太阳集热器冬季采暖系统配置方案

太阳集热器冬季采暖系统配置方案太阳集热器冬季采暖系统配置方案 主题：太阳资源应用、节能、环保、采暖系统配套及投资回收 引言 在今天节能、环保、及大奥运的主题下，环保及节能问题在今日的能源利用中越来越 体现出了它的重要意义。在能源的种类上，有着各种各样的资源可供选择，如煤炭、石油、 天然气、核能、水能、风能等以及在此条件下产生的二次能电能等等，同时我们更应该 关注到，在伴随着科技进步的今天，大自然赋予我们的另一种资源太阳资源，更有着无 以比拟优势让我们在选择冬季采暖热源的种类上予以高度重视。科技进步创造了条件，太 阳能是一种丰富的自然，取之不尽、用之不绝，更是世界上最具有环保特质的能源，同时 也是一种无偿应用的资源，只要索取它就无偿的给予。因此，我们在冬季采暖的问题上将 目光投向了太阳资源。 （一）公司简介 哈尔滨工业大学新型热能公司是依托于哈尔滨工业大学和黑龙江省中俄科技合作中心 的科技开发实力，在新能源领域对创新技术实现产业化的高新技术企业。公司致力于开发 具有世界先进水平的科技创新成果。 （二）项目概况及系统选择 滑雪场现有建筑面积建筑面积 2000 平方米平方米综合建筑需配套冬季采暖系统及热源设备，在热源的 选择上，燃煤具有严重的环境污染和其他综合因素制约，加之坐落位置及周边条件因素， 可供利用的资源只有电能以及太阳能，单纯利用电能，完全可满足采暖需要，但在经济性 上却存在着耗电量大、运行费用过高的不利因素；而采用完全太阳集热系统，虽然具有运 行费用为零的特点，但由于太阳集热器系统的运行受日照时间、日照强度、等因素的制约， 夜间、阴雨天气将无法为采暖系统提供热量，若采用太阳集热器与电辅助加热的热源系统采用太阳集热器与电辅助加热的热源系统， 既提高了采暖系统供热的可靠性，若能利用谷电可进一步降低运行费用。同时在晴朗的白 天又充分的利用太阳供热采暖，降低采暖运行费用，并且在非采暖的春、夏、秋季又可以 利用太阳集热系统，免费获得充裕稳定的热水供应，因此，应是一个较为理想的热源系统 配置。 （三）系统设计计算及集热器选型和电辅助加热器配套 A、采暖热源热负荷的确定： 1、牡丹江地区采暖期内工况参数 室内计算温度 tn=18 室外计算温度（型维护结构） tw= -27 采暖期及采暖天数：每年 10 月 21 日至次年 4 月 20 日。合计为 178 天每采暖期。 室外平均温度 twp= -9.4 2、采暖热负荷 单位建筑面积热指标：单位建筑面积热指标： q=79.45 w 总采暖热负荷总采暖热负荷 Q=158.9kw 3、热源配置 热源应满足的条件 采暖系统散热热负荷； 管道散热热损失，约占总热负荷的 10%； 补水增加耗热量； 系统运行适当热量储备值。 综上选择热源设备的储备系数 为 1.15。 热源系统配置容量为热源系统配置容量为 Q0=Q=1.15158.9kw183kw B、集热器装置的选型 从集热器装置的类型上看，目前，集热器的型式可分为焖晒集热型、平板集热型、玻 璃全玻璃真空管集热型、U 形管-玻璃真空管集热型、相变热管-玻璃真空管集热型、直通 导管-玻璃真空集热型等等多种型式，在北方应用于采暖方面，由于是大型太阳集热器系统， 考虑到安装地点纬度、日照时间、冬季月均日辐照量、系统工作温度效果、防冰雹状况、 防积雪覆埋、抗冻性能、维护防损特点等综合条件要求，确定选用金属相变热管玻璃真空选用金属相变热管玻璃真空 管集热器管集热器。 C、集热器面积计算 采暖系统日照时间内平均需集热热负荷为 183kw； 参考该型产品技术参数及黑龙江动机省冬季月平均日照小时数 185.6 小时，经计算 确定每日日照期间内日平均集热功率为 209.3Wm-2； 经计算需配套热管真空玻璃管集热器的面积为 875.6m2； 太阳集热系统应用于采暖的方案草案 3 D、辅助电加热器功率的确定 根据采暖热源系统容量负荷、电辅助加热与太阳集热器功率按照 1：1 确定，电辅助加电辅助加 热功率为热功率为 180 千瓦，选用单只功率为千瓦，选用单只功率为 380V-12kw 电热管五组共电热管五组共 15 只只。 （四）太阳集热器及电加热辅助采暖热源系统的构成 A、系统设备构成 整体采暖热源系统由太阳集热器、集热器支架、集热系统管路阀件（如防冻阀、真空 破除阀、压力释放阀、自动排气阀、电磁阀等） 、集热循环泵、储热加热罐、采暖循环泵、 采暖系统定压补水膨胀装置、系统补水箱、相关(由防冻、集热器、管道、储热罐等温度传 感器控制系统、电加热器泵、阀控制器等构成的)智能控制柜及系统，以及根据使用热水需 求选配的热水储水箱等构成。太阳集热系统采用闭式机械循环系统、集热器采用串并联阵 列布置，以充分提高采暖系统的供水温度； B、控制方式 1、系统防冻采用温差防冻循环； 2、电加热与太阳集热系统的切换采用定时温差控制； 3、若配套热水加热功能，系统采用采暖/制热水运行人工切换，自动制备热水运行模 式。 C、系统特点 1、相变热管真空玻璃管集热器特点： 采用选择性吸收镀膜层，太阳辐射吸收率高，红外发射率低，就具有较好的光热转 换效果，集热效率高； 玻璃真空管具有较高的真空度，绝热保温效果好，并且有较好的透光性和热稳定性、 耐冲击性、机械强度、抗化学侵蚀性均具有良好的效果； 采用相变换热，单管集热量大，高温特性好； 单管损坏不会造成系统跑水，维修简单方便； 抗风、雪袭击能力强，在寒冷的地区具有较高的应用可靠性，抗冻性能好； 结构简单，成本低廉。 2、系统控制特点 采用智能化系统集成技术，自动化运行，可实现无人值守供热； 系统采用双热源配置，可执行自动/手动工作模式切换，系统供热可靠性高； 集热管路冬季自控循环防冻； 制备热水采用自控上水，热水供应迅速稳定； 集热系统采用串并联布置方式，在保证供热温度的同时，保证系统合理的循环水量， 系统采暖供热稳定； 集热系统采用同程式系统布置，保证了系统循环的整体均匀性和集热板的充分利用 效果。 （五）系统设备投资概算（见下表） 序号设备系统名称规格型号数量 单价 （元） 总价 （万元） 1 相变玻璃真空管集热器 （含支架） 581800875 960.0084.00 2储热加热罐 DR1.20.27 1 台48700.004.87 3集热系统保温管路1 项31500.003.15 4配套阀件56 件0.96 5保温热水箱（选配） 20m3 1 台28000.002.80 6补水稳压装置 WBG600 型 1 套13500.001.35 7换热循环泵SLR65/200-1.1/42 台1650.000.33 8采暖循环泵SLR80/315-5.5/42 台3400.000.68 9智能电控系统1 套28000.002.80 合计人民币：壹佰万零玖仟肆佰元整 ￥：1009,400.00 元 备注：报价不含集热器系统安装基础及配套电源电缆费用。 （六）经济分析及投资回收 A、经济分析基本依据 1、太阳集热系统每日采暖运行时间 黑龙江省每年日照小时数 2460 小时，其中冬季月均日照小时数 185.6 小时； 2、每采暖季太阳集热系统集热量折算电量 每采暖季集热小时数为：178d30d/m185.6h/m1100h 集热折算电量为：183kw1100h=201300（kwh） 3、非采暖季制备热水可得热量折算电量 非采暖季日照小时数：2460h1100h=1360（h） 非采暖季日照天数：（365178）53.7%（日照率）100.4（d） 每日制备 20 吨温差 30热水热量为：20100030=600000（kcal） 制备热水折算电量为:100.4d600000 kcal/d860 kcal/kwh=70046.5（kwh） 太阳集热系统应用于采暖的方案草案 5 B、投资回收年限 1、每年采用太阳集热可获得热量为： 201300（kwh）70046.5（kwh）=271346.5（kwh） 2、电能电价：1.00 元/（kwh） 3、获得收益价值为： 271346.5（kwh）1.00 元/（kwh）=271346.50 元 4、太阳集热系统投资回收年限为： 1009400.00 元27136.50 元/年=3.72 年 （七）结语 通过投资回收简单测算分析，对于太阳集热系统的利用，可以在有效的