大型住宅小区利用太阳能集中供热水工程.docVIP

项目可行性研究报告 项目名称：大型住宅小区太阳能热水工程（该项目建筑面积达90万m2） 领 域：新能源、环保与节能 申报单位： 起 草 人：高毛红（山东桑乐太阳能有限公司,山东省能源研究） 申报时间：2005.7 一、立项的背景和意义： 面对能源危机和环境问题，国家对可再生能源的利用高度重视。《中华人民共和国可再生能源法》已由中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议于２００５年２月２８日通过，自２００６年１月１日起施行。 图1 太阳热水工程原理、供热水及其控制系统 工作原理： U型真空管集热器吸热后使其联管内水温升高，当达到设定水温时，电磁阀1打开，自来水将集热器内的热水推进蓄热水箱，当定温点水温降低后，电磁阀自动关闭，当光照继续加热集热器内水温达到设定温度后，电磁阀1又自动打开，这样反复加热脉冲式送水，如果集热器和水箱匹配，光照结束后，水箱内充满所要热水。如果水箱提前充满（有剩余热水），系统自动进入温差循环状态。定温电变成高温点，水箱内是低温点。通过循环泵与蓄热水箱循环使蓄热水箱温度继续升高。辅助热源（预定天然气锅炉）在太阳能量不足时工作，作为太阳能的补充，同样实行定温直流方式，系统全自动运行。有情况变化，电脑芯片的程序也随之变化按已定程序工作适应变化。变频控制系统通过变频器控制水泵给各终端供水，终端供水水压恒定，而且使供水管路中存水与蓄热水箱之间定温循环，实现出水即热。PLC可编程控制系统利用传感系统采集现场数据，并对数据进行分析和处理，触摸屏人机界面对系统参数进行设置，控制泵阀和电加热等执行器件的工作，使整个系统可靠运转。PLC可把系统数据通过远程通信传送给工业控制计算机，通过工业控制计算机可对系统进行远程监控。 ①、集热器 系统采用U形管─真空管集热器,集热器单体采用模块化制作，太阳能集热器阵列采用集热器模块化组合。 U形管─真空管集热器是在全玻璃真空管中插入弯成U形的金属管，在U形管和玻璃真空管之间有与二者紧密接触的金属翅片，进行热量传导。此集热器为我公司研制的新型产品，除具全玻璃真空管集热器的优点外，集热器可在承压下运行，更适合较复杂的运行状态，更适合安装现场的变化要求，可更好的优化系统，该集热器已通过德国国家实验室ISFH测试。 ②、变频控制供水系统 变频控制系统通过变频器控制水泵给各终端供水，使终端供水水压恒定，而且实现出水即热。原理如下： 通过远传压力表传递压力给变频器，变频器控制热水循环泵使整个供水管路恒压，解决了太阳能供水水压不足的缺陷。 为实现供水出水即热，避免管道冷水的影响，在供水管路放置温度传感器检测供水管路温度，当温度低于系统设定温度时，打开电磁阀，这样远程压力表、变频热水循环泵和蓄热水箱组成一个回路，变频泵使管路冷水与蓄热水箱热水循环，直到管道温度高于系统设定温度时电磁阀关闭循环停止，这样实现了整个系统供水的出水即热。 图2 变频控制供水系统 ③、传感系统 控制系统设置了多个温度传感器、水位传感器等对系统运行情况进行检测，为了对系统自身进行自我测试和自我优化，在系统集热器周围安装了太阳辐射仪，太阳辐射仪可以对太阳能辐射能量进行检测，可以与系统的运行情况形成对照表，测试整个系统的运行效果和热性能。 PLC可编程控制系统和触摸屏人机界面 PLC可编程控制系统是整个系统的大脑，控制整个系统的运行。 （1）集热器和蓄热水箱通过循环泵换热，通过太阳能辐射能量和温差双重控制循环泵，提高系统热性能。 太阳能辐射能量通过太阳辐照仪检测，当单位太阳能辐射能量达到一定值时泵运行，低于一定值时泵停止。 检测集热器高温点温度T1和循环泵入口处温度T2，当T1-T2≥△T1时泵运行，当T1-T2△T2时泵停止。 （2）蓄热水箱与电热水箱的循环控制和电热预约控制。系统根据使用要求设定好每天的用水时间、用水量等用水要求，PLC根据此要求对系统进行模糊控制，当太阳能量不能满足使用要求时，可自动开启辅助电加热系统进行补充。系统检测电加热水箱的水温T3，通过此温度控制蓄热水箱与电热水箱的循环。 T3≥TP时电加热关闭，泵运行；T3TP-5℃时，泵关闭，电辅助加热运行。依次循环，直至达到使用要求。TP为系统设定热水温度。 （3）太阳能系统管道的防冻控制。在我国北方地区，在寒冷季节太阳能循环管道容易冻堵，系统采用自限温电伴热带敷设预热管道或管道循环防止冻堵。系统检测管道最低温度T4，当T44℃时电伴热带或管道循环启动，当T4≥10℃时电伴热带或管道循环关闭，实现防冻的自动控制。 触摸屏与PLC通过数据线进行通信，通过操作触摸屏对系统进行控制。触摸屏使人机界面更友好，操作更方便。 ④、远程监控系统 PLC可与工控计算机之间进行远程通信，通过工控计算机可远程监控系统的运行。通信方式分有线和无线两种方式： （1）有