四川 | 四川九寨沟太阳能热水采暖项目案例

来源:国家能源局 作者:全国可再生能源供暖典型案例汇编 标签: 太阳能供暖 能源局征集案例        收藏 0   

2022
11/01
10:25
国家能源局
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导读

太阳能热水系统的水箱分为集热水箱和共用的储热水箱,集热水箱与太阳能集热器进行循环吸收太阳光的热量,储热水箱与集热水箱通过板换进行换热,达到设定温度,春夏秋季节储存的热水可以 24 小时供应到酒店的每个客房,达到即开即热的使用效果。

一、项目基本情况
      用热水情况(春、夏、秋季节): 
      7 栋高低错落的客房楼,依山势扇形排列,1020 间五星级客房,根据热水用水设计标准,每个床位每日用热水量 120-160L。部分客房属于套间,配置了 1-2 个浴缸,每个浴缸每日热水用水量可达到 500L。按平均每间客房用热水量 300L 计算,用热水量为 306 吨。 
      室内温泉(SPA)会所--天浴温泉养身中心,可同时容纳 2000 人洗浴休闲,每人平均用热水量 10-20L,按平均每人用热水量 15L 计算,用热水量为 30 吨。 
      采暖用热情况(冬季,旅游淡季,采暖末端为地板辐射采暖): 
      客房楼供暖面积:54800 ㎡,3 台 4 吨采暖锅炉,1 号、2 号为燃气锅炉,3 号为燃油锅炉,采用闭式循环,使用软水,回水循环泵功率 75KW,管道 DN300。 
      温泉、贵宾楼供暖面积:26000 ㎡,3 台 4 吨采暖锅炉,4 号、6 号为燃气锅炉,5 号为燃油锅炉,采用闭式循环,使用软水,回水循环泵功率 45KW,管道DN400。 
      餐厅、大堂、展厅、中庭供暖面积:43000 ㎡,3 台 4 吨采暖锅炉,7 号、9 号为燃气锅炉,8 号为燃油锅炉,采用闭式循环,使用软水,回水循环泵功率 55KW,管道 DN400。 
二、技术路线及工艺流程
      季节性酒店,春夏秋季旅游季高峰时期,太阳能系统供应酒店客房用热水需求;冬季客房入住率不高,热水富裕,将多余热量供给客房采暖防冻使用。 
      采暖循环控制:当 T0-T1≥10℃(可调),关闭锅炉直通阀 1,开启太阳能直通阀 1-1、太阳能直通阀 1-2,启动 P1(P1-1\ P1-2\ P1-3 两用一备),转入太阳能采暖循环,通过板式换热器与各个采暖回路的回水管路进行热交换。当T0-T1<4℃(可调),开启锅炉直通阀 1,关闭太阳能直通阀 1-1、太阳能直通阀1-2,关闭 P1。(其他回路同原理,共四套采暖,但同一时间只能开启一套循环,以防采暖系统混水) 
      (一)酒店太阳能生活热水系统: 
      当供热水箱中的温度≥48℃,用水时原有热水锅炉不开启,启动供热水箱的锅炉供水泵,将供热水箱中的热水供应至锅炉房中 5 个 20 吨热水箱中,利用原有的热水供水系统给酒店客房供应生活热水。 
      当供热水箱中的温度<48℃,用水时原有热水锅炉开启,启动供热水箱的锅炉供水泵,将供热水箱中的低温热水供应至锅炉进水口,通过锅炉辅助加热后利用原有的热水供水系统给酒店客房供应生活热水。 
      (二)酒店太阳能采暖热水系统: 
      酒店进入采暖季,锅炉房中原有的采暖锅炉系统提供 55℃以上的热水,通过采暖换热器热交换将各采暖端的介质加热,达到采暖需求。55℃为锅炉房提供的采暖要求水温约数。 
      采暖季太阳能供热水箱温度高于采暖介质回水管道温度 10℃(一般采暖介质回水管道温度为 35℃左右)时,通过各采暖端介质的回水管路电动阀关闭, 太阳能电动阀 1、2 开启,启动采暖循环泵,通过板式换热器与各采暖端介质的回水管路进行热交换,提升采暖介质回水温度。当供热水箱中的温度低于采暖介质回水管道温度+4℃时,回水管路电动阀开启,太阳能电动阀 1、2 关闭,停止采暖循环泵。 
       (三)系统停运: 
      根据设计,在酒店水电等供应正常情况下系统可全年运行,不需停止。太阳能系统如需停止运行,需要将整个系统进行排空,同时用遮阳网将集热器进行遮挡处理,确保系统正常恢复运行。 
      (四)补水控制: 
      (1)集热水箱: 
      定水位补水:当集热水箱水位低于 60%水位时,打开补水电磁阀 DCF1 补水至集热水箱水位达到 70%水位,停止补水; 
      (2)供热水箱: 
      定水位补水:当供热水箱水位低于 40%水位时,打开补水电动阀 DDF1 补水至供水水箱水位达到 60%水位,停止补水。 
      温控补水:当供热水箱水温≥48℃,且水箱水位低于满水位,打开补水电动阀 DDF1 补水至满水位或水箱水温≤45℃,停止补水; 
      (五)集热温差循环: (增加 6 次定时循环功能,早上循环 2 次,防止管道冷水进入集热器) 
      当集热器温度 T1(T1-1、T1-2、T1-3)与集热水箱中的水温 T2 温差≥6℃(现场可调)时,集热循环泵 P1(P1-1、P1-2、P1-3)启动,将集热器中热水打进集热水箱中,当两者温差≤2℃(可调)时,循环泵 P1(P1-1、P1-2)停止; 
      (六)水箱间循环:(六套集热水箱 PLC 控制柜分别检测集热水箱和供水水箱水箱温度,控制水泵及电动阀) 
      当供水水箱水满,水位达到设定水位,水温低于 45℃且低于集热水箱的温度 5℃时,控制柜检测集热水箱的水温和供水水箱的水温,根据水箱温度高低,分别启动水箱间板式换热器两端的换热循环水泵,进行水箱间循环换热,当两水箱温差小于 2℃时或供水水箱水温到达设定温度时,水箱间板式换热器两端的换热循环水泵停止。 
      (七)防冻循环: 
      当室外管道温度 T4(T4-1、T4-2)低于防冻循环管启动温度(5℃)时, 对应系统的循环泵 P1 自动启动,当管道温度 T4 高于 10℃时对应的循环泵自动停止。 
      (八)防冻电热带: 
      当室外管道温度 T4(T4-1、T4-2、T4-3)≤防冻电热带启动温度(2℃)时, 防冻电热带启动;当室外管道温度(T4-1、T4-2、T4-3)≥防冻电热带停止温度(5℃)时,防冻电热带停止; 
      (九)集热器高温断续循环(集热器脉冲循环): 当集热器温度 T1(T1-1、T1-2、T1-3)高于 90℃(可调),且仅高于集热水箱T2 温度 2~10℃范围内时,循环泵启动循环,每循环 20 分钟,停 10 分钟,直至水温低于设定温度; 
      (十)管道防冻排空:当停电时,或者集热管路温度 T4≤0℃时,排空阀手动打开,集热循环管路的水排回到水箱中,防止管道冻堵。 
      (十一)控制柜采用 PLC 控制柜,可以实现远程监控功能,所有参数均可以调整设置。 
三、主要设备选型
      太阳能集热器安装在屋面的钢结构平台上,不占用楼顶其他设备的位置,且可利用集热器将楼顶原有的管道遮挡住,酒店入住的客人只能看到其他楼顶美观的平铺太阳能集热器,看不到杂乱的管道和设备。 
      在 1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#客房楼、天浴楼、羌寨 1#楼 9 栋楼每栋屋顶上独立铺设太阳能集热器(70 组、96 组、92 组、96 组、88 组、92 组、66 组、66 组、33 组)共计 699 组,太阳能总面积达到 5941.5 ㎡。 
 捕获
      太阳能热水系统的水箱分为集热水箱和共用的储热水箱,集热水箱与太阳能集热器进行循环吸收太阳光的热量,储热水箱与集热水箱通过板换进行换热,达到设定温度,春夏秋季节储存的热水可以 24 小时供应到酒店的每个客房,达到即开即热的使用效果。冬季储存的热量可以通过与采暖板式换热器进行换热供应到酒店的采暖循环系统,以节省冬季客房的防冻采暖。 
      1#和 3#客房楼共用一台集热水箱(31.5 吨) 
      4#和 7#客房楼共用一台集热水箱(33 吨) 
      2#、6#客房楼各设一台集热水箱(16.5 吨) 
      5#客房楼设一台集热水箱(30 吨) 
      天浴楼和羌寨楼共用一台集热水箱(35 吨) 
      锅炉房设一台储热水箱( 225 吨) 
四、典型经验和做法
      该项目采用皇明太阳能三高联集管集热器,通过多次换热将热量输送到水箱间的大型热水储热水箱,加热后的热水可直接输送到各个用水点处,冬季无热水需求时还可将太阳能的热量用于客房等的防冻采暖,实现了碳减排,经济成本只有燃气的三分之一,而且后期维护费用很少。其技术全部具有自主知识产权,部分项目完工后现已试运行了一个采暖季,期间运行稳定,晴好天气餐厅、大堂、展厅、中庭一路的冬季采暖太阳能保证率达到 30%以上,根据采暖数据收集进行分析,整个太阳能系统运行的话可以满足餐厅、大堂、展厅、中庭一路的冬季采暖所需热量的 30%,采暖效果良好。2021 年 4 月份系统已全面完工。  
      无论采取什么样的太阳能设备,太阳能供暖系统的难点均在于采暖季的供热需求特别巨大,而采暖季的太阳能辐照情况相对来说又不较差,如果以采暖季的热需求来设置太阳能供暖系统,春夏秋季节没有采暖需求,仅靠热水需求难以消耗完太阳能集热器转化的热量,那么势必会造成太阳能供暖系统在春夏秋季节的严重过热情况。长久困扰太阳能采暖的是一个供能和需求的不匹配问题。 
      另外在以采暖季的热需求来设置太阳能供暖系统时初投资巨大,如果其他季节不能尽量利用太阳能转化的热量,仅在采暖期能充分的利用,那么采暖系统的回收期将遥遥无期。 
      针对这种不匹配的情况,我们要尽量去开发类似本项目的采暖工况或是稳定运行的工业用热行业,让太阳能的热量在全年都能较好的利用上,这样才能充分发挥太阳能节能减排的优势,让用户获得最大的经济效益。 
五、问题和建议
       太阳能采暖供热系统的先天不足(供能和需求的不匹配问题)还是比较严重的,所以不能盲目推广,要根据项目的整体需求情况进行设计,让资源得到充分的利用,并保障客户的利益。 
      太阳能采暖供热系统设备的初期投入较大,推广较困难,建议政府给予政策的疏导和扶持,如利用节约的能源费用,给予企业 5 年节能补贴政策支持,或者采取 PPP、合同能源管理等模式,对初始设备的投入进行支持,促进快速大范围推广太阳能+采暖供热系统节能改造。 
      另外工业用热方向也是一个很好的应用,工业用能中造成了很多环境的污染和能源的浪费,同时很多用能企业的厂房屋顶都处于闲置状态,可利用改造的场地充足,如果使用太阳能清洁能源来解决工厂用热问题,将为优化中国工业的能源质量结构及改善环境作出巨大贡献,促使行业新旧动能转换良好转变。 
 
 
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