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當前位置：太陽能配鍋爐輔助加熱系統設計探討
發布時間：2017-07-31 08:48:20
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0前言
對于熱水用水要求高的地方，如酒店、賓館等，常常會使用到鍋爐。隨著科技的不斷進步，鍋爐不斷更新換代，種類多樣，有燃氣鍋爐，蒸汽鍋爐、電鍋爐等。為了更加節能環保，通常加入太陽能系統，本文以實際工程為例，簡述太陽能配燃氣鍋爐設計方法。
1工程概況
1.1項目概況
本項目位于合肥市，熱水主要用于宿舍樓、職工活動室淋浴房、廚房及辦公區洗手等日常生活熱水用水，日總用熱水量120噸。采取集中集熱、集中供熱熱水系統設計，輔助熱源為燃氣鍋爐。
1.2氣象資料
合肥地處中緯度地帶（北緯31°52'），位于江淮之間，全年氣溫冬寒夏熱，春秋溫和，屬于暖溫帶向亞熱帶的過渡帶氣候類型，為亞熱帶濕潤季風氣候。年平均氣溫15.7℃，日照2100多個小時，年緯度傾角日均輻照量為11.873MJ/m2。
2光熱系統設計
本項目巧妙采用雙水箱設計，一個為集熱水箱，一個為保溫水箱。集熱水箱作為預熱水箱，最大限度利用太陽能，提高初始水溫，從而減少鍋爐制熱量，達到節能的目的。
2.1系統原理
2.1.1集熱循環控制
太陽能熱水系統采用溫差循環控制，當溫差大于設定溫度時集熱循環泵啟動，當溫差小于設定值時則關閉。
2.1.2輔助加熱控制
當保溫水箱水溫低于設定溫度時，燃氣鍋爐開始加熱，達到設定溫度時，燃氣鍋爐停止加熱。
2.1.3加壓供回水工作原理
通過加壓泵供給末端使用，末端回水利用回水泵回到供熱水箱。
2.1.4 補水工作原理
集熱水箱時刻處于滿水位狀態，集熱水箱的水依靠頂水補水。
2.1.5 缺水保護
為防止水泵空轉，當水箱水位低于設備工作最低水位下限時，水泵及燃氣鍋爐停止工作，系統強制啟動補水至設定最低水位上限，所有保護設備恢復正常工作狀態。系統原理如圖1所示。
2.2系統配置說明
本項目共配備780m2高效平板集熱器，集熱器安裝于屋頂，與屋面成30°夾角鋪設。水箱采用不銹鋼矩形組合水箱，放置于樓下設備間。
太陽能熱水系統的集熱器采光面積可根據日平均用水量、用水溫度、當地日均太陽輻照量、太陽能保證率、集熱器全日集熱效率等參數依據《建筑給水排水設計規范》進行計算。
經計算并根據屋面實際情況，實際擺放集熱板780m2，不足部分采用輔助加熱。
本項目平板集熱器選用雙腔高性能藍膜平板集熱器。平板集熱器設計引用雙腔結構邊框，在原有集熱器保溫層外部再增設一層空氣保溫層，提高集熱器整體熱性能，液體流通通道與集熱器內部吸熱保溫空間完全隔離，從而保證集熱器內部腔室不受積液影響。集熱器剖面如圖2所示。集熱器布置如圖3所示。
圖2集熱器剖面
圖3集熱器布置
2.3防凍設計
合肥冬天氣溫低，采用間接換熱系統，即在集熱循環管道內充注低冰點太陽能防凍專用介質，以免設備及管路冬天被凍壞。
2.4熱水系統防雷施工
熱水系統防雷施工保證系統設備、管道及金屬支架按設計要求可靠接地，按設計要求添加必要的接閃器，接地導體采用Φ12mm以上鍍鋅圓鋼，導體搭接長度不小于6倍導體直徑，搭接位置采用雙面焊接，焊接后做好防腐處理。
防雷接地主要是采用接地導體與建筑樓面現有避雷均壓環連接，各設備或金屬支架采取就近連接的原則，集熱器各排支架可全部連接在一起后與建筑均壓環連接，每排集熱器連接節點不少于2個。系統金屬部件與均壓環間的連接電阻不大于0.03Ω。
2.5輔助加熱設計
輔助加熱選用燃氣鍋爐，熱量高，加熱快，占用空間小，特別適合大量集中用水性質的熱水工程或采暖系統。燃氣本身作為一種清潔能源，相比電鍋爐或燃煤鍋爐，更加節能環保。
2.6控制系統
系統采用PLC 智能遠程監控系統，性能穩定，用戶可通過遠程Web 配置管理功能直接訪問集群應用的太陽能熱水控制系統，實現所有太陽能熱水系統的遠程實時監控和管理。
遠程監控系統采用先進的計算機技術和通信技術，采用低功耗嵌入式設備、內嵌操作系統對集群應用的太陽能等可再生能源與各種輔助能源加熱設備進行智能化匹配和自動控制，并通過安裝數據計量和采集裝置，借助遠程數據傳輸手段，實現在線控制管理、數據采集和能效動態監測等多功能的分散測控、集中操作和可視化管理。
控制系統的安裝，按“預埋、預留”、“先暗后明”、“先主體后設備”的原則施工。
3結語
考慮到太陽能專業設計人員在鍋爐系統設計上和鍋爐設計人員在太陽能系統運用上可能存在一定的短板，為了更好地彌補彼此，做到術業有專攻，故采用雙水箱設計方法，可有效保證燃氣鍋爐加熱的穩定性，同時最大限度利用太陽能。此種方法可用于鍋爐改造項目。
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