熱泵與太陽能集熱系統(tǒng)相結(jié)合的一種裝置，在有太陽輻射時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為太陽能熱泵原理制熱；在陰雨天或夜晚沒有太陽輻射時(shí)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為空氣源熱泵原理制熱。系統(tǒng)裝置既能保證供熱的穩(wěn)定，又具有相對(duì)空氣源熱泵和太陽能集熱系統(tǒng)較高的制熱效率，通過對(duì)辦公樓頂?shù)奶柲芘c熱泵供熱采暖工程的測(cè)試和應(yīng)用，節(jié)能效果顯著。
該太陽能與熱泵供熱采暖工程工作原理：利用卡諾循環(huán)的原理，將太陽能集熱器制成太陽能和空氣源集熱蒸發(fā)器，集熱蒸發(fā)器中的制冷劑工質(zhì)直接吸收太陽能輻射能（有太陽輻射時(shí)的工況）和空氣熱能（夜晚或陰雨天的工況）低溫蒸發(fā)，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮排出高溫高壓的制冷劑蒸汽進(jìn)入高溫冷凝器冷凝放熱，冷凝液在高低壓差的作用下通過熱力膨脹閥降壓降溫進(jìn)入蒸發(fā)器中吸熱蒸發(fā)，從而形成一個(gè)熱泵工作循環(huán)。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了花少量的電能，將大量的熱能從低溫?zé)嵩聪蚋邷責(zé)嵩吹妮斔停斔偷臒崃砍运娔芊Q為熱泵的能效比（COP）。
本采暖供熱工程的系統(tǒng)特點(diǎn)：
1．現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控技術(shù)：該工程以太陽能集熱器吸收太陽能作為主要供熱源，以空氣源熱泵作為輔助熱源，大大降低了普通熱泵熱水系統(tǒng)的地域光照等限制，并采用 PLC 作為控制器，通過計(jì)算機(jī)與系統(tǒng)控制器以及其他設(shè)備的通訊，使其具有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)模擬、故障監(jiān)測(cè)與診斷以及遠(yuǎn)程通訊、遠(yuǎn)程控制及故障處理的功能。
2．智能控制技術(shù)：系統(tǒng)采用智能微電腦自動(dòng)控制技術(shù)，可自動(dòng)快速達(dá)到設(shè)定水溫、自動(dòng)補(bǔ)水，保證輸出水壓恒定。供水溫度在 450℃～ 600℃范圍內(nèi)可調(diào)。
3．民用商用皆可：系統(tǒng)出水速度快，開機(jī) 10S 后即有高溫?zé)崴?。出水量大，特別適合用于學(xué)校、酒店、醫(yī)院等民用洗浴中心，也可為紡織、化工、輕工等行業(yè)提供商用大熱水量熱水。
4．不受氣候影響、陰晴兩可：晴天利用太陽能進(jìn)行加熱，雨天及日照強(qiáng)度差時(shí)利用雙熱泵加熱系統(tǒng)，系統(tǒng)平均熱效率最高可達(dá) COP=4.5。
5．設(shè)備安裝靈活：集熱系統(tǒng)與熱泵機(jī)組可在屋頂安裝，也可地面放置。
6．高效經(jīng)濟(jì)、綠色環(huán)保：機(jī)組 20 小時(shí)產(chǎn)水量為 12 噸，投資報(bào)價(jià)約 12 萬元，熱水系統(tǒng)投資平均為 1 萬元 / 噸，回收期 18 個(gè)月。綠色、環(huán)境友好型熱水系統(tǒng)。
太陽能熱泵供熱采暖系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)
太陽能熱泵是指把太陽能集熱技術(shù)和熱泵技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，利用太陽能作為蒸發(fā)器的主要熱源，其他低品質(zhì)能源作為輔助能源，經(jīng)過熱泵技術(shù)提升品質(zhì)之后與太陽能熱源協(xié)同作用的供熱系統(tǒng)，太陽能熱泵可同時(shí)提高太陽能集熱器效率和熱泵系統(tǒng)性能。
該公司 500m2 辦公樓頂?shù)奶柲芘c熱泵供熱采暖工程中太陽能與空氣能熱泵相結(jié)合互為輔助，保證了全年全氣候供熱，在實(shí)際運(yùn)行過程中節(jié)能效果顯著，環(huán)保和減排效果也很好，為全廠職工提供了生活熱水并為辦公樓提供了供暖熱源。太陽能和空氣源熱泵集成供熱系統(tǒng)方案是近年來中央熱水系統(tǒng)熱源設(shè)備發(fā)展的新動(dòng)向，且太陽能與熱泵的集成有兩種考慮模式：一是以太陽能加熱為主，以空氣源熱泵加熱為輔，但是前提是建筑允許放置太陽能集熱板，有足夠的面積；二是以空氣能熱泵加熱為主，太陽能加熱為輔，該公司辦公樓正好符合安裝條件。該采暖工程的運(yùn)行模式是為了使空氣源熱泵在低溫環(huán)境下還能高效、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，用太陽能作為其輔助熱源或直接加熱水箱內(nèi)的水或提供預(yù)熱。更多信息請(qǐng)關(guān)注太陽能產(chǎn)業(yè)資訊官微獲取。
?。ㄔ僬勌柲懿膳鍧嵞茉慈∨蟓h(huán)境下太陽能光熱企業(yè)如何抓住發(fā)展機(jī)遇？）
來源：中國太陽能產(chǎn)業(yè)資訊雜志7月刊 典范欄目
責(zé)任編輯：
