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
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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?！懊焊那鍧嵞茉础痹诟鞯厣涎?，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)檎戏较颍晒鈼l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??；在非采暖期，太陽能供熱采暖系統(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、檢測系統(tǒng)的故障、驅(qū)動系統(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，又具有相對空氣源熱泵和太陽能集熱系統(tǒng)較高的制熱效率，通過對辦公樓頂?shù)奶柲芘c熱泵供熱采暖工程的測試和應(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?，輸送的熱量除以所花電能稱為熱泵的能效比（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)場實(shí)時(shí)模擬、故障監(jiān)測與診斷以及遠(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控制技術(shù)，可自動快速達(dá)到設(shè)定水溫、自動補(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３鏊看?，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。更多信息請關(guān)注太陽能產(chǎn)業(yè)資訊官微獲取。
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來源：中國太陽能產(chǎn)業(yè)資訊雜志7月刊 典范欄目
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