一、項(xiàng)目基本情況
用熱水情況(春、夏、秋季節(jié)):
7 棟高低錯(cuò)落的客房樓,依山勢(shì)扇形排列,1020 間五星級(jí)客房,根據(jù)熱水用水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),每個(gè)床位每日用熱水量 120-160L。部分客房屬于套間,配置了 1-2 個(gè)浴缸,每個(gè)浴缸每日熱水用水量可達(dá)到 500L。按平均每間客房用熱水量 300L 計(jì)算,用熱水量為 306 噸。
室內(nèi)溫泉(SPA)會(huì)所--天浴溫泉養(yǎng)身中心,可同時(shí)容納 2000 人洗浴休閑,每人平均用熱水量 10-20L,按平均每人用熱水量 15L 計(jì)算,用熱水量為 30 噸。
采暖用熱情況(冬季,旅游淡季,采暖末端為地板輻射采暖):
客房樓供暖面積:54800 ㎡,3 臺(tái) 4 噸采暖鍋爐,1 號(hào)、2 號(hào)為燃?xì)忮仩t,3 號(hào)為燃油鍋爐,采用閉式循環(huán),使用軟水,回水循環(huán)泵功率 75KW,管道 DN300。
溫泉、貴賓樓供暖面積:26000 ㎡,3 臺(tái) 4 噸采暖鍋爐,4 號(hào)、6 號(hào)為燃?xì)忮仩t,5 號(hào)為燃油鍋爐,采用閉式循環(huán),使用軟水,回水循環(huán)泵功率 45KW,管道DN400。
餐廳、大堂、展廳、中庭供暖面積:43000 ㎡,3 臺(tái) 4 噸采暖鍋爐,7 號(hào)、9 號(hào)為燃?xì)忮仩t,8 號(hào)為燃油鍋爐,采用閉式循環(huán),使用軟水,回水循環(huán)泵功率 55KW,管道 DN400。
二、技術(shù)路線及工藝流程
季節(jié)性酒店,春夏秋季旅游季高峰時(shí)期,太陽能系統(tǒng)供應(yīng)酒店客房用熱水需求;冬季客房入住率不高,熱水富裕,將多余熱量供給客房采暖防凍使用。
采暖循環(huán)控制:當(dāng) T0-T1≥10℃(可調(diào)),關(guān)閉鍋爐直通閥 1,開啟太陽能直通閥 1-1、太陽能直通閥 1-2,啟動(dòng) P1(P1-1\ P1-2\ P1-3 兩用一備),轉(zhuǎn)入太陽能采暖循環(huán),通過板式換熱器與各個(gè)采暖回路的回水管路進(jìn)行熱交換。當(dāng)T0-T1<4℃(可調(diào)),開啟鍋爐直通閥 1,關(guān)閉太陽能直通閥 1-1、太陽能直通閥1-2,關(guān)閉 P1。(其他回路同原理,共四套采暖,但同一時(shí)間只能開啟一套循環(huán),以防采暖系統(tǒng)混水)
(一)酒店太陽能生活熱水系統(tǒng):
當(dāng)供熱水箱中的溫度≥48℃,用水時(shí)原有熱水鍋爐不開啟,啟動(dòng)供熱水箱的鍋爐供水泵,將供熱水箱中的熱水供應(yīng)至鍋爐房中 5 個(gè) 20 噸熱水箱中,利用原有的熱水供水系統(tǒng)給酒店客房供應(yīng)生活熱水。
當(dāng)供熱水箱中的溫度<48℃,用水時(shí)原有熱水鍋爐開啟,啟動(dòng)供熱水箱的鍋爐供水泵,將供熱水箱中的低溫?zé)崴?yīng)至鍋爐進(jìn)水口,通過鍋爐輔助加熱后利用原有的熱水供水系統(tǒng)給酒店客房供應(yīng)生活熱水。
(二)酒店太陽能采暖熱水系統(tǒng):
酒店進(jìn)入采暖季,鍋爐房中原有的采暖鍋爐系統(tǒng)提供 55℃以上的熱水,通過采暖換熱器熱交換將各采暖端的介質(zhì)加熱,達(dá)到采暖需求。55℃為鍋爐房提供的采暖要求水溫約數(shù)。
采暖季太陽能供熱水箱溫度高于采暖介質(zhì)回水管道溫度 10℃(一般采暖介質(zhì)回水管道溫度為 35℃左右)時(shí),通過各采暖端介質(zhì)的回水管路電動(dòng)閥關(guān)閉, 太陽能電動(dòng)閥 1、2 開啟,啟動(dòng)采暖循環(huán)泵,通過板式換熱器與各采暖端介質(zhì)的回水管路進(jìn)行熱交換,提升采暖介質(zhì)回水溫度。當(dāng)供熱水箱中的溫度低于采暖介質(zhì)回水管道溫度+4℃時(shí),回水管路電動(dòng)閥開啟,太陽能電動(dòng)閥 1、2 關(guān)閉,停止采暖循環(huán)泵。
(三)系統(tǒng)停運(yùn):
根據(jù)設(shè)計(jì),在酒店水電等供應(yīng)正常情況下系統(tǒng)可全年運(yùn)行,不需停止。太陽能系統(tǒng)如需停止運(yùn)行,需要將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行排空,同時(shí)用遮陽網(wǎng)將集熱器進(jìn)行遮擋處理,確保系統(tǒng)正常恢復(fù)運(yùn)行。
(四)補(bǔ)水控制:
(1)集熱水箱:
定水位補(bǔ)水:當(dāng)集熱水箱水位低于 60%水位時(shí),打開補(bǔ)水電磁閥 DCF1 補(bǔ)水至集熱水箱水位達(dá)到 70%水位,停止補(bǔ)水;
(2)供熱水箱:
定水位補(bǔ)水:當(dāng)供熱水箱水位低于 40%水位時(shí),打開補(bǔ)水電動(dòng)閥 DDF1 補(bǔ)水至供水水箱水位達(dá)到 60%水位,停止補(bǔ)水。
溫控補(bǔ)水:當(dāng)供熱水箱水溫≥48℃,且水箱水位低于滿水位,打開補(bǔ)水電動(dòng)閥 DDF1 補(bǔ)水至滿水位或水箱水溫≤45℃,停止補(bǔ)水;
(五)集熱溫差循環(huán): (增加 6 次定時(shí)循環(huán)功能,早上循環(huán) 2 次,防止管道冷水進(jìn)入集熱器)
當(dāng)集熱器溫度 T1(T1-1、T1-2、T1-3)與集熱水箱中的水溫 T2 溫差≥6℃(現(xiàn)場(chǎng)可調(diào))時(shí),集熱循環(huán)泵 P1(P1-1、P1-2、P1-3)啟動(dòng),將集熱器中熱水打進(jìn)集熱水箱中,當(dāng)兩者溫差≤2℃(可調(diào))時(shí),循環(huán)泵 P1(P1-1、P1-2)停止;
(六)水箱間循環(huán):(六套集熱水箱 PLC 控制柜分別檢測(cè)集熱水箱和供水水箱水箱溫度,控制水泵及電動(dòng)閥)
當(dāng)供水水箱水滿,水位達(dá)到設(shè)定水位,水溫低于 45℃且低于集熱水箱的溫度 5℃時(shí),控制柜檢測(cè)集熱水箱的水溫和供水水箱的水溫,根據(jù)水箱溫度高低,分別啟動(dòng)水箱間板式換熱器兩端的換熱循環(huán)水泵,進(jìn)行水箱間循環(huán)換熱,當(dāng)兩水箱溫差小于 2℃時(shí)或供水水箱水溫到達(dá)設(shè)定溫度時(shí),水箱間板式換熱器兩端的換熱循環(huán)水泵停止。
(七)防凍循環(huán):
當(dāng)室外管道溫度 T4(T4-1、T4-2)低于防凍循環(huán)管啟動(dòng)溫度(5℃)時(shí), 對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的循環(huán)泵 P1 自動(dòng)啟動(dòng),當(dāng)管道溫度 T4 高于 10℃時(shí)對(duì)應(yīng)的循環(huán)泵自動(dòng)停止。
(八)防凍電熱帶:
當(dāng)室外管道溫度 T4(T4-1、T4-2、T4-3)≤防凍電熱帶啟動(dòng)溫度(2℃)時(shí), 防凍電熱帶啟動(dòng);當(dāng)室外管道溫度(T4-1、T4-2、T4-3)≥防凍電熱帶停止溫度(5℃)時(shí),防凍電熱帶停止;
(九)集熱器高溫?cái)嗬m(xù)循環(huán)(集熱器脈沖循環(huán)): 當(dāng)集熱器溫度 T1(T1-1、T1-2、T1-3)高于 90℃(可調(diào)),且僅高于集熱水箱T2 溫度 2~10℃范圍內(nèi)時(shí),循環(huán)泵啟動(dòng)循環(huán),每循環(huán) 20 分鐘,停 10 分鐘,直至水溫低于設(shè)定溫度;
(十)管道防凍排空:當(dāng)停電時(shí),或者集熱管路溫度 T4≤0℃時(shí),排空閥手動(dòng)打開,集熱循環(huán)管路的水排回到水箱中,防止管道凍堵。
(十一)控制柜采用 PLC 控制柜,可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能,所有參數(shù)均可以調(diào)整設(shè)置。
三、主要設(shè)備選型
太陽能集熱器安裝在屋面的鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)上,不占用樓頂其他設(shè)備的位置,且可利用集熱器將樓頂原有的管道遮擋住,酒店入住的客人只能看到其他樓頂美觀的平鋪太陽能集熱器,看不到雜亂的管道和設(shè)備。
在 1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#客房樓、天浴樓、羌寨 1#樓 9 棟樓每棟屋頂上獨(dú)立鋪設(shè)太陽能集熱器(70 組、96 組、92 組、96 組、88 組、92 組、66 組、66 組、33 組)共計(jì) 699 組,太陽能總面積達(dá)到 5941.5 ㎡。
太陽能熱水系統(tǒng)的水箱分為集熱水箱和共用的儲(chǔ)熱水箱,集熱水箱與太陽能集熱器進(jìn)行循環(huán)吸收太陽光的熱量,儲(chǔ)熱水箱與集熱水箱通過板換進(jìn)行換熱,達(dá)到設(shè)定溫度,春夏秋季節(jié)儲(chǔ)存的熱水可以 24 小時(shí)供應(yīng)到酒店的每個(gè)客房,達(dá)到即開即熱的使用效果。冬季儲(chǔ)存的熱量可以通過與采暖板式換熱器進(jìn)行換熱供應(yīng)到酒店的采暖循環(huán)系統(tǒng),以節(jié)省冬季客房的防凍采暖。
1#和 3#客房樓共用一臺(tái)集熱水箱(31.5 噸)
4#和 7#客房樓共用一臺(tái)集熱水箱(33 噸)
2#、6#客房樓各設(shè)一臺(tái)集熱水箱(16.5 噸)
5#客房樓設(shè)一臺(tái)集熱水箱(30 噸)
天浴樓和羌寨樓共用一臺(tái)集熱水箱(35 噸)
鍋爐房設(shè)一臺(tái)儲(chǔ)熱水箱( 225 噸)
四、典型經(jīng)驗(yàn)和做法
該項(xiàng)目采用皇明太陽能三高聯(lián)集管集熱器,通過多次換熱將熱量輸送到水箱間的大型熱水儲(chǔ)熱水箱,加熱后的熱水可直接輸送到各個(gè)用水點(diǎn)處,冬季無熱水需求時(shí)還可將太陽能的熱量用于客房等的防凍采暖,實(shí)現(xiàn)了碳減排,經(jīng)濟(jì)成本只有燃?xì)獾娜种?,而且后期維護(hù)費(fèi)用很少。其技術(shù)全部具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),部分項(xiàng)目完工后現(xiàn)已試運(yùn)行了一個(gè)采暖季,期間運(yùn)行穩(wěn)定,晴好天氣餐廳、大堂、展廳、中庭一路的冬季采暖太陽能保證率達(dá)到 30%以上,根據(jù)采暖數(shù)據(jù)收集進(jìn)行分析,整個(gè)太陽能系統(tǒng)運(yùn)行的話可以滿足餐廳、大堂、展廳、中庭一路的冬季采暖所需熱量的 30%,采暖效果良好。2021 年 4 月份系統(tǒng)已全面完工。
無論采取什么樣的太陽能設(shè)備,太陽能供暖系統(tǒng)的難點(diǎn)均在于采暖季的供熱需求特別巨大,而采暖季的太陽能輻照情況相對(duì)來說又不較差,如果以采暖季的熱需求來設(shè)置太陽能供暖系統(tǒng),春夏秋季節(jié)沒有采暖需求,僅靠熱水需求難以消耗完太陽能集熱器轉(zhuǎn)化的熱量,那么勢(shì)必會(huì)造成太陽能供暖系統(tǒng)在春夏秋季節(jié)的嚴(yán)重過熱情況。長(zhǎng)久困擾太陽能采暖的是一個(gè)供能和需求的不匹配問題。
另外在以采暖季的熱需求來設(shè)置太陽能供暖系統(tǒng)時(shí)初投資巨大,如果其他季節(jié)不能盡量利用太陽能轉(zhuǎn)化的熱量,僅在采暖期能充分的利用,那么采暖系統(tǒng)的回收期將遙遙無期。
針對(duì)這種不匹配的情況,我們要盡量去開發(fā)類似本項(xiàng)目的采暖工況或是穩(wěn)定運(yùn)行的工業(yè)用熱行業(yè),讓太陽能的熱量在全年都能較好的利用上,這樣才能充分發(fā)揮太陽能節(jié)能減排的優(yōu)勢(shì),讓用戶獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。
五、問題和建議
太陽能采暖供熱系統(tǒng)的先天不足(供能和需求的不匹配問題)還是比較嚴(yán)重的,所以不能盲目推廣,要根據(jù)項(xiàng)目的整體需求情況進(jìn)行設(shè)計(jì),讓資源得到充分的利用,并保障客戶的利益。
太陽能采暖供熱系統(tǒng)設(shè)備的初期投入較大,推廣較困難,建議政府給予政策的疏導(dǎo)和扶持,如利用節(jié)約的能源費(fèi)用,給予企業(yè) 5 年節(jié)能補(bǔ)貼政策支持,或者采取 PPP、合同能源管理等模式,對(duì)初始設(shè)備的投入進(jìn)行支持,促進(jìn)快速大范圍推廣太陽能+采暖供熱系統(tǒng)節(jié)能改造。
另外工業(yè)用熱方向也是一個(gè)很好的應(yīng)用,工業(yè)用能中造成了很多環(huán)境的污染和能源的浪費(fèi),同時(shí)很多用能企業(yè)的廠房屋頂都處于閑置狀態(tài),可利用改造的場(chǎng)地充足,如果使用太陽能清潔能源來解決工廠用熱問題,將為優(yōu)化中國工業(yè)的能源質(zhì)量結(jié)構(gòu)及改善環(huán)境作出巨大貢獻(xiàn),促使行業(yè)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換良好轉(zhuǎn)變。