夏天热水系统制热量完全可以满足要求,故集热器布置的倾角和方向以侧重冬季使用为主。
(2)冷热水系统同源供水,以保证用水点处冷热水压力平衡力;热水管线同程布置,避免产生短路现象。
(3)福州地区夏天自来水温度大于15°C,集热器最高水温有时可达95°C,为避免极端天气情况给供热系统带来影响,在系统中设置膨胀罐,消除系统的膨胀量。
3.4功能控制
太阳能热环泵P1受集热水箱水位及温差控制。太阳能集热器经过太阳光照射,集热器内的水温不断升高,在热水箱内水位不低于低水位的前提下,如果太阳能上下循环温差超过设定值7℃(可调)时,热循环泵P1启动,将水箱里的水抽入集热器中,同时将集热器内有一定温升的热水挤入热水箱内贮存,如此循环往复,将水箱里的水不断加热,以至达到用水要求。当集热温差小于3℃(可调)时,热循环泵P1停止。与此同时,自来水的压力将集热容器内的热水顶至恒温容器内以备使用。
热泵循环泵P2及空气源热泵受恒温容器水温控制。热泵循环泵与空气源热泵同步工作,如果恒温水箱水温未达到50~C(可调)时,热泵循环泵P2启动,同时空气源热泵启动对恒温容器进行循环加热,如此往复,将水箱里的水不断加热,以至达到用水要求。当恒温水箱水温超过55°C(可调)时,热泵循环泵P2及空气源热泵停止,停止工作对容器加热。
管路恒温控制。当回水管路内温度T5未达到40°C(可调)时,加水循环泵P4启动,将管道与恒温容器内热水进行循环,对用水管道进行加热。当回水管路内温度T5超过43°C(可调)时,延时5分钟回水循环泵P4停止。
容器恒温控制。当T3-T4温差大于5℃(可调)时,启动容器循环泵P3,进行恒温容器与集热容器循环,对恒温容器内加热。T2-T4温差小于3℃(可调),容器循环泵P3停止。当恒温容器内温度不能满足用水要求时,优先启动容器循环,后启动辅助加热循环。
防冻保护。当集热器顶部温度或底部温度小于5℃(可调)时,启动太阳能循环泵P1;当集热器顶部温度或底部温度大于5℃(可调)时,延时5分钟关闭太阳能循环泵P1。
设备过热过压安全防护。当集热水箱温度超过75°C(可调)或压力超过0.6MPa时,自动开启排水电磁阀进行泄水,同时停止太阳能循环泵,当温度下降至70°C(可调)或压力下降至0.5MPa时,自动关闭排水沟电磁阀恢复运行。
3.5安全性方面
本工程供热系统按照国家有关防火、防震等安全性规范要求,并留有消防和检修通道,太阳能阵列、热泵机组符合防护和安全的规范要求;各种设备基础均采用锚固方法与建筑结构可靠牢固连接,与建筑成为一体,符合抗震和防台风要求;控制系统具有防漏电和可靠接地,系统设备、管道均按规范配置相应防雷装置并与各自防雷系统成为一体。管道穿墙、楼板按要求加设套管并做防水处理,管道横跨楼房沉降缝均设置防止沉降配件;循环管道、供(回)水管道按照要求的坡向、坡度制作安装;储水罐、热泵机组和管道支架基础,锚固在承重结构上,预埋件锚固按照规范要求进行防腐处理,并做好相关防水处理。太阳能集热器、储水罐、热泵机组、泵类、阀类等设备在现场安装完毕均做水压试验及气密性试验和质检工作;各种管道分阶段进行水压试验,系统完工后,设备单机、空载运行、控制系统等各分项调试合格后再进行总调试,确保系统安全可靠。
3.6系统特征
该供热工程以“节能、高效、稳定、可靠”为技术特点,将太阳能与空气源热泵有效地结合起来,进一步提高了能源的利用率,最大程度改善了系统整体运行。系统控制器是采用可编程控制器作为核心控制器,PLC通过温度、压力、流量、液位等参数来控制系统的运行、检测系统的故障、驱动系统各部件的运行等功能,系统借助于计算机软件,实现远程监控功能,实现无人值守。
3.7系统效果
本工程自2013年10月竣工验收以来,经过全负荷调试运行及生产运行以来,节能、环保和减排效果显著,系统在冬季晴天太阳能集热系统可满足系统90%左右的设计供热量,阴雨天气热泵机组平稳运行。根据福建地区的气象条件和太阳辐照情况,该系统年综合节能率可实现预期的85%以上目标。本项目通过电脑实现远程控制,太阳能集热系统和热泵系统可自动切换,智能化运行,提供了全年全天候供热。管理方便,安全可靠,不需设机房及专职人员,节省每年的人工费用,燃料采购费用等,只要少量电能,即可产生大量热水,且不产生任何污染,既响应了国家倡导的利用可再生能源的号召,又体现了管理者的绿色、节能、环保的意识和理念。本工程在施工过程中获得“省级文明示范工地”,省优专业工程评选中获得“闽江杯”优质工程,并在评优过程中,受到与位的各位专家的一致好评。
4.结束语
太阳能+空气源热泵集中供热系统作为经济、合理、节能、环保的中央热水系统,能够有效地降低能源消耗,提高能源利用效率,改善环境,在建筑领域的能源利用中发挥着越来越重要的作用,它们的应用能缓解当前日益严重的能源危机,创造更大的经济价值。它对于企业贯彻节能减排国策,减少企业经营成本,提高企业经济效益具有重要意义。然而太阳能集热器另一个显著的缺点是占地面积大,影响其在住宅小区里的大面积推广。在小面积上能取得大面积太阳能集热器的功能,应该研究人员的新课题。我相信随着科学技术的发展,其将广泛地应用于工厂、宾馆、供暖等制热水工艺中。