太阳能热水方案

1、目 录一、前言二、现场情况三、建造方案四、经济效益五、社会效益六、投资预算七、结论一、 前言随着我国经济的高速发展和人口的有计划增长，能源需求量日益增加，太阳能这种可再生清洁能源的开发有着重要的意义。虽然人类在建筑中利用太阳能方面已积累了不少经验，但有目的地研究太阳能还是最近几十年来的事。1939年美国麻省理工学院建成了世界上第一座用来采暖的太阳能系统，到七十年代世界性能源危机后，太阳能的发展速度大大加快，目前世界上大约有几十万座太阳能建筑系统。太阳能是指利用太阳能替代部分常规能源加热的一种方式。早期的太阳能是利用太阳热能与光能的自然传递使居室温暖明亮，通常称为“被动式太阳能建筑”。而后随着科

2、学技术的发展和人们对居住环境要求的提高，逐渐从被动式太阳能发展成“主动式太阳能”。主动式太阳能建筑是由太阳能集热器、热水槽、泵、散热器、控制器和贮热器等组成的供暖系统。它与被动式太阳能建筑一样，围护结构应具有良好的保暖隔热性能。我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的国土面积年日照量在2200小时以上，年辐射总量大约在每年33408360MJ/，相当于110250kg标准煤/平方米。我国的太阳能资源按年辐射总量划分为五类地区：丰富地区（66908360MJ/），较丰富地区（58526690MJ/），中等地区（50165852MJ/），较差区（41805016MJ/），最差区（33444180

3、MJ/）。即使我国太阳能较差的地区，年辐射总量也接近东京（4220MJ/），高于伦敦（3640MJ/）、汉堡（3430MJ/）这些世界上太阳能利用较好的城市，可见我国的太阳能利用还大有潜力可挖。 热泵与太阳能集热设备、蓄热机构相联接的系统方式，不仅能够有效地克服太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性，而且可以达到节约高位能和减少HotTag环境污染的目的，具有很大的开发、应用潜力。随着人们对获取生活用热水的要求日趋提高，具有间断性特点的太阳能难以满足全天候供热，热泵技术与太阳能利用相结合无疑是一种好的选择方法。 二、现场情况两台4吨蒸汽锅炉，蒸汽压力额定蒸汽压力0.8MPa，现场实际压力0

4、.2MPa，每天耗水量120吨。车间顶面积2000多平方米。现因禁煤要求改为然用其他燃料的锅炉。现场图：图1 现场示意图三、实施方案1、设计分析：（1）太阳能系统分析：昆明日照属较丰富地区（140.448160.56万大卡/平方米），年平均日照在2350小时，太阳能集热为148.8万大卡/平方米，热效率按45%计算，每平方米每天可以供热0.342万大卡/平方米，太阳能按2000平方米计算，每天可提供684万大卡。可以把124.4吨水由20加热到75.（2）热泵系统分析：热泵作为太阳能的补充，昆明年平均气温为15，热泵工作温度-540。且高温热泵输出温度75，采用6台输出功率为91.2KW的高温

5、热泵机组，每天按20小时工作可最高可提供945.5万大卡热量，当环境温度较低时也能提供709万大卡热量，这些热量能把128吨水由20加热到75.（3）两个系统并联使用满负荷运行下，能把252.4吨水由20加热到75，实际使用的水量为120吨，设计能力是实际使用的2倍。2、太阳能系统：设计安装10000支58×1800真空管太阳集热管，配置120M3热水箱，由3500×6000的二只保温热水箱组成循环储水系统（兼软水箱）。应用专利技术“一种分水室循环贮热水箱”专利号ZL952094827将系统的二个水箱分为高温水室和低温水室使用。在太阳辐射较低时，只加热高温水箱的热水，保证系

6、统提供的热水温度能满足要求；当太阳辐射较高时，系统自动分别将两只水箱的水加热，保证系统提供的水温和水量满足使用要求。系统采用温差控制强制循环方式。当集热器内的水温高于箱内的水温，其温差达到设定值时，循环水泵启动，将集热器内的热水泵到热水箱中。随着循环的进行，集热器内水温逐渐下降，当集热器与热水箱之间的温差降到设定值时，循环水泵停止运行，等待下一个循环周期。循环温差上、下限可人为自行设定。全日照情况下，每天产70热水120M3。设计依据：根据业主要求及有关现行国家标准、规范和规程。GB/T19141-2003 太阳能热水系统技术条件GB/T18713-2002 太阳热水系统设计、安装及工程验收技

7、术规范GB50015-2003 建筑给水排水设计规范DB53/T104-2003 太阳热水器（系统） 太阳能加热系统主要技术参数：锅炉进水我们采用太阳能加热：太阳能以633.2kcal/·h的集热量，一天平均以12小时的日照计算，每天每平方米集热7598.4kcal，太阳能的换热效率按45%计算，2000的太阳能每天可提供热量683.856万大卡，能把120吨水有20加热到77，除去每天水箱和管路的散热10万大卡，太阳能加热水的水温平均能保证在75以上太阳能加热图： 图2 太阳能加热系统示意图3、热泵系统：为保证阴雨天及夜间热水供给，配置输入功率24KW，制热量约为91.2KW，额定

8、出水温度75的空气源高温热泵热水机组6套。热泵热水机组是一种先进高效无污染的节能型热水装置。热泵技术基于逆卡诺循环原理，采用电能驱动压缩机进行热交换，将低温热源的能量吸取并传输给高温热源，从而提高了热能的品位便于利用。标准工况下，该系统消耗一个单位的能量，则可从低温热源吸取3个单位的热量供高温热源使用。即消耗一个单位的能量，可以得到3个单位的能量输出，其能耗比高达3倍以上。因而节能效果非常显著。锅炉进水我们采用热泵加热：热泵以每台91.2KW的热量供出，一天20小时的工作计算，每天每台热泵输出157.5万大卡，6套每天输出热量945.5万大卡热量，当环境温度较低时也能提供709万大卡热量，足可

9、以把120吨水由20加热到75.4、综合利用 该系统以太阳能为主，热泵作为太阳能的辅助，在有阳光时利用太阳能加热锅炉进水，没有阳光时采用热泵替补太阳能加热锅炉进水，整套系统采用PLC自动控制。在太阳能供热不足时由PLC自动控制系统调节热泵的功率，保证供热和进水量，确保锅炉处于正常工作状态。太阳能与热泵并联系统图： 四、经济效益4吨锅炉，0.2MPa的压力，蒸汽温度为120，太阳能加热进水由20常温加热到77，需热量22.8万大卡，在由77加热到120蒸汽，需热量230.63万大卡，总耗热253.43万大卡，煤的发热量按0.5万大卡，锅炉效率按80%计算，每小时耗煤634千克/小时，由20加热到

10、77，每小时可节煤57千克。如采用标准柴油加热，热值1.0996万大卡/千克，锅炉效率按89%计算，每小时耗油260千克，每小时可节油23.4千克。如采用电加热，每度电0.0864万大卡，每小时耗电2933度，每小时可节电264度。高温热泵加热进水由20加热到75，需热量22万大卡，在由75加热到120蒸汽，需热量231.43万大卡，总耗热253.43万大卡，煤的发热量按0.5万大卡，锅炉效率按80%计算，每小时耗煤634千克/小时，由20加热到75，每小时可节煤55千克。如采用标准柴油加热，热值1.0996万大卡/千克，锅炉效率按89%计算，每小时耗油260千克，每小时可节油22.65千克。

11、如采用电加热，每度电0.0864万大卡，每小时耗电2933度，每小时可节电255度。锅炉额定出力下采用太阳能对锅炉进水加热每小时三种能源的对比见下表：表1：三种能源节约对比方式煤柴油电单价（元）15.30.60采用太阳能节约57(kg)23.4(kg)264(kw.h)节约成本（元）57124158.4采用热泵节约55(kg)22.65(kg)255(kw.h)节约成本（元）55120127.5全年以330天计算，两台4吨锅炉出力为额定值的75%，年需成本和采用太阳能以一年196天正常使用，节约量见下表：原料太阳能节约量(吨)太阳能节约成本(万元)太阳能维护维修成本(万元)节约成本(万元)煤3

12、3533.55.3528.15柴油137.672.9267.57电155.2(万度)93.287.85表2：太阳能年节约量两台4吨锅炉出力为额定值的75%，年需成本和采用热泵（以除去太阳能使用的天数）134天为准年节约量见下表：表3：热泵年节约量原料热泵节约量(吨)热泵节约成本(万元)热泵耗电成本(万元)热泵维护维修成本(万元)节约成本(万元)煤221.122.11232.33-3.22柴油91.05348.2622.93电102.5(万度)61.536.17 综合表2、表3得出采用太阳能加热泵系统，锅炉烧煤年节约24.93万元；燃油每年可节约90.5万元；用电每年节约124.02万元。由于煤

13、禁止使用，从以上数据得，锅炉改燃油18个月可以收回太阳能热泵系统投资成本。表4：在额定功率下，4吨蒸汽锅炉相对三种燃料每小时耗量方式煤柴油电热值5000(kcal/kg)10996(kcal/kg)864(kcal/kw.h)耗量（按额定）634(kg)260(kg)2933(kw.h)单价（元）15.30.60成本（元）63413781759.8五、社会效益 1、生态环境方面：提高了能源品质、减少了部分燃料的尾气排放、降低环境污染、保护生态环境。2、节约能源方面：太阳能作为可再生能源，应用太阳能对锅炉进水加热系统，改变锅炉加热都采用非可再生能源加热结构，节约了常规能源的消耗量，符合国家的发展

14、能源战略。六、投资预算1、太阳能系统序号名称规格单位数量单价（元）金额（元）备注1真空管58*1800支10000202000002联集器孔1000020200000304不锈钢3联集器支架孔10000101000004热水箱3500*6000m³1202200264000304不锈钢5PP-R管40m5008040000含管件保温6循环自动控制系统A300套2248049607循环水泵德国威乐台42580103208工时费管12000101200009直接费用小计93928010管理费（5%）4696411税收（4%）3757112利润（5%）4696413太阳能系统合计10707

15、792、热泵系统序号名称规格单位数量单价金额备注1热泵热水机组GT-SKR100套629667178002高温机组2循环水泵德国威乐台62580154803PP-R管63M601287680含管件、保温4工时费套655033005直接费用小计2044626管理费（5%）10223.17税收（4）8178.58利润（5%）10223.19合计233086.7 太阳能与热泵系统使用寿命均为十年，锅炉改为燃油锅炉，太阳能投资成本一年办可以收回，热泵系统投资成本当年即可收回。综合一下，总投资130.4万元，18个月完全收回成本。相对烧柴油，年节省90.5万元，相对电锅炉年节省124.02万元。七、结论 研究建立利用太阳能和热泵对锅炉进水加热的完整系统，并对系统一些