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宾馆/酒店太阳能热水工程系统解决方案

来源:浩通热水工程网 编辑:浩通节能 时间:2015-04-10 浏览:

宾馆/酒店太阳能热水工程系统解决方案
  • ///方案名称:宾馆/酒店太阳能热水工程系统解决方案
  • ///方案报价:定制型
  • ///方案需求:宾馆/酒店太阳能热水系统设计方案
  • ///主设计人:邓工
  • ///设计公司:浩通节能设备有限公司
  • ///方案类别:太阳能热水工程方案
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  宾馆/酒店太阳能热水工程系统解决方案

  对于宾馆/酒店来说,全天24小时供应热水是绝大多数宾馆/酒店对热水供应的基本要求,宾馆/酒店为了降低洗浴热水的成本和费用,纷纷安装了太阳热水系统,既解决了环保问题,又降低了洗浴热水的运行成本,收到了很好的效果。

  一、宾馆/酒店太阳热水工程系统实例分析

  1、宾馆/酒店太阳热水工程系统——实例概况

  宜昌国际大酒店(以下简称“酒店”)位于湖北省宜昌市沿江大道125号,是由湖北省武汉铁路局投资兴建的旅游涉外酒店,于1998 年4月18日正式营业。酒店是既有建筑,建筑面积39700m2,框架结构地上32层,地下2层,高度102m,如下图所示。

宾馆/酒店太阳热水工程系统——实例概况

  该系统采用太阳能集中供热系统+蒸汽锅炉辅助加热方式,太阳能集热面积228m2,日供热水15.6t,实现24h供应热水。

  2、宾馆/酒店太阳热水工程系统——集热系统设计

  2.1 太阳能热水工程——设计规范及标准

  GB/T 17581-2007真空管太阳能集热器;GB/T18712-2002太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范;GB 50015-2003建筑给水排水设计规范;GB50017-2003钢结构设计规范。

  2.2 太阳能热水工程——设计参数

  2.2.1 宜昌市日照和用水情况

  宜昌年平均日太阳辐照量JT=10900kJ/m2·d,年太阳辐照量:30°倾角表面4350MJ/m2;年日照时数;1616.5h;年平均温度:16.5℃;年平均日太阳辐照量:30°倾角表面10.9MJ/m2;自来水温度:15℃;生活热水温度温度平均为:55℃;日均用热水量Qr:120L/(床·d)。

  2.3 太阳能热水工程——热水负荷计算

  国际大酒店共有客房130间,采用全日制供热水方式,按酒店热水定额120L/(人·d),设每间每天120t热水,整个酒店每天约需热水16t,表1所示酒店的热水小时变化系数Kh值。

太阳能热水工程——酒店的热水小时变化系数表

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

  2.4 太阳能热水工程——太阳能集热器面积计算

  2.4.1 太阳能集热器面积

太阳能热水工程——太阳能集热器面积计算公式

  2.4.2 集热器模块设计

  系统采用真空管集热器,由于酒店屋面设施较多,可利用面积较小,最大限度利用屋面空间后,共设计安装集热器44组。选用公司自有品牌中南阳光集热器,规格为D58×1600×50热器每组集热面积为6.7m2,总面积为294.8m2,满足使用要求。

  3、宾馆/酒店太阳热水工程系统——辅助热源设计配置

  本项目辅助加热设备,考虑到酒店也需要蒸汽,选用蒸汽锅炉为辅助加热;用量按太阳能最不利情况考虑,系统日供热水15600L。

  3.1 太阳能热水工程——蒸汽耗量计算

  以蒸汽为热媒的水加热器设备,蒸汽耗量按下式计算:

太阳能热水工程——蒸汽耗量计算公式

  式中:G———蒸汽耗量,kg/h;Qh———辅助加热量,W 取3690860 单位;k———热媒管道热损失附加系数是1.05;im———饱和蒸汽的热焓(kJ/kg),见表2;——凝结水的焓,kJ/kg,取4.187kJ/kg。

太阳能热水工程——饱和蒸汽的热焓

  3.2 太阳能热水工程——辅助加热设备选型

  选用1台蒸汽锅炉,主要参数如表3:

太阳能热水工程——辅助加热设备选型标准

  由以上可知,G蒸汽耗量=5102kg/h,所选蒸汽锅炉的额定蒸汽发热量=6000kg/h,完全满足热水供应需要。

  4、宾馆/酒店太阳热水工程系统——技术经验阐述

  4.1 太阳能热水工程——集热器布局

  由于考虑到酒店屋面呈圆形,屋面有消防水箱,顶层周围有广告牌,屋面中央有酒店避雷系统。公司进行了详细勘察测算后,集热器采用矩阵均布,支管补程,达到同程设计水力均衡。提高集热器支架高度,不影响外观的同时,达到最大布局。如图2所示。

太阳能热水工程系统——太阳能集热器布局图

  图2集热器布局一角

  4.2 太阳能热水工程——蒸汽管道设计

  蒸汽锅炉设在底层设备间,需要把蒸汽引到屋面水箱对水箱进行加热,具有技术难度大、安全要求高的特点。除了常规低压蒸汽管道技术外,还产生新的问题,主要是:启闭时造成虹吸、水箱通汽加热时产生噪声。在蒸汽管道屋面标高高于水箱段增加单向通气孔,通蒸汽时关闭,停止时自动开启。通气孔与大气联通,避免了虹吸;管道通向水箱底部,经水箱水冷却部分水蒸气,减少噪声,在蒸汽管道末端安装一个类式分水器的装置,彻底解除噪声问题,如图3所示:

太阳能热水工程系统——蒸汽管道设计图

  图3通气孔图

  4.3 太阳能热水工程——水箱基础设计

  该工程为已建工程,水箱需安装于屋面,这里存在载荷安全问题。首先现场勘查,确定工程屋面下有承重梁;咨询原设计单位,需要加固承重梁来满足水箱载荷;对水箱承重梁进行加固,增大水箱底面积,减小水箱高度,满足载荷需求。

  5、宾馆/酒店太阳热水工程系统——经济效益对比分析

  电加热热水因初期投资较低,安装、使用较为方便,目前使用较为广泛。按每天需m=15600L 热水用量,应采用120L 电热水器130台。

  太阳能+电辅助系统与电加热系统投资经济效益分析,如表4:

  表4电加热系统与太阳能系统经济效益分析(以m=15.6t 水,温升40益计算)

宾馆/酒店太阳热水工程系统——经济效益对比分析表

  根据以上对比分析可知,太阳能+电辅助加热系统虽然初投资比常规电加热系统多7.5万元,但每年节省费用17万多元。太阳能+电辅助加热系统在初期多出的投资可以0.5年内收回。

  6、宾馆/酒店太阳热水工程系统——环境影响分析

  太阳能热水系统的环保效益体现在因节省常规能源而减少了污染物的排放,主要指标为CO2的减排量。

  该系统年太阳能提供热量142486kW·h,相当于512949MJ(1kW·h=3.6MJ)。

  标准煤的定义是:凡是能产生29.308MJ的热量(低位)的任何数量的燃料折合为1kg 标准煤。(注:1t 标煤燃烧排放2.47tCO2)

  则该系统全年省标煤=512949÷29.308÷1000÷17.5吨

  全年CO2减排量Q=17.5×2.47=43.2t

  因此,本项目所采用的太阳能热水系统全年可减排CO243.2t。

  7、宾馆/酒店太阳热水工程系统——总结结论

  对于已建建筑利用太阳能工程时,需对建筑进行详细勘察,做到太阳能工程,安全、节能、与建筑相结合。蒸汽锅炉是酒店用热的传统热源方式,采用蒸汽直接加热方式生产热水的优点有加热迅速,热水产量高,加热设备较为简单,制作成本低。酒店用品清洗时需蒸汽,蒸汽锅炉在酒店有着不可替代的作用。该项目如何使太阳能新型能源与蒸汽锅炉安全、有效的结合提供了可借鉴经验。

  二、宾馆/酒店太阳能热水工程系统设计说明及注意事项

  对于宾馆/酒店来说,全天24小时供应热水是绝大多数宾馆/酒店对热水供应的基本要求,宾馆/酒店为了降低洗浴热水的成本和费用,纷纷安装了太阳热水系统,既解决了环保问题,又降低了洗浴热水的运行成本,收到了很好的效果。因此,宾馆/酒店太阳热水工程系统的设计主要是如何才能实现这一基本要求,并考虑系统的可靠、合理、方便、安全等因素。

宾馆/酒店太阳能热水工程系统设计说明图

  (一)、宾馆/酒店太阳热水工程系统设计思路

  太阳能的优点在于环保、可免费使用;但其缺点恰恰是每天的太阳辐射具有不确定性。晴天时可以达到20,000KJ/d•M2;阴雨天时,不足晴天时的20%;另外,季节变化,太阳辐射量也有较大的变化。因此,仅靠太阳能来满足全天24小时供应热水是不现实的。通常的做法是采用太阳能与蓝冠空气能热泵热水器联合供应热水的方法,优先利用太阳能产生的热水,当太阳能不足时,热水全智能系统启动空气能热泵进行辅助加热。这种设计方案达到了既利用了太阳能源,又实现了宾馆全天24小时洗浴热水的要求。实实在在的为宾馆老板省钱。

  (二)、宾馆/酒店太阳热水工程系统辅助能源的选择

  从理论上讲,任何一种能源都可以作为太阳能的辅助能源。但是,由于太阳能具有不确定性的缺点,因此,应选择可靠、随用随有的能源作为太阳能的辅助能源。目前,太阳能常用的辅助能源形式主要有燃气、电加热、暖气换热等。燃气、电加热都具有可靠、随用随有的优点。在有燃气的地方,如果不考虑初始成本的话,应尽量选用燃气作为辅助能源,没有燃气的地方,则选用电加热作为辅助能源。如果,其所在的地区有采暖设施,同时选用暖气换热作为太阳能的第二辅助能源,可以有效的降低冬季电辅助加热运行费用过高的问题。

  (三)、宾馆/酒店太阳热水工程系统集热器类型的选型

  目前国内使用的太阳集热器主要有平板集热器、真空管集热器、热管和U形管集热器。平板集热器可承压运行,且运行可靠,但一般只在春、夏、秋三季使用,冬季使用时,需做防冻处理(系统充防冻液或其他防冻措施);真空管集热器在零下25℃条件下,仍可产生热水,可一年四季使用,且冬季利用太阳能的效率最高,是目前普遍使用的产品,但存在会发生真空管破碎漏水的可能;热管集热器可在零下50℃条件下使用,但其冷凝端(加热端)表面积仅是真空管的百分之一,易结水垢,换热效果不如真空管,适合在北方高寒地区使用。

  上述产品各有其优缺点,应根据宾馆的具体情况选择合适的太阳集热器类型。 有人推荐太阳能热水器串联工程,但其结构简单,适合家庭或小面积工程使用。存在需每天人工上水和上满水后关阀门的问题;不同热水器之间存在上水不平衡问题;与一个大水箱相比,多个小水箱并串联,造成单位热水容量的散热表面积大,水箱散热损失增大等问题;不便于安装辅助加热,如果分散安装辅助加热,控温不方便,且安全措施不易保证;目前一些厂家虽推出了一些控制器,但实际应用中仍存在不可靠,易出现故障等问题。总之,家用太阳热水器是为一家一户设计的产品,用于大面积太阳热水系统,存在诸多的缺点和不便。 工程用集热器没有储热水箱,可根据现场情况任意串并联,系统运行便于控制,易于配置辅助加热系统,使用管理比较方便。因此,最好应选用工程用太阳集热器。

  (四)、宾馆/酒店太阳热水工程系统设计主要应考虑的问题

  1、太阳热水系统运行方式的合理性、先进性、可靠性。对于宾馆使用的太阳热水系统,一般应设计成直流定温与温差循环相结合的运行方式,当储热水箱水位不满时,系统采用直流定温方式运行;当储热水箱达到满水位满时,系统自动转入温差循环,通过提升储热水箱的热水温度,来储存太阳集热器得到的热能。

  2、优先利用太阳能源,当太阳能不足时,再利用辅助能源补充加热热水。宾馆的用热水量随用热水人数的变化而变化,如何达到既充分利用了太阳能产生的热水,又及时补充由于太阳能产热水不足造成的热水短缺,是设计时应特别注意的问题。过分地利用辅助能源产生热水,会造成热水费用的增加和太阳能产热水的浪费;辅助能源补充不及时,又会造成热水短缺,无法实现全天24小时供热水。由于太阳辐射量变化的无规律性,宾馆用水量的不确定性,这些都直接影响辅助加热时间的长短。这种变化,可以通过智能控制器来检测、判断、确定何时启动和停止辅助加热,达到优先利用太阳能源,当太阳能不足时,再利用辅助能源补充热水的目的。

  3、控制系统的全自动化、智能化、先进性、可靠性。太阳热水系统的控制除了上面提到的定温控制,温差循环控制,辅助加热智能控制外,还需考虑防冻控制,远程监控等。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别很大。应用PLC可编程控制器,为实现太阳能控制系统的自动化智能化带来了极大的方便和可能,并提高了控制系统的可靠性。

  4、太阳能系统与建筑物的协调性、方便性。对于太阳集热器与储热水箱的摆放位置和摆放方式,除了要考虑是否有利于太阳能采光、系统循环、管路布局、日常维护等因素外,还应考虑是否与所处的建筑风格相协调。太阳热水系统至少应做到不破坏建筑的整体风格。

  5、工程系统的经济性。太阳集热器的种类不同,其特点也不同,各有其适应的范围。因此,应根据其特点来加以选择。并非最贵的就是最好的。关键要看其用途。

  宾馆/酒店太阳热水工程系统方案设计图纸

宾馆/酒店太阳热水工程系统方案设计图纸

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