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太陽能+多能互補清潔供熱

2018-11-29 20:45:10
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      太陽能作為可再生能源的一種,取之不盡,用之不竭,同時又不會增加環境負荷。因此,太陽能供暖行業的產業化升級對破解北方“供暖性霧霾”意義重大,將成為未來能源結構中的重要組成部分。

      我國北方地區普遍太陽能資源條件較好,如果能夠充分利用太陽能解決建筑供暖問題,將為北方地區乃至全國的建筑節能減排和可持續發展做出實質性貢獻。

     農村地區在太陽能利用上具有得天獨厚的優勢。首先,農村住宅以單體建筑為主,且布局相對分散,為太陽能集熱系統的布置提供了充足的空間。其次,農村生活方式與城市不同,在生活生產過程中需要頻繁進出房間,調研數據顯示,冬季室內溫度控制在10℃-15℃左右能更好的滿足農村居民的需求。較低的室內溫度,有利于提高太陽能集熱效率。因此,農村地區更適宜作為太陽能建筑供暖的突破點,也將成為未來太陽能采暖應用的主要市場。

      農村住宅利用太陽能供暖與區域氣候、建筑保暖圍護密切相關,圍護結構直接決定了系統負荷和供暖能耗,系統負荷決定了設備選型,供暖能耗決定了系統運行費用。主被動太陽能供暖形式結合才是有效的解決方案。

村鎮太陽能供暖有效實施的關鍵,在于太陽能供暖方式的技術可行性和經濟適用性。太陽能主動供暖技術形式中,適合北京氣候條件的主要有四種,分別是太陽能熱水供暖技術(包含太陽能+谷電輔熱,太陽能+燃氣等形式),太陽能結合熱泵供暖技術,太陽能熱水跨季節蓄熱供暖技術,太陽能空氣集熱供暖技術。

1.系統設計目標

1.項目在實施前,按照要求對太陽能供暖系統與建筑保溫圍護進行相結合的科學設計,達到節能建筑標準。

2. 提供冬季采暖部分供熱量,達到部分節能的目的。太陽能系統冬季提供的熱量一般為采暖季總共耗熱量的50%左右,其所占比例的大小根據用戶建筑形式、建筑熱負荷、初投資及用戶的使用情況等條件酌情考慮的。

3.本系統考慮到采暖的季節性,因而確定的設計原則是:在采暖期,太陽能供熱采暖系統主要用于采暖,同時提供少量的生活熱水;在非采暖期,太陽能供熱采暖系統為住宅提供生活熱水,做到全年綜合利用,從而使整個系統產生更大的經濟效益。

2.系統組成及運行原理

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圖1-1 太陽能+低谷電輔熱供熱采暖系統原理圖

該系統由太陽能集熱器、儲熱水箱(含電加熱器)、循環管路、控制系統、末端采暖系統、常規熱源輔助供熱設備等組成。

系統供熱部分主要由兩部分構成:太陽能集熱部分、常規熱源供熱設備。住宅采暖和熱水需求熱量由太陽能集熱器和常規熱源供熱設備提供。冬季,太陽能提供部分采暖熱量需求,太陽能和常規熱源供熱設備均同時工作,白天供暖幾乎靠太陽能,晚上可以靠谷電加熱供熱或者儲熱;春夏秋,晴天,太陽能系統提供全部熱水需求熱量,連續陰天,由常規熱源提供熱水熱量需求。

太陽能循環系統采用開式-排空-溫差強制循環系統。天氣晴好的情況下,白天優先利用太陽能供暖,低谷電時段開啟電加熱供熱并為水箱蓄熱。

儲熱水箱內置換熱器,利用自來水壓力頂水使用熱水,同時保證生活用水水質。

(1)集熱溫差循環控制

太陽能循環系統采用溫差強制循環,即當太陽能集熱器最高點溫度T1與采暖水箱水溫T2的差值高于設定溫度△T1,即T1-T2≥△T1(5-10℃),啟動太陽能集熱循環泵P1;當T1-T2≤△T2(1-4℃)時,停止太陽能集熱循環泵P1,即溫差強制循環。

(2)輔助電加熱控制

冬季,當太陽能滿足不了使用的需求,則采用輔助電加熱裝置。輔助電加熱控制啟用定時加熱,低谷電時段開啟蓄熱水箱內電加熱為系統供熱和水箱蓄熱。

春夏秋,晴天,太陽能系統提供全部熱水需求熱量,連續陰天,由電加熱提供熱水熱量需求。

(3)室溫控制

根據室溫要求,控制器自動啟停采暖循環泵,保證采暖舒適度。室溫可以分時段和運行模式人工設定,也可以利用與云監控平臺連接,利用手機app控制或平臺智能控制,從而實現智能化和行為節能。

設有“自動模式/節能模式/上班模式”三種模式取暖工作方式供用戶選擇。以下為散熱器或風盤末端的控制策略,對于低溫地板輻射采暖末端,應減小溫度調節范圍。

①自動模式:打開開關,在水箱溫度大于等于40℃時;當實際室內環境溫度低于設置環境溫度2℃時,啟動循環泵持續運行;當實際室內環境溫度大于等于設置環境溫度時,循環泵停止運行。如果水箱溫度低于40℃時禁止循環泵運行。

②節能模式:在打開開關時,當水箱溫度大于等于40℃時,室內環境溫度低于時段規定值1度時,循環泵啟動運行 ,高于時段規定值1℃時停止運行。

③上班族模式:與節能模式的工作方式相同,循環泵按下列的上班模式的“時段溫度—環境溫度”表所列的狀態工作。

④防凍功能:只要電源有電,并且處于關機狀態,只要室內環境溫度≤2℃時,水泵運行,當室內環境溫度≥7℃時,循環泵運行停止,如果水箱溫度低于8℃時開始加熱,升到12℃時停止加熱。

(4)采暖供水溫度控制

為了實現不同采暖系統末端和室外環境變化,系統設置溫度控制單元調節供水溫度。末端為散熱器時,供水溫度初始設定溫度為55℃;風機盤管時,設定為50℃;地暖時,設定為45℃。供水溫度可根據建筑保溫情況及室外環境溫度在35-70℃范圍內調節。

(5)云監控平臺遠程監控(可選配)

控制器帶有485通訊接口,可以與云監控平臺連接,利用手機app人工開關機、設定控制參數。在運行一段時間后,可以根據用戶需求情況并結合環境溫度變化,智能優化控制參數,設置合理蓄熱量,從而實現智能化,節能運行

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