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    学校太阳能热水系统工程案例

  • 北京同享阳光太阳能科技有限公司郭大帅

    1项目概况

    廊坊市第一中学坐落于广袤的华北平原。廊坊市第一中学太阳能热水工程旨在为全校学生解决生活热水问题,采用太阳能与空气源热泵相结合既满足学校使用热水需求,又响应国 家倡导的绿色节能环保政策。太阳能热水系统工程采用集中集热、集中储热模式,在学校太阳能热水系统工程案例中属于典型的一种,廊坊市第一中学太阳能项目将成为我公司在廊坊地区的样板工程。廊坊市第一中学一角如图1所示。

    图1廊坊市第一中学一角

    1.太阳能项目施工队伍具有多年大型工程安装经验,曾承接过青藏铁路拉萨火车站站房太阳能采暖工程,太阳能专业知识非常丰富。

    2.该工程符合《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》、《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》、《太阳能热水系统性能评定规范》质量要求。

    3.北京同享阳光太阳能科技有限公司,专业承接太阳能中央热水系统,专业从事太阳能热水系统产品研发、生产、销售、安装、服务为一体的国 家级高新技术企业。

    2项目介绍

    廊坊市地处中纬度地带,属暖温带大陆性季风气候,四季分明。夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,春季干旱多风沙,秋季秋高气爽,冷热适宜。

    2.1用水情况

    廊坊市第一中学是寄宿制学校,学生集中在宿舍洗浴。故分别在南北宿舍楼各安装1套15t太阳能热水系统,以满足全校学生使用热水。另外每栋宿舍楼分为男女2个浴室,每间浴室各安装IC卡淋浴喷头15套。按四季均使用太阳能系统洗浴进行设计,全时供水。学校太阳能开水系统共4组,南北宿舍楼各有2组,每组各配置开水机2台,满足学校学生用水需求。

    2.2项目建设内容

    1.集热器

    南楼宿舍集热器数量32套,计真空管1920支,集热面积198.4m2;北楼宿舍集热器数量32 套,总计真空管1920支,集热面积198.4m2。整套太阳能热水系统共计真空管3840支,总计集热面积396.8m2。

    2.空气源热泵TFS-SKR840D型空气源热泵4台。

    3.水泵

    水泵共计32台,其中热水系统使用8台,开水系统使用24台。

    4. IC卡淋浴喷头

    IC卡淋浴喷头共60套,男女浴室各2间,每间浴室各15套。

    5.水箱

    15m3不锈钢储热水箱2 台,0.5m3圆形不锈钢水箱8台,1m3圆形不锈钢储热水箱4台。

    6.除垢器

    2台日处理水16t的除垢器,4台日处理水1t。

    7.安装开水机

    规格为6kW安装开水机8台。

    3工程亮点

    3.1控制系统

    根据廊坊市第一中学用水特点及要求,本项目太阳能控制系统具有以下特点:

    1.控制系统采用可编程智能控制、液晶屏显示,以实现系统全自动、智能化控制(太阳能定温放水、自动补水功能、温控自动防冻、系统安全运行自动保护、辅助加热系统的自动运行等),无需专人管理,保证控制系统稳定、可靠地运行;液晶屏参数设置、修改方便,各种运行参数一目了然。

    2.控制程序将温度、水位、时间、流量等参数巧妙融合,实现充分和优先利用太阳能,将太阳能与辅助加热系统完美结合,大限度地减少辅助加热系统的运行时间,降低电能消耗。

    3.控制系统设有应急手动功能,保证在控制系统出现问题时,能实现手动控制,系统在应急状态下能正常运行,保证学生的正常洗浴。

    4.控制系统具有断电记忆功能,有记忆控制系统的设置数据和系统运行的各种参数,保证数据不丢失。

    5.系统具有很强的抗干扰性和屏蔽性能,不因其他系统的信号干扰本系统的正常工作,或本系统的信号干扰其他系统正常工作。

    6.系统故障自诊断功能能随时反应系统内设备和传感器的工作状态,能自动进行故障诊断。

    7.系统管理功能为确保系统的正常运行,设置管理员登陆密码,需输入密码才能进入界面进行操作。控制系统如图2所示。

    图2控制系统

    3.2太阳能集热器

    太阳能集热器是太阳能热水系统的核心元件。本项目太阳能热水系统使用真空管集热器,该真空管集热器采用三靶镀膜技术和旋转磁扫描结构,加入稀有金属成分,改善镀膜层分子结构,真空管(真空度高达5×10-3Pa)具有集热效率高、热损小、耐高温(空晒温度高达330℃)、抗高寒(-40℃)等特点,减少了真空管由于长期空晒而造成的膜层老化、变色、性能衰减等问题,使用寿命长。与普通集热器相比,该集热器具有真空管排列密集、吸热快、效率高等特点。北楼集热器安装如图3所示,南楼集热器安装如图4所示。

    3.3太阳能水箱

    太阳能水箱内胆材质是304不锈钢,保温采用50mm无氟聚氨酯,外护材质0.5mm不锈钢。与其他普通水箱相比,不锈钢水箱具有以下特点:

    1.款式新颖、技术一流

    由单元矩形成型板拼装焊接,具有漂亮的外观,对应配套,选择灵活。

    2.安全卫生、经久耐用

    整个系统为封闭式,不锈钢材料表面光滑,水中沉淀物方便冲刷。

    3.安装方便、任意组合

    采用单元矩形不锈钢成型板拼装焊接组成,可依据场所,组合成多边形、阶梯形、L形等水箱。

    3.选材优异、防蚀抗裂

    选用性能优异的奥氏体、铁素体、超低碳不锈钢板材拉伸压制,具有独特的耐腐蚀抗裂性能。
    太阳能水箱如图5所示。

    3.4辅助加热设备

    该太阳能热水工程的辅助能源是空气源热泵(如图6所示),低温风冷热泵机组是公司推出的一种新型热泵产品,这种新型热泵机组克服了传统风冷热泵机组的运行温度限制,扩展温度应用范围,在-20℃的温度下依旧可靠稳定的运行,因为我们在机组系统中采用了经济器系统,以实现补气增焓。热泵机组具有可在-20℃的环境中正常供热、结构紧凑,换热面积大,空气流动阻力小,换热效率高、机组组合灵活,运行经济、高温出水,高可达60℃、配件精良、换热效率高、智能除霜、全电脑控制、低噪声等特点。

    太阳能热水系统采用2台空气源热泵作为辅助能源,并联连接,按需启动,确保在阴雨天气下热水的供应。

    3.5IC卡水控系统

    学校通过智能IC 卡控水收费系统,计时收费,科学地控制用水,节约用水55%以上,避免无谓浪费。系统由管理中心、应用节点、用户卡片构成。有如下功能特点:

    1.本产品采用智能IC卡一卡通技术。

    2.以卡控制阀门开关,将卡放在卡槽的左侧自动扣费出水,滑到卡槽右侧自动断水,停止计费。使用更方便,设计更加人性化。

    3. 8位LED 显示,可以显示卡中余额、费率、单位扣费的剩余时间等信息。

    4.变人工收费为自助收费,实现收费自动统计,管理更科学、更现代。

    5.全防水无接缝设计,保证产品具有更高稳定性、耐用性。

    6.自动识别持卡人的合法性,根据卡内账户信息决定是否允许消费。

    7.系统遇强磁干扰,非法开壳等恶意破坏行为时,控水器自动关闭阀门。

    8.市电停电后,电磁阀自动关阀,防止用水失控。

    9. 控水器与电磁阀均为12V(以下)电压,充分保证使用者安全。

    10.使用电子钱包方式扣费,账目更准确,数据更安全。

    洗浴室如图7所示。

    3.6开水器

    根据学校用水情况,我公司每1套太阳能开水系统配置2台开水器。

    1.出水即开水

    采用国际先进的进水加热技术,逐层进水逐层加热,可连续提供100%纯开水并保证出水持续恒温,避免传统浮球阀开水器生熟水混合的“阴阳水”问题;完全实现冷热水分离,解决了“千沸水”问题。

    2.安全性

    具有可靠接地、漏电保护、漏电自动报警等特点,每1台开水器都保证优良的绝缘和接地设计,即使用电环境缺乏良好的接地措施,开水器配置的优质防漏电保护器也可以在0.1s内迅速切断电源,同时自动报警提示,确保使用安全。

    3.效率高

    逐层进水加热,不间断供水。在供应开水的时候可同步向开水箱内补充开水。连续供开水能力是同容积传统开水器的2倍~3倍,节约配电资源,降低运营成本。

    4.高可靠性

    整合日本开水器领域先进加热管延寿技术,采用专用低单位功率加热管,较传统加热管延长寿命1倍以上。

    5.超级节能

    采用逐层加热技术,环保防火保温层,可大限度减少热量散失,整体较传统开水器省电

    额定功率:6kW;

    额定电流:9.1A;

    额定电压:380V;

    推荐电源:三相五线;

    容积:60L。

    4效益分析

    4.1系统总能量

    太阳能热水系统每天将30t水从15℃升温到50℃,总共耗费能量约4.4×106kJ。

    1.若上述热量由燃油锅炉提供

    每天耗油量为120kg;

    每天燃烧柴油费用1140元。

    2.若上述热量由燃气锅炉提供

    每天耗气量为310m3;

    每天燃气费用682元。

    3.若上述热量由电锅炉提供

    每天耗电量为1286kW•h;

    每天电费1286元。

    4.若上述热量由空气源热泵提供

    每天耗电量为1286 kW•h;

    每天电费428元。

    5.若上述热量由燃煤锅炉提供

    每天耗煤量为592 kg;

    每天燃煤费用473.6 元。

    4.2太阳能开水系统

    系统每天将4t水从15℃升温到90℃,总共耗费的能量约为1.26×106kJ

    1.若上述热量由燃油锅炉提供

    每天耗油量为34 kg;

    每天燃烧柴油费用323元。

    2.若上述热量由燃气锅炉提供

    每天耗气量为88m3;

    每天燃气费用193元。

    3.若上述热量由电锅炉提供

    每天耗电量为368 kW•h;

    每天电费368元。

    4.若上述热量由燃煤锅炉提供

    每天耗煤量为169 kg;

    每天燃煤费用135.2元。

    2、其它能源及设备的参数

    能源当量热值

    注:

    1、烟煤热值为13536kJ/kg。

    2、锅炉效率及能源费用

    注:

    1.以上各个系统投资均未考虑银行利率。

    2.燃油锅炉系统价格包括锅炉本体、油箱、抽油泵、锅炉房、管道管件、保温材料等。

    3. 燃气锅炉系统价格包括燃气锅炉、水箱、锅炉房、管道管件、保温材料、入户费等。

    4.在运行的过程中,考虑阴雨天气等气候条件,此处按全年有80d使用电能来加热。

    5.以上太阳能热水系统的投资经济性分析是建立在廊坊辐射资源和廊坊地区热水需求的条件下。

    6.太阳能热水系统的推广还应考虑减排温室气体和减少污染物排放带来的社会效益,不应局限于其经济性的的分析。

    4.3节能量

    1.廊坊市第一中学热水系统,每年按285 天使用太阳能总共节约能量1256850MJ。阴雨天气或阳光不足时,每年按80天使用空气源热泵总共节约的能量为117600MJ。

    故每年总节约能量1374450MJ。

    2.廊坊市第一中学开水系统,每年总节能量459900MJ。

    综上:学校太阳能每年节约能量为1834350MJ。

    若上述热量由燃煤锅炉提供: 消耗标准煤量为96260.3kg。

    廊坊市第一中学热水系统每年节约标准煤96.3t,减排二氧化碳240.75t。15年节约标准煤1444.5t,减排二氧化碳3611.25t。