太陽能光熱的成功案例及原理

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太陽能光熱的成功案例及原理 主要業(yè)務方向 太陽能光伏發(fā)電 太陽能熱水工程的 epc 總包項目實施 包括 工程設計 物資采購 設備安裝調(diào)試 后期運營維護 光伏光熱智能化控制系 統(tǒng)的研發(fā) 應用 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 發(fā)應用 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能熱水器 項目概況 某市第一中學坐落于廣袤的華北平原東部 該太陽能項目旨在為全校學生解決洗浴問題 采用太陽 能 空氣源熱泵聯(lián)合供熱水 既滿足學校用水需求 又響應國家所倡導的綠色環(huán)保政策的號召 在某市第一中學太陽能項目中 采用的是集中集熱集中儲熱的模式 在學校太陽能案例中屬于很典 型的一種 二 項目介紹 某市地處中緯度地帶 屬暖溫帶大陸性季風氣候 四季分明 夏季炎熱多雨 冬季寒冷干燥 春季 干旱多風沙 秋季秋高氣爽 冷熱適宜 1 用水情況 某市第一中學是寄宿制學校 學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 陽能熱水系統(tǒng) 以滿足全校學生洗浴用熱水 本系統(tǒng)按春 夏 秋 冬四季均使用太陽能系統(tǒng)洗浴 進行設計 用水方式為全時供水 2 項目建設內(nèi)容 太陽能熱水系統(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 總計真空管 1920 支 集熱面積 198 4 平方米 整套太陽能熱水系統(tǒng)共計真空管 3840 支 總計集熱面積 396 8 平方米 安裝空氣源熱泵 TFS SKR840D 型空氣源熱泵 4 臺 安裝水泵 水泵共計 32 臺 其中熱水系統(tǒng) 8 臺 安裝水箱 容積 15m3 不銹鋼儲熱水箱 2 臺 尺寸 2 5m 3m 2m 容積 0 5T 圓形不銹鋼水箱 8 臺 尺寸 890mm 直徑 1550mm 高度 容積 1m3 圓形不銹鋼 儲熱水箱 4 臺 尺寸 870mm 1800mm 安裝歸麗晶除垢器 日處理水 16 噸 2 臺 日處理水 1 噸 4 臺 1 控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng)根據(jù)某市第一中學用水特點及要求 本項目太陽能控制系統(tǒng)具有以下特點 1 控制系統(tǒng)采用可編程智能控制 液晶屏顯示 以實現(xiàn)系統(tǒng)全自動 智能化控制 太陽能定溫放水 自動補水功能 溫控自動防凍 系統(tǒng)安全運行自動保護 輔助加熱系統(tǒng)的自動運行等 無需專人 管理 保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定 可靠地運行 液晶屏顯示界面友好 參數(shù)設置 修改方便 各種運行參 數(shù)顯示一目了然 三 2 控制程序將溫度 水位 時間 流量等參數(shù)巧妙融合 實現(xiàn)充分和優(yōu)先利用 太陽能 將太陽能與輔助加熱系統(tǒng)完美結合 最大限度地減少輔助加熱系統(tǒng)的運行時間 降低電能 的消耗 3 控制系統(tǒng)設有應急手動功能 保證在控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時 能實現(xiàn)手動控制 系統(tǒng)在應 急狀態(tài)下能正常運行 保證學生的正常洗浴 4 控制系統(tǒng)具有斷電記憶功能 有記憶控制系統(tǒng)的設置數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的各種參數(shù) 保證數(shù)據(jù)不丟 失 5 系統(tǒng)具有很強的抗干擾性和屏蔽性能 不因其他系統(tǒng)的信號干擾本系統(tǒng)的正常工作 或本系統(tǒng)的 信號干擾其它系統(tǒng)的正常工作 6 系統(tǒng)故障自診斷功能 能隨時反應系統(tǒng)內(nèi)設備和傳感器的工作狀態(tài) 能自動進行故障診斷 7 系統(tǒng)管理功能 為確保系統(tǒng)的正常運行 設置管理員登陸密碼 需輸入密碼才能進入界面進行操 作設備 2 太陽能集熱器 太陽能集熱器是太陽能熱水系統(tǒng)的核心元件 其性能的好壞直接決定了系統(tǒng)能否取得應有的效果 本項目太陽能熱水系統(tǒng)中真空管采用三靶鍍膜技術和旋轉磁掃描結構 加入稀有金屬成分 改善鍍 膜層分子結構 真空管 真空度高達 5 10 3Pa 對陽光有很高的吸收率 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 330 度 抗高寒 40 度 等特點 從而 減少了真空管由于長期空曬而造成的膜層老化 變色 性能衰減等問題 使用壽命長 采用了三高 全玻璃真空管集熱器 每個模塊有 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 與建筑相結合 與學校周圍環(huán)境相輝映 猶如一道亮麗的風景線 3 太陽能水箱 本項目太陽能水箱內(nèi)膽材質(zhì) 304 2B 食品級不銹鋼 保溫采用 50mm 聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡 外護材質(zhì) 0 5mm 不銹鋼 與其他類型水箱相比 不銹鋼水箱具有以下特點 1 款式新穎 技術一流 由單元矩形成型板任意拼裝焊接 具有漂亮的外觀 對應配套 選擇靈活 2 安全衛(wèi)生 經(jīng)久耐用 整個系統(tǒng)為封閉式 不銹鋼材料表面光滑 不易附生藻類 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)設備設置場所 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 太陽能熱水系統(tǒng)工程熱水箱采用兩個容積為 15T 的方形水 箱 外形尺寸為 2 5 3 2 高度 均放置在屋頂 太陽能開水系統(tǒng)工程熱水箱采用 4 個容積為 1T 的圓形水箱 外 形尺寸為 870mm 直徑 1800mm 高度 8 個 0 5T 的圓形水箱 外形尺寸為 770mm 直徑 1425mm 高度 4 輔助加熱設備 1 空氣源熱泵 設備采用清華同方超低溫熱泵熱水機組 TFS SKR840D 機組技術特點低溫風冷熱泵機組是推出的一 種新型的風冷熱泵產(chǎn)品 這種新型熱泵機組克服了傳統(tǒng)風冷熱泵機組的運行溫度限制 大大擴展了 其溫度應用范圍 在 20 的環(huán)境溫度下依舊可以可靠穩(wěn)定的運行 低溫風冷熱泵機組之所以能夠 如此高效 穩(wěn)定的運行 是由于我們在機組系統(tǒng)中采用了經(jīng)濟器系統(tǒng) 以實現(xiàn)補氣增焓 機組還具有如下特點 低溫制熱功能卓越 低環(huán)溫熱泵機組可在 20 的環(huán)境中正常供熱 結構結湊 換熱面積大 空氣 流動阻力小 換熱效率高 泄漏率低 機組組合方便 選型靈活 互為備用 運行經(jīng)濟 高溫出水 最高可達 60 配件精良 換熱效率高 智能除霜 全電腦控制 低噪聲 太陽能熱水系統(tǒng)工程每個系統(tǒng)均采用 2 臺 TFS SKR840D 空氣源熱泵機組作為輔助能源 并聯(lián)連接 按需啟動 確保在陰雨天氣條件下熱水的供應 四 效益分析 1 系統(tǒng)總能量 一 太陽能熱水系統(tǒng) 系統(tǒng)每天將 30 噸 15 的水升溫到 50 總共耗費的能量為 4 2 30 10 3 50 15 4 4 106KJ 式中 Q 該熱水系統(tǒng)運行需要的能量 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 每天燃燒柴油費用 120 7 2 元 Kg 864 元 若上述熱量由燃氣鍋爐提供 每天耗氣量為 4 4 106 16742 85 310 m3 每天燃氣費用 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 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 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 每天燃煤費用 592 0 5 296 元 類別 耗量 天 單價 元 費用總價 元 天 類別 燃煤鍋爐 燃油鍋爐 燃氣鍋爐 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 用 煙煤 類 500 0 元 t 柴油 7 2 元 Kg 燃氣 4 2 元 m3 用電 1 0 元 KWh 燃氣鍋爐 310m3 4 2 1302 電鍋爐 1286kwh 1 1286 空氣源熱 泵 428kwh 0 65 278 項目 太陽能熱水系統(tǒng) 燃煤鍋爐 燃油鍋爐 燃氣鍋爐 電鍋爐 系統(tǒng)每天熱量 5 66 106KJ 設備投資 1001587 50000 50000 50000 50000 使用壽命 15 5 8 8 15 15 年設備總投資 元 1001587 150000 100000 100000 50000 每年用天數(shù) 80 365 365 365 365 每天燃料 電費 元 428 296 864 1302 1286 每年燃料 電費 元 34240 108040 315360 475230 469390 15 年能源費用 元 513600 1620600 4730400 7128450 7040850 15 年人工費用 元 0 300000 300000 300000 0 15 年運行總費用 元 1515187 2070600 5130400 7528450 7045850 太陽能與之相比 節(jié)約 0 555413 3615213 6013263 5530663 注 1 以上各個系統(tǒng)投資均未考慮銀行利率 2 燃油鍋爐系統(tǒng)價格包括鍋爐本體 油箱 抽油泵 鍋爐房 管道管件保溫材料等 3 燃氣鍋爐系統(tǒng)價格包括燃氣鍋爐 水箱 鍋爐房 管道管件保溫材料 入戶費等 4 在運行的過程中 考慮陰雨天氣等氣候條件 此處按全年有 80 天使用電能來加熱 5 以上太陽能熱水系統(tǒng)的投資經(jīng)濟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行的 分析 6 太陽能熱水系統(tǒng)的推廣還應考慮減排溫室氣體和減少污染物排放帶來的社會效益 不應局限于 其經(jīng)濟性的的分析 3 某市第一中學熱水系統(tǒng) 每年按 285 天使用太陽能將 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 陰雨天氣或陽光不足時 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 消耗標準煤量為 1374450 29 308 65 72339 4 Kg 總之 每年節(jié)約標準煤 72 3 噸 15 年節(jié)約標準煤 1084 5 噸 系統(tǒng)運行原理 太陽能系統(tǒng)采用溫差循環(huán)方式自主運行 加熱水箱中的水 當太陽能系統(tǒng)管路低于 4 時 太陽能循環(huán)泵自主啟動 系統(tǒng)開始循環(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段按需啟動 深冬時間使用該模式 低點谷時段 當水箱溫度低于設定溫度時 電鍋爐啟動 當水箱溫度高于設定溫度 電鍋爐停止運行 2 假日模式 輔助加熱在低谷電時段僅僅保證系統(tǒng)的防凍 假日停工 停產(chǎn)階段使用該模式 3 無輔助熱源模式 剛入冬或冬季結束期間使用該模式 防凍控制 采用循環(huán)防凍方式防凍