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?lián)Q代，種類多樣，有燃氣鍋爐，蒸汽鍋爐、電鍋爐等。為了更加節(jié)能環(huán)保，通常加入太陽能系統(tǒng)，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(qū)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(tǒng)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(tǒng)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(jié)能的目的。

2.1系統(tǒng)原理

2.1.1集熱循環(huán)控制

太陽能熱水系統(tǒng)采用溫差循環(huán)控制，當溫差大于設定溫度時集熱循環(huán)泵啟動，當溫差小于設定值時則關(guān)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(tài)，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(zhuǎn)，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(tǒng)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(tài)。系統(tǒng)原理如圖1所示。

2.2系統(tǒng)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(tǒng)的集熱器采光面積可根據(jù)日平均用水量、用水溫度、當?shù)厝站栞椪樟俊⑻柲鼙ＷC率、集熱器全日集熱效率等參數(shù)依據(jù)《建筑給水排水設計規(guī)范》進行計算。

 

經(jīng)計算并根據(jù)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(jié)構(gòu)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(nèi)部吸熱保溫空間完全隔離，從而保證集熱器內(nèi)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(tǒng)，即在集熱循環(huán)管道內(nèi)充注低冰點太陽能防凍專用介質(zhì)，以免設備及管路冬天被凍壞。

2.4熱水系統(tǒng)防雷施工

熱水系統(tǒng)防雷施工保證系統(tǒng)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(xiàn)有避雷均壓環(huán)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(huán)連接，每排集熱器連接節(jié)點不少于2個。系統(tǒng)金屬部件與均壓環(huán)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(zhì)的熱水工程或采暖系統(tǒng)。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(jié)能環(huán)保。

2.6控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用PLC 智能遠程監(jiān)控系統(tǒng)，性能穩(wěn)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(tǒng)，實現(xiàn)所有太陽能熱水系統(tǒng)的遠程實時監(jiān)控和管理。

遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用先進的計算機技術(shù)和通信技術(shù)，采用低功耗嵌入式設備、內(nèi)嵌操作系統(tǒng)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(shù)據(jù)計量和采集裝置，借助遠程數(shù)據(jù)傳輸手段，實現(xiàn)在線控制管理、數(shù)據(jù)采集和能效動態(tài)監(jiān)測等多功能的分散測控、集中操作和可視化管理。
控制系統(tǒng)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(jié)語

考慮到太陽能專業(yè)設計人員在鍋爐系統(tǒng)設計上和鍋爐設計人員在太陽能系統(tǒng)運用上可能存在一定的短板，為了更好地彌補彼此，做到術(shù)業(yè)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(wěn)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。