太陽(yáng)能光熱的成功案例及原理

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太陽(yáng)能光熱的成功案例及原理 主要業(yè)務(wù)方向 太陽(yáng)能光伏發(fā)電 太陽(yáng)能熱水工程的 epc 總包項(xiàng)目實(shí)施 包括 工程設(shè)計(jì) 物資采購(gòu) 設(shè)備安裝調(diào)試 后期運(yùn)營(yíng)維護(hù) 光伏光熱智能化控制系 統(tǒng)的研發(fā) 應(yīng)用 冶金鋼鐵 物流行業(yè)的工業(yè)化 信息化 智能化系統(tǒng)集成開(kāi) 發(fā)應(yīng)用 方案 北京研博新創(chuàng)科技發(fā)展有限公司為河北省某市一中安裝太陽(yáng)能熱水器 項(xiàng)目概況 某市第一中學(xué)坐落于廣袤的華北平原東部 該太陽(yáng)能項(xiàng)目旨在為全校學(xué)生解決洗浴問(wèn)題 采用太陽(yáng) 能 空氣源熱泵聯(lián)合供熱水 既滿(mǎn)足學(xué)校用水需求 又響應(yīng)國(guó)家所倡導(dǎo)的綠色環(huán)保政策的號(hào)召 在某市第一中學(xué)太陽(yáng)能項(xiàng)目中 采用的是集中集熱集中儲(chǔ)熱的模式 在學(xué)校太陽(yáng)能案例中屬于很典 型的一種 二 項(xiàng)目介紹 某市地處中緯度地帶 屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候 四季分明 夏季炎熱多雨 冬季寒冷干燥 春季 干旱多風(fēng)沙 秋季秋高氣爽 冷熱適宜 1 用水情況 某市第一中學(xué)是寄宿制學(xué)校 學(xué)生集中在宿舍洗浴間洗浴 故分別在南北宿舍樓各安裝一套 15T 太 陽(yáng)能熱水系統(tǒng) 以滿(mǎn)足全校學(xué)生洗浴用熱水 本系統(tǒng)按春 夏 秋 冬四季均使用太陽(yáng)能系統(tǒng)洗浴 進(jìn)行設(shè)計(jì) 用水方式為全時(shí)供水 2 項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)安裝集熱器 南樓宿舍樓集熱器數(shù)量為 32 套 總計(jì)真空管 1920 支 集熱面積 198 4 平方米 北樓宿舍樓集熱器數(shù)量為 32 套 總計(jì)真空管 1920 支 集熱面積 198 4 平方米 整套太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)共計(jì)真空管 3840 支 總計(jì)集熱面積 396 8 平方米 安裝空氣源熱泵 TFS SKR840D 型空氣源熱泵 4 臺(tái) 安裝水泵 水泵共計(jì) 32 臺(tái) 其中熱水系統(tǒng) 8 臺(tái) 安裝水箱 容積 15m3 不銹鋼儲(chǔ)熱水箱 2 臺(tái) 尺寸 2 5m 3m 2m 容積 0 5T 圓形不銹鋼水箱 8 臺(tái) 尺寸 890mm 直徑 1550mm 高度 容積 1m3 圓形不銹鋼 儲(chǔ)熱水箱 4 臺(tái) 尺寸 870mm 1800mm 安裝歸麗晶除垢器 日處理水 16 噸 2 臺(tái) 日處理水 1 噸 4 臺(tái) 1 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)根據(jù)某市第一中學(xué)用水特點(diǎn)及要求 本項(xiàng)目太陽(yáng)能控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn) 1 控制系統(tǒng)采用可編程智能控制 液晶屏顯示 以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全自動(dòng) 智能化控制 太陽(yáng)能定溫放水 自動(dòng)補(bǔ)水功能 溫控自動(dòng)防凍 系統(tǒng)安全運(yùn)行自動(dòng)保護(hù) 輔助加熱系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行等 無(wú)需專(zhuān)人 管理 保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定 可靠地運(yùn)行 液晶屏顯示界面友好 參數(shù)設(shè)置 修改方便 各種運(yùn)行參 數(shù)顯示一目了然 三 2 控制程序?qū)囟?水位 時(shí)間 流量等參數(shù)巧妙融合 實(shí)現(xiàn)充分和優(yōu)先利用 太陽(yáng)能 將太陽(yáng)能與輔助加熱系統(tǒng)完美結(jié)合 最大限度地減少輔助加熱系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間 降低電能 的消耗 3 控制系統(tǒng)設(shè)有應(yīng)急手動(dòng)功能 保證在控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí) 能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制 系統(tǒng)在應(yīng) 急狀態(tài)下能正常運(yùn)行 保證學(xué)生的正常洗浴 4 控制系統(tǒng)具有斷電記憶功能 有記憶控制系統(tǒng)的設(shè)置數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù) 保證數(shù)據(jù)不丟 失 5 系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾性和屏蔽性能 不因其他系統(tǒng)的信號(hào)干擾本系統(tǒng)的正常工作 或本系統(tǒng)的 信號(hào)干擾其它系統(tǒng)的正常工作 6 系統(tǒng)故障自診斷功能 能隨時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和傳感器的工作狀態(tài) 能自動(dòng)進(jìn)行故障診斷 7 系統(tǒng)管理功能 為確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行 設(shè)置管理員登陸密碼 需輸入密碼才能進(jìn)入界面進(jìn)行操 作設(shè)備 2 太陽(yáng)能集熱器 太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的核心元件 其性能的好壞直接決定了系統(tǒng)能否取得應(yīng)有的效果 本項(xiàng)目太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中真空管采用三靶鍍膜技術(shù)和旋轉(zhuǎn)磁掃描結(jié)構(gòu) 加入稀有金屬成分 改善鍍 膜層分子結(jié)構(gòu) 真空管 真空度高達(dá) 5 10 3Pa 對(duì)陽(yáng)光有很高的吸收率 a 96 和極低的熱發(fā)射率 4 具有集熱效率高 熱損小 耐高溫 空曬溫度高達(dá) 330 度 抗高寒 40 度 等特點(diǎn) 從而 減少了真空管由于長(zhǎng)期空曬而造成的膜層老化 變色 性能衰減等問(wèn)題 使用壽命長(zhǎng) 采用了三高 全玻璃真空管集熱器 每個(gè)模塊有 60 支管子組成 與普通集熱器相比 該款集熱器具有真空管排 列密集 長(zhǎng)度集熱管數(shù)量多 吸熱快 效率高 保溫層采用 50mm 環(huán)保型無(wú)氟聚氨酯發(fā)泡保溫 保 溫性好 綠色環(huán)保 內(nèi)膽采用 304 2B 食品級(jí)不銹鋼內(nèi)膽 衛(wèi)生潔凈 外皮采用仿不銹鋼拉絲板 外觀漂亮大方 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程集熱器分別位于南北宿舍樓頂以上 均以南北 4 套 東西 8 套陣列方式排列擺 放 有效的利用樓頂上的空間 與建筑相結(jié)合 與學(xué)校周?chē)h(huán)境相輝映 猶如一道亮麗的風(fēng)景線(xiàn) 3 太陽(yáng)能水箱 本項(xiàng)目太陽(yáng)能水箱內(nèi)膽材質(zhì) 304 2B 食品級(jí)不銹鋼 保溫采用 50mm 聚氨酯現(xiàn)場(chǎng)發(fā)泡 外護(hù)材質(zhì) 0 5mm 不銹鋼 與其他類(lèi)型水箱相比 不銹鋼水箱具有以下特點(diǎn) 1 款式新穎 技術(shù)一流 由單元矩形成型板任意拼裝焊接 具有漂亮的外觀 對(duì)應(yīng)配套 選擇靈活 2 安全衛(wèi)生 經(jīng)久耐用 整個(gè)系統(tǒng)為封閉式 不銹鋼材料表面光滑 不易附生藻類(lèi) 水中沉淀物亦 清晰沖刷 3 安裝方便 任意組合 采用單元矩形不銹鋼成型板拼裝焊接組成 可依據(jù)設(shè)備設(shè)置場(chǎng)所 任意組 合成多邊形 階梯形 L 形等形態(tài)各異的水箱 4 選材優(yōu)異 防蝕抗裂 選用性能優(yōu)異的奧氏體 鐵素體 超低碳不銹 鋼板材拉伸壓制 具有獨(dú)特 的耐腐蝕抗裂性能 5 制作精良 保溫優(yōu)良 外形美觀 以精密的成型模具液壓拉伸成型 單元矩形凹凸水箱板成型精 度高 保溫效果好 晝夜溫差小于 3 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程熱水箱采用兩個(gè)容積為 15T 的方形水 箱 外形尺寸為 2 5 3 2 高度 均放置在屋頂 太陽(yáng)能開(kāi)水系統(tǒng)工程熱水箱采用 4 個(gè)容積為 1T 的圓形水箱 外 形尺寸為 870mm 直徑 1800mm 高度 8 個(gè) 0 5T 的圓形水箱 外形尺寸為 770mm 直徑 1425mm 高度 4 輔助加熱設(shè)備 1 空氣源熱泵 設(shè)備采用清華同方超低溫?zé)岜脽崴畽C(jī)組 TFS SKR840D 機(jī)組技術(shù)特點(diǎn)低溫風(fēng)冷熱泵機(jī)組是推出的一 種新型的風(fēng)冷熱泵產(chǎn)品 這種新型熱泵機(jī)組克服了傳統(tǒng)風(fēng)冷熱泵機(jī)組的運(yùn)行溫度限制 大大擴(kuò)展了 其溫度應(yīng)用范圍 在 20 的環(huán)境溫度下依舊可以可靠穩(wěn)定的運(yùn)行 低溫風(fēng)冷熱泵機(jī)組之所以能夠 如此高效 穩(wěn)定的運(yùn)行 是由于我們?cè)跈C(jī)組系統(tǒng)中采用了經(jīng)濟(jì)器系統(tǒng) 以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)氣增焓 機(jī)組還具有如下特點(diǎn) 低溫制熱功能卓越 低環(huán)溫?zé)岜脵C(jī)組可在 20 的環(huán)境中正常供熱 結(jié)構(gòu)結(jié)湊 換熱面積大 空氣 流動(dòng)阻力小 換熱效率高 泄漏率低 機(jī)組組合方便 選型靈活 互為備用 運(yùn)行經(jīng)濟(jì) 高溫出水 最高可達(dá) 60 配件精良 換熱效率高 智能除霜 全電腦控制 低噪聲 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程每個(gè)系統(tǒng)均采用 2 臺(tái) TFS SKR840D 空氣源熱泵機(jī)組作為輔助能源 并聯(lián)連接 按需啟動(dòng) 確保在陰雨天氣條件下熱水的供應(yīng) 四 效益分析 1 系統(tǒng)總能量 一 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng) 系統(tǒng)每天將 30 噸 15 的水升溫到 50 總共耗費(fèi)的能量為 4 2 30 10 3 50 15 4 4 106KJ 式中 Q 該熱水系統(tǒng)運(yùn)行需要的能量 KJ Cp 水的定壓熱容 Cp 4 2KJ kg T 水的溫差 即熱水溫度與基礎(chǔ)水溫之差 m 水的質(zhì)量 kg 若上述熱量由燃油鍋爐提供 每天耗油量為 4 4 10 6 46040 80 120 Kg 每天燃燒柴油費(fèi)用 120 7 2 元 Kg 864 元 若上述熱量由燃?xì)忮仩t提供 每天耗氣量為 4 4 106 16742 85 310 m3 每天燃?xì)赓M(fèi)用 310 4 2 1302 元 若上述熱量由電鍋爐提供 每天耗電量為 4 4 106 3600 95 1286 Kwh 每天電費(fèi) 1286 工業(yè)用電 1286 元 若上述熱量由空氣源熱泵提供 每天耗電量為 4 4 106 3600 95 1286 Kwh 空氣源熱泵的全年 COP 為 3 每天消耗的電量為 1286 3 428 每天電費(fèi) 428 工業(yè)用電 428 元 若上述熱量由燃煤鍋爐提供 每天耗煤量為 4 4 106 13536 55 592 Kg 每天燃煤費(fèi)用 592 0 5 296 元 類(lèi)別 耗量 天 單價(jià) 元 費(fèi)用總價(jià) 元 天 類(lèi)別 燃煤鍋爐 燃油鍋爐 燃?xì)忮仩t 電鍋爐 燃煤鍋爐 592kg 0 5 296 效率 55 80 85 95 燃油鍋爐 120kg 7 2 864 能源費(fèi) 用 煙煤 類(lèi) 500 0 元 t 柴油 7 2 元 Kg 燃?xì)?4 2 元 m3 用電 1 0 元 KWh 燃?xì)忮仩t 310m3 4 2 1302 電鍋爐 1286kwh 1 1286 空氣源熱 泵 428kwh 0 65 278 項(xiàng)目 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng) 燃煤鍋爐 燃油鍋爐 燃?xì)忮仩t 電鍋爐 系統(tǒng)每天熱量 5 66 106KJ 設(shè)備投資 1001587 50000 50000 50000 50000 使用壽命 15 5 8 8 15 15 年設(shè)備總投資 元 1001587 150000 100000 100000 50000 每年用天數(shù) 80 365 365 365 365 每天燃料 電費(fèi) 元 428 296 864 1302 1286 每年燃料 電費(fèi) 元 34240 108040 315360 475230 469390 15 年能源費(fèi)用 元 513600 1620600 4730400 7128450 7040850 15 年人工費(fèi)用 元 0 300000 300000 300000 0 15 年運(yùn)行總費(fèi)用 元 1515187 2070600 5130400 7528450 7045850 太陽(yáng)能與之相比 節(jié)約 0 555413 3615213 6013263 5530663 注 1 以上各個(gè)系統(tǒng)投資均未考慮銀行利率 2 燃油鍋爐系統(tǒng)價(jià)格包括鍋爐本體 油箱 抽油泵 鍋爐房 管道管件保溫材料等 3 燃?xì)忮仩t系統(tǒng)價(jià)格包括燃?xì)忮仩t 水箱 鍋爐房 管道管件保溫材料 入戶(hù)費(fèi)等 4 在運(yùn)行的過(guò)程中 考慮陰雨天氣等氣候條件 此處按全年有 80 天使用電能來(lái)加熱 5 以上太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的投資經(jīng)濟(jì)性分析是建立在某輻射資源和某地區(qū)熱水需求的條件下進(jìn)行的 分析 6 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的推廣還應(yīng)考慮減排溫室氣體和減少污染物排放帶來(lái)的社會(huì)效益 不應(yīng)局限于 其經(jīng)濟(jì)性的的分析 3 某市第一中學(xué)熱水系統(tǒng) 每年按 285 天使用太陽(yáng)能將 30 噸 15 的水升溫到 50 總共節(jié)約 的能量為 Q1 30 000 4 2 35 285 1256850MJ 陰雨天氣或陽(yáng)光不足時(shí) 每年按 80 天使用空氣源熱 泵將 30 噸 15 的水升溫到 50 總共節(jié)約的能量為 Q2 30 000 4 2 35 80 3 117600MJ 故每年總節(jié)約能量為 Q Q1 Q2 1374450MJ 若上述熱量由燃煤鍋爐提供 消耗標(biāo)準(zhǔn)煤量為 1374450 29 308 65 72339 4 Kg 總之 每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 72 3 噸 15 年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 1084 5 噸 系統(tǒng)運(yùn)行原理 太陽(yáng)能系統(tǒng)采用溫差循環(huán)方式自主運(yùn)行 加熱水箱中的水 當(dāng)太陽(yáng)能系統(tǒng)管路低于 4 時(shí) 太陽(yáng)能循環(huán)泵自主啟動(dòng) 系統(tǒng)開(kāi)始循環(huán)防凍 輔助熱源控制 1 正常采暖模式 輔助加熱在低谷電時(shí)段按需啟動(dòng) 深冬時(shí)間使用該模式 低點(diǎn)谷時(shí)段 當(dāng)水箱溫度低于設(shè)定溫度時(shí) 電鍋爐啟動(dòng) 當(dāng)水箱溫度高于設(shè)定溫度 電鍋爐停止運(yùn)行 2 假日模式 輔助加熱在低谷電時(shí)段僅僅保證系統(tǒng)的防凍 假日停工 停產(chǎn)階段使用該模式 3 無(wú)輔助熱源模式 剛?cè)攵蚨窘Y(jié)束期間使用該模式 防凍控制 采用循環(huán)防凍方式防凍