陜西建筑能源專業委員會/李建平

西安秦王太陽能工程有限公司/王秦川

1工程概況

該系統為甘肅省徐煤集團百貫溝礦煤業有限公司的辦公樓、食堂、員工宿舍樓太陽能供暖工程（如圖1 所示），太陽能供暖系統位于平涼市崇信縣百貫溝礦，面積共計約70000m2，采暖形式為地輻熱采暖，本工程采用全玻璃真空管Φ47×1.5m，100000 支，輔助熱源為鍋爐，每棟樓約3000m2。該項目采用供暖專用高效集熱器供暖。系統安裝部件由太陽能供暖專用高效集熱器、儲熱水箱、計算機智能控制系統、循環系統、連接管件等部分組成。太陽能集熱器陣列如圖2所示。

2熱負荷估算

（1）中國主要城市采暖期耗熱量指標和采暖設計熱負荷指標（如表1所示）

（2）采暖熱負荷估算（如表2~表3所示）

3設計方案

3.1采暖周期確定

采暖期按11月1日至次年3月31日共計151天。

3.2系統設計簡述

本設計是太陽能采暖供熱洗澡系統。本工程按照151天采暖期間太陽能熱量滿足80%采暖供熱、電補20%的預計條件組織相關專業進行設計。

3.3采暖負荷計算

計算參照基本的氣象資料，按太陽能采暖熱量需要原則進行。

3.4太陽熱水配置

設計地區的緯度較高，考慮冬季防凍和充分利用太陽能熱量，設計采用高效率太陽能集熱器，其優點是陰雨天比普通太陽能集熱器水溫高10℃以上。按3000 平采暖面積配置58/1.8/50高效率太陽能集熱器60臺，1個3噸采暖水箱。集熱器安裝如圖3~圖4所示。

3.5電補加熱配置

按分用途、分時間、分熱量、分流量、低水溫、長循環的管理方式，最大限度使用太陽能供熱水。3000m2采暖需要計算機智能控制與電補系統3 套，每套54kW。

3.6系統組成

系統由高效太陽能集熱器、儲熱水箱、計算機智能控制系統、循環系統、連接管件等部分組成。

3.7地熱盤管采暖

嚴寒的冬季太陽能熱水器通常水溫為40℃~60℃左右，地熱盤管非常適宜低溫熱水。地熱盤管的壽命是50 年，熱效率高，散熱面積大、室溫均衡，發熱是自下而上，使用戶有腳暖、頭涼之感，提高了舒適度。比散熱器節省1/3~1/4 的熱能。

3.8散熱器采暖

如果使用散熱器采暖建議采用散熱快損耗小的銅、鋁合金或不銹鋼散熱片，采暖性能明顯優于鑄鐵散熱片。

4系統特點

1. 太陽能取暖控制（與電補）系統和國內外各種品牌真空管聯箱、真空管單機、平板太陽能、熱管太陽能等結合，可以把太陽能供暖中的太陽能利用比例大幅提高，從10%~30%大幅提高到70%以上，使太陽能供暖的經濟性能夠被廣大用戶接受。

2. 太陽能供暖控制（與電補）系統，不僅是晴天室溫或水溫能夠達到用戶要求，即使夜晚和陰雨天也能達到18℃~22℃。

3. 太陽能供暖控制（與電補）系統使用行業獨有的延時和防溫度忽高忽低的跳溫技術，使加熱體的壽命大大延長，減少了系統故障的發生，無外因破壞情況下，故障率低于1%（每100套系統冬季有不到1 套會因運輸碰撞或使用中的錯誤操作而有小故障）。

4. 既可以作為太陽能取暖的控制系統與電補系統，又可以作為太陽能與其他能源如燃氣鍋爐、燃煤鍋爐、生物質、空氣源、地源熱泵、集中供暖等結合供暖的控制系統，還可以作為電取暖加熱水來使用。

5. 系統智能化操作，為不會設定控制模式的用戶考慮，可以在安裝時給用戶設定好參數，在采暖季期間用戶不用再做任何參數設定和調整，系統會自行保持恒溫運行。

6. 電補部分集成了變頻技術與微電流應用技術，可以大量抓取電流中無法應用不予計量的微弱電子電流，可以在需要電補的夜間或陰雨天將取暖耗電降到電鍋爐、電熱膜等設備耗電量的1/2~2/3。（一般電鍋爐等需要每天加熱10~20 小時，而本系統一般陰雨天只需要加熱6~8 小時。）

7. 采用了最先進的石英晶體加熱技術，可以承受250℃以上的高溫，免除了電加熱管等產品頻繁啟動下易損問題。

8. 水箱內主要采取了高溫水抓取技術。通過對水溫分層、冷熱水混水以及取高溫水的技術，來提高太陽能熱量在整套取暖系統中的比例。水箱如圖5所示。

6運行費用效益分析（按本項目3000m2計算）

6.1 太陽能供暖系統運行費用估算

晴天或陰雨天每天平均需節能功率電補運行3小時，另外，顯示儀表循環泵耗電約為每天40kW·h，則每天系統耗電526kW·h，按電費0.5元每kW·h計算，則采暖季每天電費263元。按151天取暖計算，151天取暖約需后期電費39713元。

按西安秦王太陽能取暖比電取暖節省70%來算，則每3000平方米取暖一個取暖期可節省92664元電費。而優質太陽能供暖系統使用壽命為20年以上，每年可以比熱電供暖多使用1個月，非取暖季可以有大量熱水供應。

6.2燃油燃氣鍋爐取暖運行費用估算

按4個月取暖計算，120天取暖約需燃油或燃氣費用5000~10000元，燃油燃氣鍋爐使用壽命為6年左右需要更換。

6.3電鍋爐或電熱膜等取暖運行費用估算

按4個月取暖計算，120天取暖約需電費9000元，電鍋爐使用壽命為6年左右需要更換。

根據西安秦王太陽能供暖系統建成后初始投資和后期費用與其它熱水、供暖系統相比（包括燃煤鍋爐、集中供暖+ 熱水、太陽能熱水工程），一般在3~4年內收回成本，之后10多年都是凈收益了。