賓館/酒店太陽能熱水工程系統(tǒng)解決方案

　　對于賓館/酒店來說，全天24小時供應(yīng)熱水是絕大多數(shù)賓館/酒店對熱水供應(yīng)的基本要求，賓館/酒店為了降低洗浴熱水的成本和費用，紛紛安裝了太陽熱水系統(tǒng)，既解決了環(huán)保問題，又降低了洗浴熱水的運行成本，收到了很好的效果。

　　一、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)實例分析

　　1、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)——實例概況

　　宜昌國際大酒店(以下簡稱“酒店”)位于湖北省宜昌市沿江大道125號，是由湖北省武漢鐵路局投資興建的旅游涉外酒店，于1998 年4月18日正式營業(yè)。酒店是既有建筑，建筑面積39700m2，框架結(jié)構(gòu)地上32層，地下2層，高度102m，如下圖所示。

　　該系統(tǒng)采用太陽能集中供熱系統(tǒng)+蒸汽鍋爐輔助加熱方式，太陽能集熱面積228m2，日供熱水15.6t，實現(xiàn)24h供應(yīng)熱水。

　　2、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)——集熱系統(tǒng)設(shè)計

　　2.1 太陽能熱水工程——設(shè)計規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)

　　GB/T 17581-2007真空管太陽能集熱器;GB/T18712-2002太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范;GB 50015-2003建筑給水排水設(shè)計規(guī)范;GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。

　　2.2 太陽能熱水工程——設(shè)計參數(shù)

　　2.2.1 宜昌市日照和用水情況

　　宜昌年平均日太陽輻照量JT=10900kJ/m2·d，年太陽輻照量：30°傾角表面4350MJ/m2;年日照時數(shù);1616.5h;年平均溫度：16.5℃;年平均日太陽輻照量：30°傾角表面10.9MJ/m2;自來水溫度：15℃;生活熱水溫度溫度平均為：55℃;日均用熱水量Qr：120L/(床·d)。

　　2.3 太陽能熱水工程——熱水負(fù)荷計算

　　國際大酒店共有客房130間，采用全日制供熱水方式，按酒店熱水定額120L/(人·d)，設(shè)每間每天120t熱水，整個酒店每天約需熱水16t，表1所示酒店的熱水小時變化系數(shù)Kh值。

　　日用熱水量Qw = Qr·m = 120×130 = 15600L/d≈16t/d

　　2.4 太陽能熱水工程——太陽能集熱器面積計算

　　2.4.1 太陽能集熱器面積

　　2.4.2 集熱器模塊設(shè)計

　　系統(tǒng)采用真空管集熱器，由于酒店屋面設(shè)施較多，可利用面積較小，最大限度利用屋面空間后，共設(shè)計安裝集熱器44組。選用公司自有品牌中南陽光集熱器，規(guī)格為D58×1600×50熱器每組集熱面積為6.7m2，總面積為294.8m2，滿足使用要求。

　　3、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)——輔助熱源設(shè)計配置

　　本項目輔助加熱設(shè)備，考慮到酒店也需要蒸汽，選用蒸汽鍋爐為輔助加熱;用量按太陽能最不利情況考慮，系統(tǒng)日供熱水15600L。

　　3.1 太陽能熱水工程——蒸汽耗量計算

　　以蒸汽為熱媒的水加熱器設(shè)備，蒸汽耗量按下式計算：

　　式中：G———蒸汽耗量，kg/h;Qh———輔助加熱量,W 取3690860 單位;k———熱媒管道熱損失附加系數(shù)是1.05;im———飽和蒸汽的熱焓(kJ/kg)，見表2;——凝結(jié)水的焓，kJ/kg，取4.187kJ/kg。

　　3.2 太陽能熱水工程——輔助加熱設(shè)備選型

　　選用1臺蒸汽鍋爐，主要參數(shù)如表3：

　　由以上可知，G蒸汽耗量=5102kg/h，所選蒸汽鍋爐的額定蒸汽發(fā)熱量=6000kg/h，完全滿足熱水供應(yīng)需要。

　　4、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)——技術(shù)經(jīng)驗闡述

　　4.1 太陽能熱水工程——集熱器布局

　　由于考慮到酒店屋面呈圓形，屋面有消防水箱，頂層周圍有廣告牌，屋面中央有酒店避雷系統(tǒng)。公司進行了詳細(xì)勘察測算后，集熱器采用矩陣均布，支管補程，達到同程設(shè)計水力均衡。提高集熱器支架高度，不影響外觀的同時，達到最大布局。如圖2所示。

　　圖2集熱器布局一角

　　4.2 太陽能熱水工程——蒸汽管道設(shè)計

　　蒸汽鍋爐設(shè)在底層設(shè)備間，需要把蒸汽引到屋面水箱對水箱進行加熱，具有技術(shù)難度大、安全要求高的特點。除了常規(guī)低壓蒸汽管道技術(shù)外，還產(chǎn)生新的問題，主要是：啟閉時造成虹吸、水箱通汽加熱時產(chǎn)生噪聲。在蒸汽管道屋面標(biāo)高高于水箱段增加單向通氣孔，通蒸汽時關(guān)閉，停止時自動開啟。通氣孔與大氣聯(lián)通，避免了虹吸;管道通向水箱底部，經(jīng)水箱水冷卻部分水蒸氣，減少噪聲，在蒸汽管道末端安裝一個類式分水器的裝置，徹底解除噪聲問題，如圖3所示：

　　圖3通氣孔圖

　　4.3 太陽能熱水工程——水箱基礎(chǔ)設(shè)計

　　該工程為已建工程，水箱需安裝于屋面，這里存在載荷安全問題。首先現(xiàn)場勘查，確定工程屋面下有承重梁;咨詢原設(shè)計單位，需要加固承重梁來滿足水箱載荷;對水箱承重梁進行加固，增大水箱底面積，減小水箱高度，滿足載荷需求。

　　5、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)——經(jīng)濟效益對比分析

　　電加熱熱水因初期投資較低，安裝、使用較為方便，目前使用較為廣泛。按每天需m=15600L 熱水用量，應(yīng)采用120L 電熱水器130臺。

　　太陽能+電輔助系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)投資經(jīng)濟效益分析，如表4：

　　表4電加熱系統(tǒng)與太陽能系統(tǒng)經(jīng)濟效益分析(以m=15.6t 水，溫升40益計算)

　　根據(jù)以上對比分析可知，太陽能+電輔助加熱系統(tǒng)雖然初投資比常規(guī)電加熱系統(tǒng)多7.5萬元，但每年節(jié)省費用17萬多元。太陽能+電輔助加熱系統(tǒng)在初期多出的投資可以0.5年內(nèi)收回。

　　6、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)——環(huán)境影響分析

　　太陽能熱水系統(tǒng)的環(huán)保效益體現(xiàn)在因節(jié)省常規(guī)能源而減少了污染物的排放，主要指標(biāo)為CO2的減排量。

　　該系統(tǒng)年太陽能提供熱量142486kW·h，相當(dāng)于512949MJ(1kW·h=3.6MJ)。

　　標(biāo)準(zhǔn)煤的定義是：凡是能產(chǎn)生29.308MJ的熱量(低位)的任何數(shù)量的燃料折合為1kg 標(biāo)準(zhǔn)煤。(注：1t 標(biāo)煤燃燒排放2.47tCO2)

　　則該系統(tǒng)全年省標(biāo)煤=512949÷29.308÷1000÷17.5噸

　　全年CO2減排量Q=17.5×2.47=43.2t

　　因此，本項目所采用的太陽能熱水系統(tǒng)全年可減排CO243.2t。

　　7、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)——總結(jié)結(jié)論

　　對于已建建筑利用太陽能工程時，需對建筑進行詳細(xì)勘察，做到太陽能工程，安全、節(jié)能、與建筑相結(jié)合。蒸汽鍋爐是酒店用熱的傳統(tǒng)熱源方式，采用蒸汽直接加熱方式生產(chǎn)熱水的優(yōu)點有加熱迅速，熱水產(chǎn)量高，加熱設(shè)備較為簡單，制作成本低。酒店用品清洗時需蒸汽，蒸汽鍋爐在酒店有著不可替代的作用。該項目如何使太陽能新型能源與蒸汽鍋爐安全、有效的結(jié)合提供了可借鑒經(jīng)驗。

　　二、賓館/酒店太陽能熱水工程系統(tǒng)設(shè)計說明及注意事項

　　對于賓館/酒店來說，全天24小時供應(yīng)熱水是絕大多數(shù)賓館/酒店對熱水供應(yīng)的基本要求，賓館/酒店為了降低洗浴熱水的成本和費用，紛紛安裝了太陽熱水系統(tǒng)，既解決了環(huán)保問題，又降低了洗浴熱水的運行成本，收到了很好的效果。因此，賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)的設(shè)計主要是如何才能實現(xiàn)這一基本要求，并考慮系統(tǒng)的可靠、合理、方便、安全等因素。

　　(一)、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)設(shè)計思路

　　太陽能的優(yōu)點在于環(huán)保、可免費使用;但其缺點恰恰是每天的太陽輻射具有不確定性。晴天時可以達到20，000KJ/d•M2;陰雨天時，不足晴天時的20%;另外，季節(jié)變化，太陽輻射量也有較大的變化。因此，僅靠太陽能來滿足全天24小時供應(yīng)熱水是不現(xiàn)實的。通常的做法是采用太陽能與藍冠空氣能熱泵熱水器聯(lián)合供應(yīng)熱水的方法，優(yōu)先利用太陽能產(chǎn)生的熱水，當(dāng)太陽能不足時，熱水全智能系統(tǒng)啟動空氣能熱泵進行輔助加熱。這種設(shè)計方案達到了既利用了太陽能源，又實現(xiàn)了賓館全天24小時洗浴熱水的要求。實實在在的為賓館老板省錢。

　　(二)、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)輔助能源的選擇

　　從理論上講，任何一種能源都可以作為太陽能的輔助能源。但是，由于太陽能具有不確定性的缺點，因此，應(yīng)選擇可靠、隨用隨有的能源作為太陽能的輔助能源。目前，太陽能常用的輔助能源形式主要有燃?xì)�、電加熱、暖氣換熱等。燃?xì)狻㈦娂訜岫季哂锌煽�、隨用隨有的優(yōu)點。在有燃?xì)獾牡胤�，如果不考慮初始成本的話，應(yīng)盡量選用燃?xì)庾鳛檩o助能源，沒有燃?xì)獾牡胤剑瑒t選用電加熱作為輔助能源。如果，其所在的地區(qū)有采暖設(shè)施，同時選用暖氣換熱作為太陽能的第二輔助能源，可以有效的降低冬季電輔助加熱運行費用過高的問題。

　　(三)、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)集熱器類型的選型

　　目前國內(nèi)使用的太陽集熱器主要有平板集熱器、真空管集熱器、熱管和U形管集熱器。平板集熱器可承壓運行，且運行可靠，但一般只在春、夏、秋三季使用，冬季使用時，需做防凍處理(系統(tǒng)充防凍液或其他防凍措施);真空管集熱器在零下25℃條件下，仍可產(chǎn)生熱水，可一年四季使用，且冬季利用太陽能的效率最高，是目前普遍使用的產(chǎn)品，但存在會發(fā)生真空管破碎漏水的可能;熱管集熱器可在零下50℃條件下使用，但其冷凝端(加熱端)表面積僅是真空管的百分之一，易結(jié)水垢，換熱效果不如真空管，適合在北方高寒地區(qū)使用。

　　上述產(chǎn)品各有其優(yōu)缺點，應(yīng)根據(jù)賓館的具體情況選擇合適的太陽集熱器類型。 有人推薦太陽能熱水器串聯(lián)工程，但其結(jié)構(gòu)簡單，適合家庭或小面積工程使用。存在需每天人工上水和上滿水后關(guān)閥門的問題;不同熱水器之間存在上水不平衡問題;與一個大水箱相比，多個小水箱并串聯(lián)，造成單位熱水容量的散熱表面積大，水箱散熱損失增大等問題;不便于安裝輔助加熱，如果分散安裝輔助加熱，控溫不方便，且安全措施不易保證;目前一些廠家雖推出了一些控制器，但實際應(yīng)用中仍存在不可靠，易出現(xiàn)故障等問題。總之，家用太陽熱水器是為一家一戶設(shè)計的產(chǎn)品，用于大面積太陽熱水系統(tǒng)，存在諸多的缺點和不便。 工程用集熱器沒有儲熱水箱，可根據(jù)現(xiàn)場情況任意串并聯(lián)，系統(tǒng)運行便于控制，易于配置輔助加熱系統(tǒng)，使用管理比較方便。因此，最好應(yīng)選用工程用太陽集熱器。

　　(四)、賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)設(shè)計主要應(yīng)考慮的問題

　　1、太陽熱水系統(tǒng)運行方式的合理性、先進性、可靠性。對于賓館使用的太陽熱水系統(tǒng)，一般應(yīng)設(shè)計成直流定溫與溫差循環(huán)相結(jié)合的運行方式，當(dāng)儲熱水箱水位不滿時，系統(tǒng)采用直流定溫方式運行;當(dāng)儲熱水箱達到滿水位滿時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)入溫差循環(huán)，通過提升儲熱水箱的熱水溫度，來儲存太陽集熱器得到的熱能。

　　2、優(yōu)先利用太陽能源，當(dāng)太陽能不足時，再利用輔助能源補充加熱熱水。賓館的用熱水量隨用熱水人數(shù)的變化而變化，如何達到既充分利用了太陽能產(chǎn)生的熱水，又及時補充由于太陽能產(chǎn)熱水不足造成的熱水短缺，是設(shè)計時應(yīng)特別注意的問題。過分地利用輔助能源產(chǎn)生熱水，會造成熱水費用的增加和太陽能產(chǎn)熱水的浪費;輔助能源補充不及時，又會造成熱水短缺，無法實現(xiàn)全天24小時供熱水。由于太陽輻射量變化的無規(guī)律性，賓館用水量的不確定性，這些都直接影響輔助加熱時間的長短。這種變化，可以通過智能控制器來檢測、判斷、確定何時啟動和停止輔助加熱，達到優(yōu)先利用太陽能源，當(dāng)太陽能不足時，再利用輔助能源補充熱水的目的。

　　3、控制系統(tǒng)的全自動化、智能化、先進性、可靠性。太陽熱水系統(tǒng)的控制除了上面提到的定溫控制，溫差循環(huán)控制，輔助加熱智能控制外，還需考慮防凍控制，遠程監(jiān)控等。目前，智能控制的方法很多，但控制器的功能以及智能化程度差別很大。應(yīng)用PLC可編程控制器，為實現(xiàn)太陽能控制系統(tǒng)的自動化智能化帶來了極大的方便和可能，并提高了控制系統(tǒng)的可靠性。

　　4、太陽能系統(tǒng)與建筑物的協(xié)調(diào)性、方便性。對于太陽集熱器與儲熱水箱的擺放位置和擺放方式，除了要考慮是否有利于太陽能采光、系統(tǒng)循環(huán)、管路布局、日常維護等因素外，還應(yīng)考慮是否與所處的建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)。太陽熱水系統(tǒng)至少應(yīng)做到不破壞建筑的整體風(fēng)格。

　　5、工程系統(tǒng)的經(jīng)濟性。太陽集熱器的種類不同，其特點也不同，各有其適應(yīng)的范圍。因此，應(yīng)根據(jù)其特點來加以選擇。并非最貴的就是最好的。關(guān)鍵要看其用途。

　　賓館/酒店太陽熱水工程系統(tǒng)方案設(shè)計圖紙

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