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            太陽能空氣能熱水工程的原理

            2020-06-28 10:45:48

              太陽能空氣能熱水工程

                1工程概況:
                改工廠食堂及倒班樓熱水工程位于福建福州,該工程為屋頂熱水系統,樓體建筑為六層,每棟設計日用熱水量達30m3,其中食堂供水由男生宿舍樓水箱供應,供水需多時段供水,系統擬采用太陽能  輔助加熱(由于食堂每日蒸汽鍋爐有多余熱量無處使用,為充分利用熱源及減少初投資,該項目輔助熱源由蒸汽鍋爐輔助和空氣源熱泵組成)的中央熱水系統。
                2系統原理:
                2.1補水工作原理系統采用定時定水位補水方式補水
                在設定時間內,水位低于設定水位下限時,冷水電動閥打開補水,補水至設定水位上限時,冷水電動閥停止補水;當水位再次下降至低于水位下限時,冷水電動閥再次打開補水。
                2.2太陽能循環工作原理
                在集熱器排空溫度控制器無輸出情況下,當T1-T2≥設定溫差上限時,集熱循環泵啟動,當T1-T2降低至設定溫差下限時,集熱循環泵停止。
                2.3輔助加熱工作原理
                為保障熱水系統穩定供應熱水,系統設輔助加熱設備,在太陽能正常工作加熱情況下系統優先利用太陽能加熱。系統設隨機檢測裝置,當太陽能不能加熱或在設定時間內,當水箱水溫T3≤設定溫度下限時,蒸汽高溫電動閥啟動工作,至T3≥設定溫度上限時蒸汽高溫電動閥關閉。在設定時間內,當T6≤設定溫度下限時空氣源熱泵啟動工作,至T6≥設定溫度時停止。
                2.4宿舍樓加壓供/ 回水工作原理
                在設定時間內,供水泵自動啟動加壓供水,以確保各用水終端有足夠的水壓,為穩定供水終端供水溫度,系統設回水電磁閥,在供水時間內,當回水管末端溫度T4≤設定溫度下限時,回水電磁閥自動打開,管道內的冷水回流至水箱內重新加熱,熱水自動補充到管道內,當T4≥設定溫度上限時,回水電磁閥自動關閉,停止回水。
                 2.5食堂供/回水工作原理
                系統供水采用落差壓力供水,由于食堂與男生宿舍樓頂水箱落差較大,能滿足低區用水端水壓。為確保低區供水終端供水溫度,系統低區設回水泵,當低區回水管末端溫度T4'≤設定溫度下限時,回水泵啟動工作,管道內的冷水回流至水箱內重新加熱,熱水自動補充到管道內,當T4'≥設定溫度上限時,回水泵停止工作,停止回水。
                 2.6集熱器防凍工作原理
                當集熱器組入口處溫度T5≤排空溫度下限(一般5℃)時,隔離電動閥關閉,排空電動閥打開,集熱器組內的水利用集熱器安裝坡度自流排空;當集熱器排空電動閥處溫度T5≥設定排空溫度上限(一般7℃)時,排空電動閥關閉,隔離電動閥打開,太陽能循環系統恢復工作狀態。
                 2.7缺水保護
                為防止水泵空轉、加熱設備干燒,當保溫水箱水位低于設備工作低水位下限時,加壓供水泵、熱泵、熱泵循環泵、集熱循環泵停止工作,系統強制啟動補水至設定低水位上限,所有保護設備恢復正常工作狀態。
                 2.8所有水泵、熱泵、電磁(動)閥具備手動、自動啟動工作功能系統所有溫度、定時、延時控制均可以根據使用情況進行調整。
                 3系統設計
                 3.1直接系統的集熱器面積的確定
                為充分利用發揮太陽能集熱器作用,太陽能集熱器面積按日平均供熱負荷設計,根據有關資料,長沙為太陽能資源四類地區,本方案太陽能吸收率 率按 0.4 設計。
                直接系統需要集熱面積計算公式:
            經計算,該項目共需要集熱面積814m2,根據屋面實際情況,該項目兩套系統總共安裝集熱器394塊,共788m2。
                3.2輔助加熱功率計算及選型
                由于太陽能是一種不穩定的熱源,受當地天氣因素的影響很大,陰雨天則幾乎不能利用;所以,為確保熱水系統供水的連續性及穩定性,必須和其他能源的水加熱設備聯合使用,才能達成穩定的熱水供應。該項目太陽能系統采用空氣源熱泵及蒸汽輔助加熱,陰雨天太陽能不足時保障熱水供應。空氣源熱泵及蒸汽輔助加熱按日供熱負荷長時設計。
                3.2.1日供熱負荷為:
                太陽能空氣能熱水工程
                3.2.2蒸汽鍋爐提供的熱量
                根據甲方提供的數據,蒸汽鍋爐每天可提供給熱水系統的熱量約為300kW,即1080000kJ。
                3.2.3熱泵需提供的熱量
                除去蒸汽鍋爐提供的熱量,空氣源熱泵機組需要提供的熱量為:
                3440kW-300kW=3140kW
                按機組每天加熱時間至多12h 計算,結合實際要求,該工程選用制熱量為45kW的空氣源熱泵6 臺。
                3.3減震降噪
                考慮到空氣源熱泵及水泵等動力設備安裝在宿舍樓屋頂,為大限度降低熱水設備噪音對宿舍樓的影響,該工程主要從兩個方面進行控制:
                1. 聲源控制:所有設備均選用低噪音設備,降低噪聲源;
                2. 傳播途徑控制:所有動力設備與水管的連接均設置橡膠軟接頭;
            所有動力設備與地面(或基礎)接觸處均采用減震器進行隔振。
            由上面的數據可見,采用太陽能空氣能熱水工程節能減排效益十分明顯。如今所面臨著能源緊缺的情況下,不僅節約了能源和費用,同時為環保事業做出貢獻,響應了政府提倡的節能與環保政策,真正達到社會利益和企業利益雙贏的目的。

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