该宾馆为古典建筑式宾馆,共有20个标准间,粉墙黛瓦,屋顶为坡屋面。此工程由江苏新阪神太阳能有限公司设计施工,原利用燃油锅炉提供热水,为了环保和降低运行费用,设计用太阳能系统提供热水,辅助能源为现有锅炉。
关键设备选取
1.太阳集热器选型
目前国内市场普遍使用的产品为全玻璃真空管太阳能集热器,主要因其热效率高、经济实用,该热水系统中选用的即为全玻璃真空管太阳能集热器。
2.储热水箱
由于太阳资源的不确定性和不稳定性,太阳能热水系统不可能全天24小时满足设计小时用水量的要求。根据实际情况,考虑储热水箱水量、太阳集热功率和用户用水量之间的关系,可以充分利用原有楼顶一只2吨水箱及楼下一只3吨水箱。
3.太阳能热水系统水泵选择
(1)太阳能循环泵
该泵的流量即为系统设计热水量qrh=853.37(L/h);扬程考虑到位置高度、沿程损失、局部损失以及配水最不利点所需的流出水头,取hb=0.05(Mpa)。
(2)热水系统循环泵
该泵的流量即为热水系统循环量qx=294.5(L/h);水泵扬程,仅考虑循环水量通过配水管,回水管的水头损失,计算得:Hb=0.05(Mpa)。
太阳能集热面积的确定
1.太阳辐射资源
由于该宾馆位于北纬31度,东经120度,属北亚热带季风气候区,最高温度40℃,最低温度零下8℃,年平均气温约为15.7℃,无霜期约为232天,最大风速25m/s,年日照时间约为2000小时,年太阳辐照量4700mJ/m2,是太阳能利用一类地区;由于不同斜面上的太阳辐照量是不同的,且随月份(季节)变化而变化。本系统设计太阳集热器的倾角采用当地纬度,因此设计计算应选择纬度斜面的太阳辐射值。太阳能系统设计一般按满足春秋季需要设计,因此,取太阳集热器斜面(当地纬度斜面)春秋季平均值18MJ/m2•d作为设计值。
2.真空管太阳集热器的热效率
真空管太阳集热器的热效率随产热水温度与环境温度的温差与太阳辐照度的比值变化而变化。也就是说,环境温度越高,要求的产热水温度越低,太阳集热器的热效率就越高;反之,则越低。
3.太阳集热面积确定
根据GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》,太阳集热器的采光面积经计算得48.8m2。
系统运行原理
1.由于该用户为宾馆,为确保全天候热水使用要求,必须设置最低水位限制。
正常情况下,楼顶使用保温水箱常备一定量(可设置,一般设定30%)的热水,当水位低于设定值时,自动启动锅炉加热,由底下燃油水箱自动补进热水,当水位达到停止水位时(可设置,一般设定35%)停止。
2.正常情况下,太阳能定温加热。
在光照条件下,太阳能集热器和楼顶保温水箱之间进行温差循环;当太阳能集热器内的水温超过楼顶水箱的水温8℃时,开启集热循环泵,当温差下降到3℃时停止,集热循环将使保温水箱内水温不断升高。
当水箱内水温达到设定水温时(可在0~100℃之间任意设定,一般设定在55℃)电脑控制器使供冷水电磁阀自动打开,自来水进入水箱,当水箱水温降到设定温度时(一般定在50℃)停止,水温上升后再次加水,多次加水直到水满。
3.上水箱满水位时,启动上下水箱循环。
上水箱满后,温差循环继续进行,水温进一步升高,当水温达到设定值(建议65℃)时,启动下循环泵,此时上水箱已满,循环水经溢流回到下水箱,可将多余热量储存到下水箱,当水温下降到设定值(建议60℃)时停止循环。
设计特点
1.与建筑一体化。由于该屋面是坡屋面,且是小瓦结构。为与屋面协调一致,太阳集热器随屋面平铺在坡屋面上,给周围环境增添生机,并起到画龙点睛的作用,绿色能源深入和谐的古典人文环境中。
2.系统安全可靠。充分考虑了防风、防雷、防冻、抗冰雹、防漏电、防高温,确保系统安全。
3.优先和充分利用太阳能。电脑控制器会根据天气情况准确计算辅助加热启动时间,以最大化利用太阳能,节约常规能源。
4.CPU智能控制,全自动运行。采用该公司研制的太阳能控制程序,融入了其多年工程安装经验;具有计算功能,准确计算辅助加热启动时间,充分利用太阳能;可显示水温、水量(精确到1升)、太阳能运行状态、故障信息,各部状态一目了然。有手动按键方便操作,所设定数值,均可按实际使用中的合理情况在操作显示器中进行调整。
该宾馆太阳能热水系统自投入使用以来,运行稳定,使用方便,设计合理,性能可靠,既产生了良好的经济效益,同时又节约了能源,保护了环境。