1、太阳能热水工程在办公楼上的应用分析

(1)项目概况。

某办公楼建筑面积为3000m²，地上3层结构，楼顶标高为10.2m，四周女儿墙高度1m，朝向正南。其中职工浴池的热水供应采用了以太阳能为主要能源、电作为辅助能源的太阳能集热系统。

(2)热水用水情况、用水设计指标及气象资料。

职工浴池：浴池在1楼，共有淋浴喷头66个，其中男浴室42个，女浴室24个。分两班定时开放。白班开放时间为17：00~18：00；夜班开放时间为23：00~00：30。白班洗浴人数450人，夜班洗浴人数400人，共有850人，用水温度42℃。设计日用水量60t。

(3)设计指标。

以年辐照量为设计基准，在太阳能集热器15°倾斜面辐照量不小于14.3MJ/m²、太阳能保证率为0.26的情况下，每天提供60t温度为40℃的热水(温升25℃)，不足部分由电锅炉提供(太阳能不足时)。

淋浴系统供水泵设变频调节，在开始时间内随末端用水的有无水泵自动启停，随用水量大小变化进行流量、扬程自动调节。在集热、洗浴过程中太阳能集热系统、热量交换、恒温恒温、水泵启停、淋浴系统等自动控制，实现无人值守。

(4)当地气象资料

地理位置：齐齐哈尔，北纬47°20′，东经123°58′；基础水温：10℃。

2.太阳能集热系统

(1)集热系统组成

太阳能热水工程主要由太阳能集热器、储热水箱、辅助热源、循环管道、自动控制五部分组成。

本方案以年辐照量为设计基准：热水系统安装61组JPH-50TT18-00°型三高集热站，总集热面积为463.6m²，在太阳能集热器15°倾斜面辐照量不小于14.3MJ/m²，太阳能保证率为0.26的情况下，每天能提供60温度为40℃的热水(温升25℃)。

2)集热系统工作原理及运行方式

1)工作原理。

本系统采用定温分区进水和温差物控制循环及定温管道循环三种结合的运行方式，系统全自动运行。晴好天气充分利用太阳能，阴雨天气或光照不足时，使用辅助加热。

运行方式有定温分区进水、温差控制集热循环、定温管道循环。①定温分区进水：采用定温分区供水，是考虑不采用可以自动控制的辅助热源情况下，最大限度使用热水。把水水位探头分成若干区域，先定温上水到指定高度，冷水从水箱经太阳能集热器循环后回到水箱内水的温度提升。当温度达到55℃时，自动上冷水至一分段区高度，这样水箱内水温一般不会低于45℃；当温度低于45℃时自动停止上水；当水位至设定满水位时，无条件停止上水。这一方式可以保证水箱内的热水在满足用户需求时最大限度使用热水。②温差控制集热循环：水箱水至设定水位后，当太阳能集热器中的水温与水箱中的水温温差升至设定值时，启动循环泵，把太阳能集热器中的高温水和水箱中的低温水循环，从而使整个水箱中的水温升高。当两者温差8℃，热水循环泵自动启动，当两者温差低于5℃，循环泵自动停③定温管道循环：在用水管道底部设置一温度探头，另增加一循环泵，当管道内水温低于纂设定值时，自动启动管道循环泵，使管道内的水温提高，以保证用户一打开水龙头就是热水；当水温高于某一设定值，停止管道内水循环。

2)辅助加热。

①自动监测水温：阴雨天气或光照不足水箱水温低于设定值45℃时，控制系统自动打开辅助热源，水温达到设定温度时，辅助热源自动关闭。②自动监测水位：当洗浴人数较多，用水量过大，水箱水位降到20%时，进水电磁阀自动打开，向水箱注入自来水，同时启动辅助热源，水温升到设定温度时自动关闭，从而保证及时供应热水。

(3)太阳能集热系统功能及特点。

1)高效节能、成本低廉、控制先进、智能运行。

太阳能利用率高，反复利用太阳能较小幅度地提高少量水的水温，比一般方式产热快，最大可能地利用太阳能可节约能源75%以上，使运行成本大大降低，智能化控制，日常运行费用低。采用先进的智能化控制系统，整个太阳能集热系统安全可靠，基本无需维护。

2)安全可靠、没有危险、绿色环保、没有污染。

系统设备仅需220V电源，没有常规能源所存在的易燃易爆、中毒、短路、触电等危险，整个系统安全可靠。系统能源供给几乎全部来自太阳能，而太阳能为绿色能源，系统在制热水的过程中没有粉尘悬浮微粒的污染，也没有废渣、废水的产生，更没有硫化物、氮化物、CO和CO²的排放，避免了矿物燃料对环境的污染，利国利民。

3、项目建设和运行情况

该太阳能集热系统项目总投资为100万元，投运以来，满足了办公楼职工浴池热水的两班正常供应。阴雨天气或光照不足等况下，该系统自动运行电辅助热源，设备运行正常，达到了设计要求。

(1)社会效益分析

一个60t的太阳能热水系统每年可节约：标准煤121.4t，减少CO²排放202t；15年累计可节约标准煤1821，减少CO²排放3030t。

(2)太阳能热水系统与各类常规能源锅炉社会效益对比，见下表。

4.小结

办公楼太阳能洗浴热水供应系统投用后，设备运行正常，达到了设计要求，满足了办公楼洗浴热水的正常供应。

太阳能热水集中供应系统在企业公用浴池供应方面是值得大力推广的。尤其在社会效益方面，随着常规能源价格的不断上涨和国家的能源政策逐渐向可再生能源的倾斜，必将全面提高太阳能的利用率，发挥其巨大的经济效益。