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1、太阳能采暖在工业厂房的应用由于气候条件的限制,我国北方地区大部分工业厂房在冬季都需要采暖,而采暖费用在企业成本中是一笔不小支出,普遍存在着能耗高、成本高的问题。因此,根据实际情况采用最佳的采暖方式,减少工业厂房采暖能耗,降低采暖成本刻不容缓,太阳能作为一种可再生的清洁能源,近年来在采暖中的利用受到关注。我国属于太阳能资源丰富的国家之一,全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时,辐射总量高于5000MJ/(m2•a)。北方采暖地区,大多数地区处于太阳能资源丰富区,为太阳能采暖提供了可能。本文以天津福臻工业装备有限公司研发基地二期工程2#车间太阳能采暖项目为例,该项目以太阳能为
2、主,低谷电为辅进行采暖实现建筑节能,为高大空间工业厂房推广太阳能采暖提供依据。1项目概况天津福臻工业装备有限公司研发基地二期工程2#车间位于津南(双港)工业开发区。该车间建筑面积为3721.27m2。车间建筑为一层钢结构,建筑高度9.3米。外墙标高1.2m以下采用240mm(局部370mm)厚页岩砖,标高1.2m以上采用双层彩钢板内夹100mm厚玻璃棉(局部370mm厚页岩砖)。本项目原拟采用市政供暖,鉴于市政供暖接口费投资过大,现采用太阳能+低谷电蓄热采暖进行采暖。系统末端选用风机盘管。2系统运行原理及控制方式本项目分为两套太阳能系统,南屋面一套太阳能系统,北屋面一套太阳能系统,系统采用太阳
3、能短期蓄热+低谷电辅助加热方式进行采暖。太阳能系统控制:南坡北坡太阳能系统均采用温差循环方式自动运行,加热水箱中的水。当太阳能系统管路温度低于4度时,太阳能循环泵启动,系统开始循环防冻。采暖控制:1正常采暖模式:辅助加热在低谷电时段按需启动(深冬期间使用该模式)。在低谷电时段,当水箱温度低于设定温度时,电锅炉启动。当水箱温度高于设定温度,电锅炉停止运行。2假日模式:辅助加热在低谷电时段仅仅保证系统的防冻(假日停工、停产阶段使用该模式)。3无辅助加热采暖模式(刚入冬或冬季结束期间使用该模式)。防冻控制:采用循环防冻的方式防冻。详见系统原理图(图1)。3系统参数及配置4系统设计特点1太阳能集热器设
4、计由于本项目屋面面积有限,为保证屋面最大化安装太阳能且能均匀承重,本项目集热器均匀布置在南北两面坡屋面上(图2),并按南坡、北坡的区域分别为一套独立的太阳能运行系统,互不影响。2风机盘管的设计该车间为高大空间厂房,且操作面均在3m以下。为保证操作面温度,本项目采用下吹安装风机盘管(图3),来保证车间的温度,有效避免了车间下部操作面温度低,上部无人区域温度较高的情况,实现了热量的最大化利用。3辅助热源的设计该项目采用了电锅炉辅助加热,并利用蓄热的方式,有效利用了低谷电。从而大大降低了系统辅助热源的费用。同时,根据车间的生产模式及当地的气象特点,创造性的采用了入冬模式、深冬模式和假日模式多模式控制
5、。最大限度的降低了系统的运行费用。4防冻系统设计鉴于该项目的围护材料彩钢板内填物易燃的特点,太阳能系统摒弃了传统的伴热带防冻的设计。整个系统采用局部小循环、大循环等多种循环方式进行防冻。确保安全的同时,保证了系统的正常运行。5.系统经济效益分析1系统运行状况及运行费用2系统年节约费用系统采用市政供暖年供暖费用为:80元/m2×3721.27m2=297701.6元系统年节约费用为:采用市政供暖费用-太阳能系统年运行费用=297701.6元-114135.8元=183565.8元3系统回收年限市政供暖接入费用为:60万元系统投资:90万元系统回收年限:(90万元-60万元)/18.3
6、6万元=1.64年,小于2年天津地区属于我国太阳能利用的类地区属于资源丰富区。12月份太阳辐照量12.610MJ/(m2•d)。根据天津的太阳能辐照资源,考虑太阳能的效率、热损的影响,本系统采暖期太阳能年节能量为:555036MJ。折合标煤18.9吨标煤。减排二氧化碳46.683吨,二氧化硫0.378吨,粉尘0.189吨。通过以上分析可知,高大空间厂房采用太阳能采暖是完全可行的。但需要结合厂房的类型和生产特点进行合理的设计。目前,高大空间厂房已成为工业开发区的建筑主体,大部分采用生产用热和供暖结合的方式,存在能源浪费和运行费用高的特点。作为清洁、节能的太阳能采暖系统的大力推广,必将产生巨大的经济效益和社会效益。(文/天普新能源科技有限公司 郭玉兴王亚龙 张慧丽)