太陽能光熱的成功案例及原理.docx

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510-3Pa)，對陽光有很高的吸收率(a96%)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；內膽采用304/2B食品級不銹鋼內膽，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膽材質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：4.230103（5015）4.4106KJ 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水的質量（kg） 若上述熱量由燃油鍋爐提供： 每天耗油量為：(4.4106)/（4604080）120（Kg） 每天燃燒柴油費用：1207.2元/ Kg864（元） 若上述熱量由燃氣鍋爐提供:每天耗氣量為：(4.4106)/（1674285）310（m3） 每天燃氣費用：3104.2=1302（元） 若上述熱量由電鍋爐提供: 每天耗電量為：(4.4106)/（360095）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：(4.4106)/（360095）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：(4.4106)/（1353655）592（Kg）每天燃煤費用：5920.5296（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592kg0.5296效率55%80%85%95%燃油鍋爐120kg7.2864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310m34.21302電鍋爐1286kwh11286空氣源熱泵428kwh0.65278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5.66106KJ設備投資100158750000500005000050000使用壽命155881515年設備總投資(元)100158715000010000010000050000每年用天數(shù)80365365365365每天燃料/電費（元）42829686413021286每年燃料/電費（元）3424010804031536047523046939015年能源費用（元）513600162060047304007128450704085015年人工費用（元）0300000300000300000015年運行總費用（元）15151872070600513040075284507045850太陽能與之相比節(jié)約0555413361521360132635530663 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 0004.235285=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 0004.23580）/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/（29.30865）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