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太阳能热力工程在高档酒店中的应用

分类:技术支持 标签: 2016年11月19日 下午 9:47

上海太阳能工程-上海湘宸太阳能公司135-6460-1168是一家以太阳能热水器生产为主的太阳能工程厂家,公司在太阳能行业有做过的工程案例有:平板太阳能热水器,阳台壁挂式太阳能热水器,分体太阳能,平板分体太阳能热水器工程,等,公司承接太阳能热水器工程,太阳能采暖,太阳能发电,太阳能空调等。
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1 工程概况
馨岛国际酒店是湖北省宜昌市较有规模的五星级酒店,酒店共31层,地下室2层,位于宜昌市中央商务区的城市主干道东山大道51号,是宜昌市中心繁华路段标志性建筑之一。酒店采用太阳能集中供热系统+锅炉辅助加热技术,应用建筑面积83807m2,太阳能集热系统面积1602m2,日供热水109t,实现24h供应热水。
馨岛国际酒店在项目建设之初就确定整个酒店的热水供应由太阳能集中供热系统提供,对太阳能与建筑相结合进行专项设计。组织建筑设计单位和可再生能源技术支撑单位(湖北三峡太阳能研究所有限公司、宜昌市太阳能工程技术中心、宜昌市太阳能研究所),共同规划设计了太阳能与建筑相结合方案,做到了同步规划、同步设计、同步施工的要求。整体设计方案在与建筑相结合方面力求规划合理、使用方便、结构坚固、美观协调、安全耐用;在太阳能热力工程技术方面力求技术先进、产热高效、经济合理。
该项目是目前湖北省最大的太阳能热力工程项目,创造科技成果3项,已被评为宜昌市可再生能源示范项目、省2010年科技计划项目。图1为酒店实体图。

2 太阳能热力系统方案设计
2.1 设计要求
太阳能热力系统配以锅炉辅助加热,提供24h热水供应,日用热水量109t。系统安装位置不影响建筑外形美观要求,方便维护管理。
2.2设计创新点
2.2.1系统结构设计创新
在构造设计上充分考虑了太阳能集热器选型、布局,管路敷设充分考虑与周边环境的协调,达到太阳能热力系统与周边环境相互映衬,完美融合的最佳效果。酒店顶层屋面为平屋面,分为两部分,一半为网球场顶棚,另一半为混凝土屋面,网球场顶棚高于混凝土屋面1200mm,形成北高南低的状态,太阳能集热器矩阵顺势布满整个屋面,形成一个朝南的斜面,坡度保持在27°,混凝土屋面女儿墙加高与网球场女儿墙高度保持一致。这样太阳能集热器矩阵基本不高于女儿墙。太阳能集热器矩阵巧妙地成为建筑物屋顶。同时节省了60%的集热器支架材料。这是平屋面太阳能布局的一次成功创新,既创造了太阳能与建筑物的完美结合,又节省了大量材料。
除了混凝土屋顶的一半集热器矩阵排列外,另一半的太阳能集热器矩阵设计安装在网球场顶棚上(见图2),在网球场钢结构架上进行了承重及结构设计,预留集热器安装的混凝土预埋结构,集热器进行专门设计订做,力求美观协调,保证建筑物安全及太阳能集热效率高、使用安全方便,既保证最佳太阳能集热效果,又与建筑物协调美观。

冷热水箱、锅炉、管线设备全部设于室内,并作隐蔽设计,同时不影响建筑物其他功能,还满足设备自身安装检修需求。图3为酒店屋顶太阳能集热器铺设效果。
2.2.2用水要求创新
1.使用要求上遵循稳定热水供应的节水原则
五星级酒店用水要求:24h不间断;供水温度恒温,不超过55℃;供水压力恒压保持0.3MPa;设应急设施,保证供水不中断;管理方便快捷。
2.符合用水要求的系统设计
选用经济可靠的太阳能集中供热系统+油气两用锅炉辅助加热方式。天然气目前是最经济可靠的辅助加热方式之一,油气两用锅炉可在停气的情况下自动启用燃油热源,保证酒店24h供水不间断。五星级酒店用水要求高,供水温度不能超过55℃,太阳能热力系统设两个水箱,高温水箱贮存太阳能热能,恒温水箱保证供水温度,恒温不高于55℃。管线布置上保持同程,热水管与冷水自来水保持一致,压力恒定在0.3MPa,顶上3层采取增压方式。20层以下采取减压方式。
2.2.3施工装配创新
统筹考虑建筑、设备、部件的安装与接口,以节材、节地原则将材料在厂家做好,在施工地点采取直接安装模式,尽量减少施工消耗。
集热器支架设预留件,支架一部分安装在混凝土屋面,一部分安装在网球场屋顶,混凝土屋面预先设置钢筋水泥砼,网球场屋顶为钢结构,在钢结构屋顶上安装预留铁件,这项措施节省了60%集热器钢结构支架。热水箱设置在顶层室内靠近太阳能集热系统管线进出口的位置,这样热水箱与系统管线距离最短,节省了管线材料和运行损耗。
2.2.4运行管理创新
为满足系统运行稳定、安全可靠、维护方便的安全性原则,采用先进的PN远程计算机控制技术(见图4),设计与酒店安全系统对接配套的安全预警系统,系统具有远程传输、实时监控、故障自动程序处理、日常安全提示、模拟动画显示等功能。该技术的应用可极大方便酒店日常管理操作。大大减少故障的发生,该技术达到了国内先进水平。
3太阳能热力系统原理设计说明
3.1太阳能定温加热
在光照条件下,当集热器内水温达到设定温度值时(可在0~100℃以内任意设定,根据本系统要求设定在65℃),控制器使定温电磁阀自动打开,自来水进入集热器,并将集热器内达到设定温度的热水顶入贮热水箱;当集热器内水温低于设定值时,电磁阀自动关闭。周而复始,直至水箱满水位。

3.2贮热水箱满水位时,太阳能温差变频循环加热当贮热水箱内的水满时,控制器使系统自动转入温差循环。即当集热器内水温高于水箱水温时,控制器使循环水泵按温差变频方式自动启动,将水箱内较低温度的水打入集热器,而将集热器内高于水箱温度的热水顶入贮热水箱;当集热器内水温不高于水箱水温时,控制器使循环水泵自动停止。
3.3锅炉加热
根据太阳能热力系统晴天时产热水量或用户设定标准,电脑控制器随时对水箱内的水量水温进行检测,当阴雨天或光照不足太阳能产热水量不足时,自动启动锅炉系统,当水箱内水温高于设定值时,太阳能定温电磁阀自动打开,冷水进入太阳能集热器,而将集热器内的水顶入储热水箱;当水箱内水温低于设定值时,电磁阀自动关闭;如此不断循环使水箱热水不断增加,当储热水箱内的热水达到规定水量时,锅炉加热自动停止。
3.4储热水箱最低水量保持
控制器随时检测储热水箱水位,当低于最低设定保持水位时,控制系统会使辅助加热自动启动,并通过太阳能热力系统向水箱补水,直至达到最低保持水量热水时,锅炉及定温电磁阀自动停止。
3.5主要设备选型(见表1)

3.6集热器摆放角度
关于集热器的摆放角度,要使系统年集热效率高,能最大限度地采集太阳能辐射能量,根据南方地区的气候和热水使用需要,应使集热器倾角取35°最佳(当地纬度增加5°~10°)。
3.7集热器防护设计
系统设计考虑防垢、防冻、防冰雹、防风、防水、防腐、防雷、防漏电等系统安全问题,保证系统运行稳定、可靠、安全。
3.8漏电保护设计
1.太阳能热力系统单独设立电气控制柜,电气控制柜安装漏电保护开头以确保系统漏电时,能自动切断电源,避免触电事故发生。
2.采取接地和漏电保护开关双重保护措施。
3.太阳能热力系统的电气设计满足太阳能热力系统用电负荷和运行安全要求。
4.太阳能热力系统中所使用的电器设备应有剩余电流保护、接地和断电等安全措施。
5.系统应设专用供电回路,内置加热系统回路应设置剩余电流动作保护装置,保护动作电流值不得超过30mA。
6.太阳能热力系统电器控制线路穿管暗敷,部分入管道井中敷设。
4 经济效益对比分析(见表2)

电加热热水因初期投资较低,安装、使用较为方便,目前使用较为广泛。按每天需90000L热水用量,应采用80L电热水器500台,由于酒店每天用热水量较多,因此需要消耗较多电能。表2是普通能源与可再生能源投资经济效益分析。
5 方案综合节能效果
根据以上对比分析可知,太阳能+锅炉辅助加热系统虽然初投资比常规电加热系统多213万元,但每年节省费用52.2万,运行费用少54.3万元。太阳能+锅炉辅助加热系统在初期多出的投资可以4.1a内收回(未考滤电价上涨因素)。太阳能+热泵辅助加热系统环境效益显著。其污染物排放,与常规电加热系统相比,相当于减少50%以上污染物排放。
综上所述,采用太阳能+锅炉辅助加热热力系统,可以产生巨大的经济效益和环保效益。
6环境影响分析
太阳能热力系统的环保效益体现在因节省常规能源而减少污染物的排放上,主要指标为二氧化碳的减排量。每平方米太阳能集热器平均每个正常日照日,可产生相当于2.5kW•h电的热量,每年可节约标准煤250kg左右,按1t标煤[凡是能产生29.308MJ的热量(低位)的任何数量的燃料折合为1kg标准煤]燃烧排放2.47t二氧化碳计算,整个太阳能热力系统工程全年CO2减排量为:Qco2=0.25×2.47×AC则:
Qco2
=0.25×2.47×1695.2=1046.8t/a
因此,本项目所采用的太阳能热力系统全年可减排二氧化碳1046.8t。
7 结语
建筑能耗是全社会能耗的主要组成部分之一,高档酒店等公共建筑也是能耗大户。该项目的成功应用,为太阳能等新能源在高档酒店等公共建筑上的应用及节能降耗提供可借鉴经验。在进行同步规划、同步设计、同步施工、同步使用的前提下,达到规划合理、高效方便、结构坚固、美观协调、安全耐用,实现真正的太阳能与建筑相结合,这才是我们追求的目标。
参考文献
1(GB50364-2005)2005-12-05发布,民用建筑太阳能热水系统应用技术规范
2中华人民共和国国家标准(CB/T18713-2002)太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范
3中华人民共和国国家标准(GB50015-2003_建筑给排水设计规范(2009版))
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如果您有太阳能方面的需求,也可以直接与我们宋工联系:135-6460-1168

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