陜西建筑能源專業(yè)委員會(huì)/李建平

西安秦王太陽(yáng)能工程有限公司/王秦川

1工程概況

該系統(tǒng)為甘肅省徐煤集團(tuán)百貫溝礦煤業(yè)有限公司的辦公樓、食堂、員工宿舍樓太陽(yáng)能供暖工程（如圖1 所示），太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)位于平?jīng)鍪谐缧趴h百貫溝礦，面積共計(jì)約70000m2，采暖形式為地輻熱采暖，本工程采用全玻璃真空管Φ47×1.5m，100000 支，輔助熱源為鍋爐，每棟樓約3000m2。該項(xiàng)目采用供暖專用高效集熱器供暖。系統(tǒng)安裝部件由太陽(yáng)能供暖專用高效集熱器、儲(chǔ)熱水箱、計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、連接管件等部分組成。太陽(yáng)能集熱器陣列如圖2所示。

2熱負(fù)荷估算

（1）中國(guó)主要城市采暖期耗熱量指標(biāo)和采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)（如表1所示）

（2）采暖熱負(fù)荷估算（如表2~表3所示）

3設(shè)計(jì)方案

3.1采暖周期確定

采暖期按11月1日至次年3月31日共計(jì)151天。

3.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

本設(shè)計(jì)是太陽(yáng)能采暖供熱洗澡系統(tǒng)。本工程按照151天采暖期間太陽(yáng)能熱量滿足80%采暖供熱、電補(bǔ)20%的預(yù)計(jì)條件組織相關(guān)專業(yè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3采暖負(fù)荷計(jì)算

計(jì)算參照基本的氣象資料，按太陽(yáng)能采暖熱量需要原則進(jìn)行。

3.4太陽(yáng)熱水配置

設(shè)計(jì)地區(qū)的緯度較高，考慮冬季防凍和充分利用太陽(yáng)能熱量，設(shè)計(jì)采用高效率太陽(yáng)能集熱器，其優(yōu)點(diǎn)是陰雨天比普通太陽(yáng)能集熱器水溫高10℃以上。按3000 平采暖面積配置58/1.8/50高效率太陽(yáng)能集熱器60臺(tái)，1個(gè)3噸采暖水箱。集熱器安裝如圖3~圖4所示。

3.5電補(bǔ)加熱配置

按分用途、分時(shí)間、分熱量、分流量、低水溫、長(zhǎng)循環(huán)的管理方式，最大限度使用太陽(yáng)能供熱水。3000m2采暖需要計(jì)算機(jī)智能控制與電補(bǔ)系統(tǒng)3 套，每套54kW。

3.6系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由高效太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)熱水箱、計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、連接管件等部分組成。

3.7地?zé)岜P管采暖

嚴(yán)寒的冬季太陽(yáng)能熱水器通常水溫為40℃~60℃左右，地?zé)岜P管非常適宜低溫?zé)崴?。地?zé)岜P管的壽命是50 年，熱效率高，散熱面積大、室溫均衡，發(fā)熱是自下而上，使用戶有腳暖、頭涼之感，提高了舒適度。比散熱器節(jié)省1/3~1/4 的熱能。

3.8散熱器采暖

如果使用散熱器采暖建議采用散熱快損耗小的銅、鋁合金或不銹鋼散熱片，采暖性能明顯優(yōu)于鑄鐵散熱片。

4系統(tǒng)特點(diǎn)

1. 太陽(yáng)能取暖控制（與電補(bǔ)）系統(tǒng)和國(guó)內(nèi)外各種品牌真空管聯(lián)箱、真空管單機(jī)、平板太陽(yáng)能、熱管太陽(yáng)能等結(jié)合，可以把太陽(yáng)能供暖中的太陽(yáng)能利用比例大幅提高，從10%~30%大幅提高到70%以上，使太陽(yáng)能供暖的經(jīng)濟(jì)性能夠被廣大用戶接受。

2. 太陽(yáng)能供暖控制（與電補(bǔ)）系統(tǒng)，不僅是晴天室溫或水溫能夠達(dá)到用戶要求，即使夜晚和陰雨天也能達(dá)到18℃~22℃。

3. 太陽(yáng)能供暖控制（與電補(bǔ)）系統(tǒng)使用行業(yè)獨(dú)有的延時(shí)和防溫度忽高忽低的跳溫技術(shù)，使加熱體的壽命大大延長(zhǎng)，減少了系統(tǒng)故障的發(fā)生，無(wú)外因破壞情況下，故障率低于1%（每100套系統(tǒng)冬季有不到1 套會(huì)因運(yùn)輸碰撞或使用中的錯(cuò)誤操作而有小故障）。

4. 既可以作為太陽(yáng)能取暖的控制系統(tǒng)與電補(bǔ)系統(tǒng)，又可以作為太陽(yáng)能與其他能源如燃?xì)忮仩t、燃煤鍋爐、生物質(zhì)、空氣源、地源熱泵、集中供暖等結(jié)合供暖的控制系統(tǒng)，還可以作為電取暖加熱水來(lái)使用。

5. 系統(tǒng)智能化操作，為不會(huì)設(shè)定控制模式的用戶考慮，可以在安裝時(shí)給用戶設(shè)定好參數(shù)，在采暖季期間用戶不用再做任何參數(shù)設(shè)定和調(diào)整，系統(tǒng)會(huì)自行保持恒溫運(yùn)行。

6. 電補(bǔ)部分集成了變頻技術(shù)與微電流應(yīng)用技術(shù)，可以大量抓取電流中無(wú)法應(yīng)用不予計(jì)量的微弱電子電流，可以在需要電補(bǔ)的夜間或陰雨天將取暖耗電降到電鍋爐、電熱膜等設(shè)備耗電量的1/2~2/3。（一般電鍋爐等需要每天加熱10~20 小時(shí)，而本系統(tǒng)一般陰雨天只需要加熱6~8 小時(shí)。）

7. 采用了最先進(jìn)的石英晶體加熱技術(shù)，可以承受250℃以上的高溫，免除了電加熱管等產(chǎn)品頻繁啟動(dòng)下易損問(wèn)題。

8. 水箱內(nèi)主要采取了高溫水抓取技術(shù)。通過(guò)對(duì)水溫分層、冷熱水混水以及取高溫水的技術(shù)，來(lái)提高太陽(yáng)能熱量在整套取暖系統(tǒng)中的比例。水箱如圖5所示。

6運(yùn)行費(fèi)用效益分析（按本項(xiàng)目3000m2計(jì)算）

6.1 太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用估算

晴天或陰雨天每天平均需節(jié)能功率電補(bǔ)運(yùn)行3小時(shí)，另外，顯示儀表循環(huán)泵耗電約為每天40kW·h，則每天系統(tǒng)耗電526kW·h，按電費(fèi)0.5元每kW·h計(jì)算，則采暖季每天電費(fèi)263元。按151天取暖計(jì)算，151天取暖約需后期電費(fèi)39713元。

按西安秦王太陽(yáng)能取暖比電取暖節(jié)省70%來(lái)算，則每3000平方米取暖一個(gè)取暖期可節(jié)省92664元電費(fèi)。而優(yōu)質(zhì)太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)使用壽命為20年以上，每年可以比熱電供暖多使用1個(gè)月，非取暖季可以有大量熱水供應(yīng)。

6.2燃油燃?xì)忮仩t取暖運(yùn)行費(fèi)用估算

按4個(gè)月取暖計(jì)算，120天取暖約需燃油或燃?xì)赓M(fèi)用5000~10000元，燃油燃?xì)忮仩t使用壽命為6年左右需要更換。

6.3電鍋爐或電熱膜等取暖運(yùn)行費(fèi)用估算

按4個(gè)月取暖計(jì)算，120天取暖約需電費(fèi)9000元，電鍋爐使用壽命為6年左右需要更換。

根據(jù)西安秦王太陽(yáng)能供暖系統(tǒng)建成后初始投資和后期費(fèi)用與其它熱水、供暖系統(tǒng)相比（包括燃煤鍋爐、集中供暖+ 熱水、太陽(yáng)能熱水工程），一般在3~4年內(nèi)收回成本，之后10多年都是凈收益了。