一、项目概况： 

1、安徽工商职业学院地处安徽省合肥市双凤开发区内，属于热水系统改造项目，原先用煤锅炉为在校学生提供洗浴热水和饮用开水，不仅污染环境，而且运行费用较高；故考虑到节能环保、运行费用以及现场的实际情况，现采用太阳能+直燃式无压燃气沸水机组系统来解决在校师生的洗浴用水和饮用开水的问题；系统每天提供洗浴用水45吨，饮用开水18吨，遇到阴雨天气或雨雪天气在太阳能辐照量不足的情况下由直燃式无压燃气沸水机组补充加热。该项目于2010年9月投入运行，至今运行良好。

2、本项目位于:北纬31°52′、东经117°14′，

气候特征:属亚热带季风气候区

年平均气温:15.7℃

太阳年总辐射量约:4498.69MJ（兆焦）/ ㎡

平均日照时数:2163.3小时。

二、系统设计：

太阳能热水系统原理如图所示

                图：太阳能热水系统示意图

2.1 系统运行方式

本系统采用定时供热水的方式为在校师生提供洗浴热水的；在楼顶屋面上布置300㎡的太阳能集热器和四台储热水箱，其中三台为原有圆柱水箱（8吨/台），改造加以利用，新增一台21吨的保温水箱，和三台原有的圆柱水箱并联起来，一起作为太阳能的集热水箱，做为储存洗浴热水用；机房在一楼，机房内布置3台25万大卡的直燃式无压燃气沸水机组和一个3吨的开水箱，其中2台用来提供洗浴热水，1台用来提供饮用开水。

顶水进水：在光照充足的情况下，当集热水箱的水位处于不满水位状态时且集热器的温度高于设定温度时，集控系统自动通电开启电磁阀，实现自动顶水功能，

当集热水箱水位处于满水状态或集热器的温度未达到设定温度时，集控系统自动断电关闭电磁阀，顶水功能停止。

集热循环：当集热器内的水温高于集热水箱内设定水温时，集控系统控制器就自动通电开启太阳能循环泵，当集热器内的水温低于集热水箱内的设定水温时，集控系统控制器就自动断电，太阳能循环泵停止，如此不断的循环将集热器内的水加热。

辅助加热：当遇到阴雨天气太阳能不能充分满足需要时，集控系统自动开启直燃式无压热水机组，保证集热水箱的水温。

恒温恒压供水：集控系统自动检测热水管路内的水温、水压，当水温、水压低于设定值时，自动通电开启电磁阀，变频给水泵，保证洗浴热水的恒温恒压，提高洗浴的舒适度和节约用水的功效。

自动补水：当集热水箱内的水位低于设定值时，集控系统自动通电开启电磁阀，给水箱补水。

开水供应：自来水经过预热升温后，由直燃式无压沸水机组加热成开水后储藏在开水保温水箱中，确保在打水高峰时段有充足的开水供应，同时防止开水烧的过多，起到节约能源的作用。 

三、耗能分析与运行结果

1、计算分析

1.1热水系统

本项目为定时供应热水，设计日洗浴热水用水总量为45吨/天；实际布置太阳能面积为300㎡，日总耗热能为：1.6*10⁶Kcal(35℃温差)；按学生在校时间约为270天，在此时间内的单位面积太阳辐射量为778720kcal/㎡。,太阳能集热器的吸收热效率为50%计，则太阳能年吸收热能为389360kcal/㎡。

a、年耗能计算：1.6*10⁶Kcal×270天=4.3*10⁸kcal

b、太阳能年总产能计算：300㎡×389360kcal/㎡=1.2*10⁸ kcal

c、辅助能源计算：4.3*10⁸kcal-1.2*10⁸ kcal=3.1*10⁸ kcal

d、运行对比

系统设备种类	太阳能+直燃式无压沸水水机组	空气源热泵
日用水量	热水45吨/日	热水45吨/日，
年用水时间	270日	270日
年用水量	12150吨，	12150吨
消耗能源类型	天然气	电
热效率	94.2%（机组）	300%
能源热值	8600kcal/m³	860Kcal/度
年能源消耗量	38266m³	166667度
能源单价	2.1元/m³	0.6元/度
市政自来水价格	1.9元/吨	1.9元/吨
年运行费用	103444元	123085元
每吨水年均综合成本	8.5元	10.2元

 

 

 

a、年耗能计算：本项目为定时供应开水，开水日设计总用水量为18m³，日总耗能为：1.5*10⁶kcal,全年总耗能为：4.1*10⁸kcal

b、运行对比

系统设备种类	太阳能+直燃式无压沸水水机组	电锅炉
日用开水量	18吨/日	18吨/日，
年用水时间	270日	270日
年用水量	4860吨，	4860吨，
消耗能源类型	天然气	电
热效率	94.2%（机组）	98%
能源热值	8600kcal/m³	860Kcal/度
年能源消耗量	50610m³	486474度
能源单价	2.1元/m³	0.6元/度
市政自来水价格	1.9元/吨	1.9元/吨
年运行费用	115515元	301119元
每吨开水年均综合成本	23.8元	62.0元

 1、实测结果

在九月上旬的试运行期间，对系统产热水情况进行了为期15天的测试记录，天气晴朗时，平均有效的热量12460kJ/㎡；多云天气时，平均有效的热量9968kJ/㎡，该工程从交工至今运行良好，双方都很满意。

一、设计总结

1、对于定时洗浴的集体单位，太阳能系统采用温差循环与辅助加热相结合的运行方式是合理的，该系统既充分利用了太阳能，达到环保节能、降低运行费用的结果，又保证了热水的可靠供应。

2、温差循环的太阳能系统的设计循环流量选40~60L/㎡，温差选5℃是比较合适的，流量太小循环泵将一直运转换热效果差，流量太大循环泵启动次数频繁，浪费电能。

3、自动上冷水电磁阀由液位传感器自动控制，可以做到液位无极控制，使用方可根据季节等因素调节满水位，可避免不必要的浪费，节约能源。

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