| 太阳能清洁供热系统解决方案 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 作者： 发布于：2018/7/20 15:34:22 点击量： | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
太阳能清洁供热系统解决方案
（西安蓝色海洋太阳能有限公司 陕西 西安 710699）
1概述
中国是能源饥渴国家，特别是对清洁可再生能源的需求已经成为影响中国经济及社会发展的重要因素。蓝色海洋太阳能系列产品迎合国家能源战略的需求，适应工业及普通民众的应用要求，在市场中以技术创新及优良品质以期赢得用户信赖。我公司一直致力于太阳能清洁供热方案在西藏地区的推行和发展，作为综合性一站式太阳能供热解决方案服务商，应用领域涵盖建筑、工业和农业领域，可长期（30年）、稳定的满足生活热水、采暖、工业过程和农业阳光温室等多领域40-60℃的用热需求。
经过认真研读《陕西省铁腕治霾打赢蓝天保卫战三年行动方案（2018-2020年）》等相关文件，根据该文件反映的我省太阳能多能互补供热方面的现状，提出针对农村地区清洁供热整体解决方案。根据目前在西安地区建成项目的实际运行费用测算，平板太阳能低温采暖供热系统年平均运行费用低于10元/平米（室内温度20℃）。设备一次性投入，用户可低成本稳定使用30年以上，确保用户“装的上，用得起”。
近几年高效平板太阳能集热器和低温散热系统研发取得突破性进展，并形成了全体系的配套产品和成熟的解决方案，系统的稳定性和可靠性在边远严寒地区极端条件下得到了验证。这种方案可满足在太阳能资源较丰富的1,2,3类地区建筑采暖的大部分热舒适度要求，具备大规模推广应用的条件。
新型高效平板太阳能低温供热系统创新理念：加大散热系统面积，降低系统运行温度，使得太阳能集热系统始终处于高效运行状态，在冬季获得更多的热量提供给建筑。平板太阳能低温采暖供热系统可实现分布式供热，尤其适合在北方农村地区大规模推广应用。
2 解决方案
根据陕西省气候条件/太阳能资源及经济水平提出以下三种清洁供热解决方案供选择：
（1）太阳能迷你双联供系统： 生活热水+暖炕
（2）太阳能单户双联供系统：生活热水+地面/墙面/天花采暖+暖炕
（3）太阳能区域集中供热系统：生活热水+地面/墙面/天花采暖+暖炕
 图1 陕西省太阳能资源分布图
2.1.太阳能迷你双联供系统
 图2 太阳能迷你双联供系统原理图
该系统主要由集、传、换、储、供、控六部分组成。平板太阳能将光能转化为热能，通过不冻工质将水箱里面的水加热，进而供给用户的生活用水和暖炕需求。该系统具有以下特点：
ü （1）暖炕安全可靠，采用环保材料，无电磁辐射，红外辐射养生功能，恒温舒适，恒温不干燥
  （a）暖炕制成品 （b）炕板下毛细管铺设图
图3 暖炕制成品及内部毛细管铺设图
ü （2）系统平均日耗电约0.5KWH，每天可节省5-6度电，用户“装的上，用得起”；
ü （3）多能互补：太阳能为主力热源，储热水箱内置电热管，可保障雨、雪、阴天等情况下用热需求；
ü （4）系统运行自动化程度高，维护简单；
2.2 太阳能单户双联供系统
 图4 太阳能单户双联供系统原理图
本系统可以满足客户的生活用水和暖炕需求以及采暖需求。
位于陕西省渭南市的渭南北加油站，由于建筑已经建好，考虑到加油站的安全特殊性以及后期施工的方便性，我公司设计人员推荐了太阳能清洁供暖/热水联供系统，采暖末端采用毛细管网，提供加油站便利店、综合办公室及员工宿舍采暖；厨卫生活热水。
  （a）室内毛细管铺设图 （b）室外太阳能集热板
图5 渭南北加油站室外太阳能集热板及室内毛细管铺设图
由于本项目采暖终端采用的是墙面铺设毛细管网散热，测试期间宿舍温度维持在17-21℃之间，用户给予了极高的肯定：温度柔和、均匀，室内温度舒适。
表1 太阳能供暖系统运行测试
2.3太阳能区域集中供热系统
太阳能区域供热（solar district heating，简称SDH）是指采用太阳能集热设施、储热设施、换热设施、辅助加热设施组成通过区域热管网为热用户进行供热的采暖系统。其他热源主要为热电厂余热、 工业废热、 可再生能源（生物质、地热能等）、垃圾焚烧等。
太阳能区域集中供热系统主要分为SDH太阳能跨季节储热区域清洁供热系统和SDH太阳能短期蓄热区域清洁供热系统
 图6 太阳能区域集中供热系统原理图
发展SDH对于减小化石能源使用量，减轻采暖季严重的雾霾污染，提高国家的能源自给率等具有重要的现实意义，中国北方强制采暖地区采用集中供热方式通过管网送到热用户进行供热，拥有完善的区域供热管网，相比欧洲具有先天优势。通过郊区大型太阳能集热场，直接与区域热网相连接或热力站进行换热，直接参与市政供热。太阳能区域供热SDH主要适用于部队海边防哨所/营地，特色小镇、新农村建设、移民搬迁工程，学校、医院、工厂等具备安装条件的大型公共建筑，以及西藏、新疆等太阳能资源丰富以县城为单位的公共建筑区域供热
2.3.1 SDH太阳能跨季节储热区域清洁供热系统
SDH太阳能跨季节储热区域清洁供热系统太阳能保证率：高达90%以上，适用区域为太阳能资源五类以上地区。
太阳能能流密度低、不稳定，冬夏负荷不平衡，阻碍了太阳能的广泛运用。太阳能跨季节蓄热区域供热系统很好的解决了这一困惑多年的问题。跨季节蓄热供热技术是将供暖期外（绿色部分）多余的能量以热水的方式储存在保温储热罐内，在采暖季用于补充（粉色部分）能量不足部分。
 图7 SDH太阳能跨季节储热量分配示意图
太阳能跨季节储热运行方案：
（1）非采暖季：建筑仅有生活热水需求，供暖热负荷为零，太阳能清洁供热系统将得到的热量以热水形式存储于季节性蓄热罐内
（2）采暖季：白天由太阳能光热系统直接供应，有剩余热量时储存于季节性蓄热水罐内，当太阳能光热系统不能满足供暖需求时，利用蓄热水罐或辅助能源满足供暖需求，辅助热源可结合热电厂余热、 工业废热、 可再生能源（生物质、地热能等）、垃圾焚烧等。
2.3.2 SDH太阳能短期蓄热区域清洁供热系统
SDH太阳能短期蓄热区域清洁供热系统太阳能保证率：高达70%以上，适用区域为太阳能资源充足地区。
 图8 SDH太阳能跨季节短期储热系统示意图
太阳能跨季节短期储热运行方案：
（1）非采暖季：建筑仅有生活热水需求，供暖热负荷为零，太阳能清洁供热系统热量需因地制宜用于其他生产生活用热
（2）采暖季：白天由太阳能光热系统直接供应，有剩余热量时储存于短期蓄热设备内或建筑结构内，当太阳能光热系统不能满足供暖需求时，利用蓄热设备或辅助能源满足供暖需求
辅助热源可结合热电厂余热、 工业废热、 可再生能源（生物质、地热能等）、垃圾焚烧等。
2.3.3 国外SDH太阳能供热应用案例
2.3.3.1奥地利Graz-Süd短期太阳能区域供热系统
 供热系统的集热器面积：10,500平米，无蓄热设施，采用市政供热系统作为复合热源，日最大供热负荷位1.9MWth，年最大供热负荷1,300MWh，主要用于建筑采暖。
2.3.3.2 瑞典Kungalv太阳能区域供热系统
供热系统的集热器面积10,000平米，采用20.3万立方跨季节蓄热水池，利用生物质锅炉、垃圾焚烧等作为供热系统的复合热源，日最大供热负荷7MWh，年最大供热负荷3.9GWh，用于建筑供暖。
 图10 瑞典Kungalv太阳能区域供热系统
2.4 太阳能采暖经济效益分析
太阳能采暖经济效益分析如下表所示：
表2 太阳能采暖经济效益分析
表3 不同地区单块集热器日平均热量输出表
3．蓝色海洋太阳能应用案例展示
  案例名称：德国生活热水系统 案例名称：天津子牙白领公寓热水集分系统
集热器：4块 集热器：144块
储热水箱：新思维500L 用户数量：288户，储热水箱60L
完工时间：2010年 完工时间：2017年8月
  项目名称：北京市无瓦营地会所采暖项目
建筑面积：500平米
集热器：90块
储热水箱：5立方/2立方
设计温度：18℃
热负荷指标：45W/平米
采暖末端：毛细管网
供暖期： 6个月
 完工时间：2016年10月
项目名称：亖维书院太阳能双联供系统
建筑面积：460平米
集热器：80块
储热水箱：5立方/2立方
设计温度：18℃
热负荷指标：50W/平米
采暖末端：毛细管网
供暖期： 6个月
完工时间：2016年12月
  项目名称：西藏自治区工业和信息化厅 项目名称：布达拉宫护卫岗亭三联供系统
建筑面积：4129平米 项目地点：拉萨市
集热器：279块 采暖末端：毛细管网
储热水箱：5立方/2立方 供暖期：8个月
设计温度：18℃ 完工时间：2016年2月
热负荷指标：60W/平米
采暖末端：地盘管辐射
供暖期： 12个月
完工时间：2015年1月
收稿日期：2018年5月22日 |