合肥顺昌太阳能复合系统

一、引言

太阳能复合系统是指以太阳能、炉灶废热回收、帮忙热源为动力，在可编程PLC为重心的智能化操纵平台上，可同时处置采暖、生涯滚水、饮用滚水等题目中一个或多个题目的处置计划。

太阳能复合系统具备下列几方面的长处：

①优先最大化哄骗太阳能和炉灶废热回收动力，在两者不能知足使历时，再哄骗惯例帮忙热源。

②动力互为备用，淘汰运转花费。比如：某黉舍食堂与洗澡归纳体兴办，食堂后堂需滚水操纵，食堂炉灶废热回收可产滚水；在室外温度较高季候（如夏日）时，自来水温度高，废热回收装配产水量多，而此时食堂后堂滚水须要量较少，滚水产量多余，残余滚水增加洗澡用滚水，淘汰以至防止惯例动力操纵；反之，在室外温度较低（冬天）时，自来水温度低，废热回收装配产水量较少，此时食堂后堂滚水须要量较多，滚水产量不够，不够滚水由洗澡系统弥补，进而到达互为备用，减低运转花费。

③动力互为备用，升高投资（帮忙热源及干系做战淘汰一套）。

二、系统构成

顺昌公司经由量年连合商场现实情形探索，提议“太阳能+炉灶废热回收+其余帮忙热源”一套动力系统，同时处置采暖、生涯滚水、饮用滚水三大题目。上面就太阳能复合系统首要做战一一论述。

1、太阳能集热器：在光热周围中，太阳能集热器是一种将太阳能经由介质采集调动为热能的一种做战。今朝国内操纵的太阳能集热器典型首要有真空管太阳能集热器、平板型太阳能集热器、平凡热管真空管太阳能集热器、金属热管太阳能集热器。

真空管集热器得热率高，造价低，但存在炸管透露危机，用于寒冬区域抗冻机能差；

平板型太阳能集热器外型鲜艳，可承压运转，合用局限广，在终年温度在零摄氏度以上区域，可用水做为引子，在寒冬区域采纳防冻液做为介质，但造价较高；

平凡热管真空管太阳能集热器防冻成绩最佳，采纳热管冷凝端（加热端）传热，得热率叫真空管集热器低，造价高于真空管太阳能集热器，低于平板型太阳能集热器；

金属热管太阳能集热器得热率高，可承压运转，无炸管透露危机，在寒冬区域采纳防冻液做为热媒，但造价在四类太阳能集热器中最高；

2、炉灶废热回收装配：厨房保守炉灶在使历时，炉灶烟气排放温度大抵℃左右，烟气排放带走大批热能，不单形成动力滥用，况且有失火隐患。采纳炉灶废热回收装配不单能有用升高排烟温度和淘汰改革了厨师的处事处境，况且还升高失火变乱产生。炉灶废热回收装配采纳优良耐热材料做成翅片换热器，装配在保守炉灶后烟道，经由烟气加热滚水，到达废热回收的目标。当水温到达设定值时，主动翻开顶水进水，将滚水引至储蓄水箱备用；当水温低于设定值时，主动闭塞进水。每台炉灶自力运转，不彼此影响。水箱储藏的滚水可私用，也可与太阳能系总共用。

3、帮忙热源：由于太阳能动力的不不变性，为了保证系统正常不变运转，采纳帮忙动力是必不行少的。帮忙热源可采纳电、燃油、燃气或都市其余热源做帮忙动力，今朝国内商场罕见帮忙热源有空气源、水源热泵、地源热泵、电蓄热、燃油（燃气）汽锅、壁挂炉等，项目凭借现场动力、处境、运转花费等归纳思量采取。

4、贮滚水箱：齐集滚水供应系统的贮滚水箱容积应凭借热热源用量小时变动弧线及太阳能集热器的供热才能，归纳思量帮忙加热装配加热时段和才能等多种成分后肯定。针对系统中贮滚水箱在多半时光内，处于受热形态，内胆宜采用螺栓安装式不锈钢水箱，外保温层采纳热不良体保温，以保证水质与水箱操纵周期。

5、智能化操纵系统：太阳能复合系统的运转，是凭借热源用量小时变动弧线及太阳能集热器、帮忙热源的供热才能来肯定。采纳可编程PLC为重心的智能化操纵平台上，完结操纵和产业触摸屏人机对话，保险系统主动运转、主动补水、储水箱水温水位显示、集热器水温显示、系统温差轮回、准时恒压供水、防冻、防炸管等功效；全智能主动化操纵系统，同时兼备人为手动操纵。能够便利切换和设定。

智能化操纵办理系统采纳了主动化操纵技能、祈望机技能和通讯技能，哄骗低功耗嵌入式做战、内嵌操纵系统对太阳能集热系统、供水系统、泵、阀等实行智能化操纵，并经由装配的数据计量和搜集装配，借助长途数据传输本领，完结“分开测控、齐集操纵和可视化办理”。用户可长途经由太阳能中间滚水系统监控平台对一齐整套系统的运转情形实行数据探测、数据解析和数据统计等功效。调动和监控整套系统，保证太阳能最大化哄骗。

6、末尾：系统动力形成热源后，在统一智能化操纵平台上，可同时处置采暖、生涯滚水、饮用滚水三大题目。

采暖末尾：由于太阳能由于热密度较低，集热温度很难到达较高程度；平凡散热器热媒温度请求较高，而太阳能采暖系统不易到达该出水温度请求；是以，在太阳能采暖系统中，正常采纳地板辐射采暖的末尾供热方法。

生涯滚水末尾：凭借用水时光段、用水滴供应小时变动弧线、冷滚水源以及恒温贮滚水箱地方，肯定采纳恒压变频供水或直流式供水；系统管网回水凭借回水温度主动启动回水电动阀门或水泵，到达恒温供水的目标。

饮用滚水末尾：思量饮用滚水温度较高，防止呈现烫伤等平安变乱，滚水正常采纳开式系统，末尾为滚水水龙头，水龙头材质为及以上不锈钢。

三、系统旨趣及祈望祈望

1、太阳能复合系统旨趣

太阳能复合系统由太阳能、炉灶废热回收及帮忙热源供应动力，供应采暖、生涯滚水、饮用滚水热能须要。系统运转绳尺：优先最大化哄骗太阳能和炉灶废热回收动力，在两者不能知足使历时，再哄骗惯例帮忙热源。整套系统动力供应分为三个子系统，即：太阳能集热子系统、炉灶废热回收子系统和惯例帮忙动力子系统。详细制统旨趣图见（图二）。

1.1太阳能集热子系统

太阳能集热子系统凭借贮滚水箱水位、水温柔形，主动以温差轮回方法处事，当太阳能采集太阳热能时，经由太阳能贮滚水箱下部水温与太阳能集热器阵列末尾出口水温温差对比，由PLC操纵柜给出的记号操纵太阳能轮回泵处事。当温差△T≥7℃（可解放设定）时，太阳能轮回泵启动，将集滚水箱内低温水在太阳能集热器之间实行换热轮回；当温差较小△T≤3℃（可解放设定）时，太阳能轮回水泵中止处事，如斯屡屡地遵照上述方法处事，不停地将集滚水箱内的水加热提温。

1—太阳能集热器2—贮滚水箱3—恒温水箱4—生涯滚水帮忙热源

5—饮用滚水加热做战6—采暖帮忙热源7—生涯滚水换热器

8—饮用滚水换热器9—炉灶废热回收装配10—生涯滚水末尾

11—太阳能轮回水泵12—加热轮回水泵13—变频供水泵

14—生涯滚水温控阀15—生涯辅热电动阀16—回水电动阀

17—饮用滚水电动阀18—三通阀19—三通阀20—地暖供热末尾

1.2炉灶废热回收子系统

炉灶处事时形成大批℃左右烟气，炉灶废热回收子系统是经由轮回水或自来水做为热媒讨取热量的流程。当炉灶回收装配出水出温度到达55℃（温度可调）时，低温自来水或轮回水将到达温度高温水压致恒温水箱，如斯屡屡，到达采集废热的目标。

1.3惯例帮忙动力子系统

由于太阳能的不不变性，整套太阳能复合系统需装备惯例动力做为帮忙热源，保险系统的正常热源供应。惯例动力是在太阳能和炉灶废热回收热能不能知足现实操纵前提下，开启保险系统正常运转。针对太阳能复合系统，惯例动力开启由智能化PLC操纵柜操纵，如（图二）所示，生涯滚水：在设准时光（可调）局限内，当3#恒温水箱未到达设定液位时，4#帮忙热源开启，供应深入滚水，到达知足现实须要的目标。采暖：当供暖时，若2#贮滚水箱水温不能知足采暖须要时，18#、19#三通阀切换，6#帮忙热源开启到达知足现实须要的目标；当2#贮滚水箱水温到达采暖须要时，18#、19#三通阀再次切换，6#帮忙热源闭塞，经由太阳能热能到达现实采暖须要的目标。如斯屡屡轮回。

2、太阳能复合系统祈望祈望

2.1热负荷祈望

1）采暖热负荷的祈望

采暖热负荷是指采暖室外祈望温度下，为了维持室内祈望祈望温度，供暖系统在单元时光内须要向兴办物供应的热量。兴办物日均匀热负荷可用下式预算：

Q1=A×q×24×3.6/

此中：

Q1——日均采暖热负荷，MJ；

A——采暖面积，㎡；

q——兴办物热目标，W/㎡，详细见《寒冬和寒冬区域寓居兴办节能祈望准则》JGJ26-

2）生涯滚水/饮用滚水热负荷祈望

生涯滚水热负荷是指在知足用水量所需供应热量，其热负荷祈望公式下列：

Q2=Cm(tr-t1)/

此中：

Q2——日生涯滚水/饮用滚水热负荷，MJ

C——水的比热，C=4.（kJ/kg.℃）

m——日生涯滚水/饮用滚水用量，kg

tr——滚水温度，tr=55~60（℃）

t1——冷水温度，按《兴办给水排水祈望榜样》GB15-中表5.1.4采用；

3）炉灶废热回收产热量祈望

顺昌公司燃气炉灶单台灶头在额定负荷45kw.h运转时，能形成温升35℃滚水kg/h。则炉灶废热回收产热量祈望下列：

Q3=Cm△t/

此中：

Q3——废热回收装配产热量，MJ

C——水的比热，C=4.（kJ/kg.℃）

m——废热回收装配产水量，kg

△t——滚水温差，△t=35（℃）

废热回收装配产水量：

m=*A*T

A——操纵炉灶台数

T——废热回收炉灶天天运转时长，h

4）热负荷祈望

Q=Q1+Q2-Q3

此中：

Q——系统总热负荷，MJ；

Q1——日均采暖热负荷，MJ；

Q2——日生涯滚水/饮用滚水热负荷，MJ

Q3——废热回收装配产热量，MJ

2.2太阳能集热面积祈望

1）直接系统集热面积按下式祈望：

式中：

Ac——直接系统集热总面积，㎡；

Q——系统总热负荷，MJ；

f——太阳能保证率，%；凭借系统操纵期内的太阳辐照、系统经济性及用户请求等成分归纳思量后肯定，取30%-80%；

JT——集热器采光面上年均匀日太阳辐照量，kJ/㎡.d；

ηcd——集热器年均匀集热效率；按集热器产物的实测数据肯定，阅历取值宜为45%-50%，；

ηL——贮水箱和管路的热损失率；取15%-30%。

2）直接加热供水公司系统的集热器总面积，按《兴办给水排水祈望榜样》GB15-中公式5.4.2A-2祈望；

四、案例先容

1、“太阳能+炉灶废热回收+帮忙热源”的复合系统处置生涯滚水、饮用滚水案例

1.1项目简介

内蒙古乌兰察布市某高校在校生余人，弟子澡堂与食堂邻近，本项目采纳“太阳能+直燃式常压滚水机组+废热回收型炉灶”归纳处置弟子洗澡滚水、食堂用滚水、弟子饮用滚水。

该项目于年9月投入运转，于今运转优秀，天天可供应洗澡滚水50m3/d，食堂用滚水20m3/d，饮用滚水15m3/d。

1.2首要做战设置及旨趣先容、

本项目滚水系统设置㎡热管式太阳能集热器、1台54m3恒温水箱、1台10m3即滚水箱、25套废热回收装配、2台25万大卡的直燃式常压燃气滚水机组，2套“硅磷晶”水处置装配；滚水系统设置了1台6吨滚水水箱、2台25万大卡的直燃式常压燃气滚水机组、1套9t/h的“软净一体化”水处置系统。

1.2.1系统旨趣图

1.2.2运转旨趣

滚水系统：在正常运转的情形下优先哄骗太阳能集热器和废热回收系统连结临盆滚水，当太阳能集热器和废热回收系统临盆的滚水量达不到请求时，开启直燃式常压燃气滚水机组实行弥补加热。

滚水系统：当滚水量到达操纵请求的情形下，哄骗太阳能形成的热量对自来水实行提温后送入燃式常压燃气滚水机组一次性加热成滚水。

详细先容下列：

太阳能差轮回操纵——太阳能系统凭借集滚水箱水位、水温柔形，主动以温差轮回方法处事，温差轮回时，经由太阳能集滚水箱下部水温与太阳能集热器阵列末尾出口水温温差由PLC操纵柜给出的记号操纵太阳能轮回泵处事。当温差△T≥7℃（可解放设定）时，太阳能轮回泵启动，将集滚水箱内低温水在太阳能集热器之间实行换热轮回；当温差较小△T≤2℃（可解放设定）时，太阳能轮回水泵中止处事，如斯屡屡地遵照上述方法处事，不停地将集滚水箱内的水加热提温。

集热补水操纵——集滚水箱的补水受时光设定和水箱液位操纵，在设定的时光段内，水箱水位下落到设定值时，冷水电动阀启动，主动准时、定量向储滚水箱补水。

定温出水操纵——集滚水箱的水温到达设定温度时（55℃，可调理），操纵系统主动开启定温电动阀，将滚水运输至恒温水箱内，当恒温水箱的液位到达设定液位（80%，可调理）或集滚水箱内水温低于设定值时（55℃，可调理）中止供应滚水。

过温补水（防烫伤）操纵——PLC操纵系统主动探测水温，当水温高于设定温度（爱护温度为55℃，可调理），开启补水电动阀增加冷水实行降温，当操纵系统探测到水温超出设定停泵温度时（60℃，可调理），中止滚水供水泵，阻拦向滚水管网供应滚水，直到水温升高到设定温度（55℃，可调理）时，开启滚水供水泵，实行供水。

帮忙加热操纵——智能化操纵系统凭借天天的用水量、用水人数及其用水时光智能化地开启此中1台~2台直燃式常压燃气滚水机组实行帮忙弥补加热，并将太阳能加热过的低温水实行二次加热后实行操纵。

废热回收系统操纵——哄骗厨房燃气炉灶做战所形成的高温烟气和炉膛内辐射给炉砖所带领的高温热能经由换热器换热的方法来加热自来水，当温度探头探测到水温到达设定值时，操纵系统主动翻开顶水电动阀，将加热后的滚水顶至恒温水箱内；温度探头低于设定值，操纵系统主动闭塞顶水电动阀；每台炉灶做战自力运转，互不影响。

准时变频供水及定温回水系统的操纵——本系统的滚水供应连合黉舍现实情形:采纳变频恒压供水系统，如许能够防止全主动增压水泵在弟子洗澡时呈现乍寒乍热局势和节俭管道增压水泵24小时不接续增压的运转花费及淘汰对水的滥用。回水管采纳定温回水方法，当回水端管网内滚水温度低于设定温度（正常为37℃，可调理）时，系统开启回水电动阀将系统管网内滚水实行轮回；当系统管网内滚水温度到达设定温度（正常为45℃，可调理）时，系统闭塞回水电动阀，保证滚水管网内滚水温度永久处于不变待命形态，进而保证各个用水滴的用水原料。

防冻办法操纵——在冬天时，由于室外处境温度较低，太阳能系统需有防冻功效，针对本工程连合项目地址地，三套防冻功效，保证周全太阳能滚水系统正常运转，拉长操纵寿命。

1.3系统节能效力解析

本项目采纳“太阳能集热器+直燃式常压燃气滚水（滚水）机组+废热回收”系统供热的方法供应弟子洗澡、厨房滚水、饮用滚水，首要节能点和新技能运用首要展如今太阳能集热器、废热回收系统以及智能化滚水操纵办理系统。

1.3.1太阳能滚水系统年节能量祈望

凭借公式

:太阳能滚水系统节能量，MJ

:太阳能集热器的面积，㎡（㎡）

:太阳能集热器采光表面上的年总太阳辐照量，MJ/㎡（在校时光天的值为.65MJ/㎡）

:管道和水箱的热损失率，（20%）

:太阳能集热器年均匀即热效率，%（50%）

经祈望≈.2MJ。

1.3.2废热回收系统年节能量祈望

本项目采纳废热回收系统经由现实测试，燃气炉灶单台灶头在额定压力下运转时，能形成温差35℃滚水L/h，总计25套废热回收装配终年操纵天，天天的运做时光5小时祈望出每年总的产水量为吨，折合成节能量为.65MJ。

1.3.3年节能花费

连合太阳能及废热回收系统，终年总节能量为.85MJ，本项目采纳的是自然气做为帮忙加热的动力，相当于年浪费.38Nm3自然气，遵照本地自然气代价3.56元/Nm3祈望，可每年浪费惯例动力耗损花费.8元，以系统运转寿命15年祈望，本项目可浪费惯例动力消耗损元。

1.3.4节能减排量

本项目标终年惯例动力替换量为：.85MJ÷29.MJ÷0.33＝.08kg标煤。

1）二氧化碳减排量（吨/年）为：.18吨/年；

2）二氧化硫减排量（吨/年）为：4.吨/年；

3）粉尘减排量（吨/年）为：2.吨/年；

以系统运转寿命15年祈望，该项目浪费标煤.4吨，可淘汰.7吨二氧化碳的排放，淘汰67.3吨二氧化硫的排放，淘汰33.7吨粉尘的排放。

2、“太阳能+电蓄热（辅热）”处置采暖、洗澡滚水、饮用滚水案例

2.1项目简介

病院地上六层，地下一层，兴办面积约m2，此中地上部份约m2，地下一层约m2,楼顶可敷设太阳能兴办面积m2。需为该栋楼供应采暖、生涯滚水和饮用滚水。供暖末尾采纳低温地板辐射采暖；生涯滚水31间病房24小时供应滚水，双管理；每层设置一个滚水间供应滚水。

该兴办室外祈望祈望温度-19℃，采暖祈望总负荷约.97kW（此中：6层49.37kW、5层33.7kW、4层30.0kW、3层38.26kW、2层42.51kW、1层46.13kW），祈望最大日耗热量为kWh。洗澡滚水祈望日用水量12m3/d，祈望最巨细时耗热量为89KW。饮用滚水每层供应人数约人。

动力处境：该兴办邻近无自然气供应点，操纵需请求需新建燃气供应站，自然气代价4.29元/m3；供电采取分时电价，谷电电价0.元/kWh、平电电价0.元/kWh、峰电电价1.6元/kWh。归纳本地现实情形，该项目首要采纳“太阳能+谷电蓄热+电滚水”系统为整栋楼采暖、供应洗澡滚水和饮用滚水。

项目于年11月最先动工，年1月根底告竣并投入操纵。

2.2首要做战设置及旨趣先容

凭借祈望及项目现实情形，该兴办楼顶最大可安排.5㎡太阳能集热器，本项目总计装配了.5㎡太阳能集热器、1台5m3集滚水箱、1台5m3恒温水箱、1台50吨蓄滚水箱，1台90kW的常压电滚水炉、2台kW的常压采暖电汽锅、6台12KW电滚水器。

2.2.1系统旨趣图

2.2.2运转旨趣先容

本项目中的装配的太阳能集热器主如果在冬天采暖期为地暖系统供应热源，在非采暖季用来供应生涯滚水，帮忙热源离别采纳电汽锅实行弥补加热。

在冬天形式下，洗澡滚水绝对由常压电滚水炉供应，采暖有太阳能+谷电蓄热系统连结供应，即在正常情形下太阳能不停的采集太阳能并将热能储蓄在集滚水箱中，供日间采暖操纵，当太阳能供应的热量不能知足供热须要时，系统主动切换到蓄滚水箱供暖形式，哄骗蓄滚水箱中的热量实行供暖，当系统探测到集滚水箱中的热量能够知足供暖须要时，在将供热形式切换归来，如斯来去实行供暖；在夜晚，集滚水箱不能够知足供热须要时，系统悉数切换到蓄热供形式，哄骗蓄滚水箱中的热量实行供暖，那时光实行祈望时光段内（23：00～第二天7:00），开启电加热汽锅，一边保温供暖一边实行蓄热，储足第二点供暖所须要的热量。

在非冬天形式下，干系供暖系统，哄骗太阳能临盆滚水供洗澡和滚水器预热操纵，即在阳光富足的时光，滚水系统采纳屋顶上太阳能集热器临盆滚水供病房用水，当太阳光能不富足的时光，开启90kW的电帮忙加热做战实行增加加热，将经由太阳能预热后的低温水一次性加热到设定温度（55℃）后储备在恒温水箱供病房用水。滚水系统首要在非冬天形式下起用，哄骗内置于集滚水箱内的换热装配将投入滚水器的自来水实行预加热后，在投入电滚水器实行加热成滚水供医务人员、病人及家眷饮用。

2.3系统节能效力解析

本项目采纳“太阳能+谷电蓄热+电滚水”系统为整栋楼采暖、供应洗澡滚水和饮用滚水，首要节能点和新技能运用首要展如今太阳能集热器、谷电蓄热系统、滚水预热系统。归纳思量冬天的防冻以及太阳能辐照量等成分，本项目太阳能集热器系统每年11月中旬到次年2月中旬，太阳能系统实行排空，别的9个月再投入运转。

2.3.1太阳能滚水系统年节能量祈望

本项目归纳思量周边高层兴办对太阳能集热系统的日均掩饰时光为1.5小时，太阳能集热器年均匀即热效率50%，管道和水箱的热损失率0.15，各个月份取得太阳能收益下列表：

终年太阳能可替换动力为：kWh。

2.3.3年节能花费

太阳能集热系统终年总节能量为kWh，遵照本地平电电价0.元/kWh祈望，可每年浪费惯例动力耗损花费.72元，以系统运转寿命15年祈望，本项目可浪费惯例动力消耗损.8元。

2.3.4节能减排量

本项目标终年惯例动力替换量为：.85MJ÷29.MJ÷0.33＝.04kg标煤。

1）二氧化碳减排量（吨/年）为：.68吨/年；

2）二氧化硫减排量（吨/年）为：1.82吨/年；

3）粉尘减排量（吨/年）为：0.91吨/年；

以系统运转寿命15年祈望，该项目浪费标煤约.6吨，可淘汰.2吨二氧化碳的排放，淘汰27.3吨二氧化硫的排放，淘汰13.7吨粉尘的排放。

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