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昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第1页共15页目录一、前言二、现场情况三、建造方案四、经济效益五、社会效益六、投资预算七、结论昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第2页共15页一、前言随着我国经济的高速发展和人口的有计划增长，能源需求量日益增加，太阳能这种可再生清洁能源的开发有着重要的意义。虽然人类在建筑中利用太阳能方面已积累了不少经验，但有目的地研究太阳能还是最近几十年来的事。1939年美国麻省理工学院建成了世界上第一座用来采暖的太阳能系统，到七十年代世界性能源危机后，太阳能的发展速度大大加快，目前世界上大约有几十万座太阳能建筑系统。太阳能是指利用太阳能替代部分常规能源加热的一种方式。早期的太阳能是利用太阳热能与光能的自然传递使居室温暖明亮，通常称为“被动式太阳能建筑”。而后随着科学技术的发展和人们对居住环境要求的提高，逐渐从被动式太阳能发展成“主动式太阳能”。主动式太阳能建筑是由太阳能集热器、热水槽、泵、散热器、控制器和贮热器等组成的供暖系统。它与被动式太阳能建筑一样，围护结构应具有良好的保暖隔热性能。我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的国土面积年日照量在2200小时以上，年辐射总量大约在每年3340～8360MJ/㎡，相当于110～250kg标准煤/平方米。我国的太阳能资源按年辐射总量划分为五类地区：丰富地区（6690～8360MJ/㎡），较丰富地区（5852～昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第3页共15页6690MJ/㎡），中等地区（5016～5852MJ/㎡），较差区（4180～5016MJ/㎡），最差区（3344～4180MJ/㎡）。即使我国太阳能较差的地区，年辐射总量也接近东京（4220MJ/㎡），高于伦敦（3640MJ/㎡）、汉堡（3430MJ/㎡）这些世界上太阳能利用较好的城市，可见我国的太阳能利用还大有潜力可挖。20世纪70年代以来，热泵工业进入了黄金时期，世界各国对热泵的研究工作都十分重视，诸如国际能源机构和欧洲共同体，都制定了大型热泵发展计划，热泵新技术层出不穷，热泵的用途也在不断的开拓，广泛应用于空调和工业领域，在能源的节约和环境保护方面起着重大的作用。相对世界热泵的发展，中国热泵的研究工作起步约晚20-30年左右。新中国成立后，随着工业建设新高潮的到来，热泵技术才开始引入中国。进入21世纪后，由于中国沿海地区的快速城市化、人均GDP的增长、2008年北京奥运会和2010年上海世博会等因素拉动了中国空调市场的发展，促进了热泵在中国的应用越来越广泛，热泵的发展十分迅速，热泵技术的研究不断创新。从2001年热泵起步开始，经过5年的培育，中国热泵行业开始从导入期转入成长期。热泵行业快速发展，一方面得益于能源昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第4页共15页紧张使得热泵节能优势越来越明显，另一方面与多方力量的加入推动行业技术创新有很大关系。热泵与太阳能集热设备、蓄热系统相联接的系统集成技术，不仅能够有效地克服太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性，而且可以达到节约高位能和减少{HotTag}?环境污染的目的，具有很大的开发、应用潜力。随着人们对获取生活用热水的要求日趋提高，具有间断性特点的太阳能难以满足全天候供热，热泵技术与太阳能利用相结合无疑是一种好的选择方法。二、现场情况两台4吨蒸汽锅炉，蒸汽压力额定蒸汽压力0.8MPa，现场实际压力0.2MPa，每天耗水量120吨。车间顶面积2000多平方米。现因禁煤要求改为然用其他燃料的锅炉。现场图：昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第5页共15页锅炉房车间水池道路北图1现场示意图三、实施方案1、设计分析：（1）热泵系统分析：热泵作为太阳能的补充，昆明年平均气温为15℃，高温热泵工作温度5℃～40℃。且高温热泵输出温度75℃，采用12台输出功率为38KW的高温热泵机组，每天按20小时工作可最高可提供788万大卡热量，这些热量能把143.3吨水由20℃加热到75℃.（2）太阳能系统分析：昆明日照属较丰富地区（140.448～160.56万大卡/平方米），年平均日照在2350小时，太阳能集热为148.8万大卡/平方米，热效率按45%计算，每平方米每天可以供热0.342万大卡/平方米，太阳能按2000平方米计算，每天可提供684万大卡。可以把124.4吨水由20℃加热到75℃.昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第6页共15页（3）两个系统并联使用满负荷运行下，能把267.3吨水由20℃加热到75℃，实际使用的水量为120吨，设计能力是实际使用的2.2倍。2、综合利用实施分析该系统以太阳能为主，热泵作为太阳能的辅助，在有阳光时利用太阳能加热锅炉进水，没有阳光时采用热泵替补太阳能预热锅炉进水，整套系统采用PLC自动控制。在太阳能供热不足时由PLC自动控制系统调节热泵的功率，保证供热和进水量，确保锅炉处于正常工作状态。太阳能与热泵并联系统图：压缩机蒸发器膨胀阀冷凝器水泵集热器锅炉锅炉余热双热源并联式预热水系统太阳能系统加热水技术比较成熟，热泵系统加热水技术可靠，目前该技术还有待进一步改善。但两种系统单独应用加热水都有一定的不足，太阳能系统运行成本低，但使用受气候条件的限制，热泵系统可不间断连续运行，但运行成本高于太阳能系统。根据现有的技术和产业的条件结合我公司已经成熟的自动控制技术和昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第7页共15页余热回收综合应用技术，我们采用独立研发的双热源并联式预热热水系统，以太阳能、热泵、余热回收、PLC自动控制综合系统等实现高效能的锅炉用水预热。双热源并联式预热水系统是指太阳能集热循环与热泵循环加以并联，彼此独立，互相补充。太阳能集热循环一般用于提高热泵循环的温度水平，而热泵循环仅作为太阳能集热循环不能满足供热需求时的辅助热源。双热源式太阳能热泵预热水系统的结构与串联式基本相同，只是热泵循环中包含了两个蒸发器，可同时利用包括太阳能在内的两种低温热源，或者两者互为补充。在实际运用中，串联式和双热源式等两种热泵预热水系统也可作为直接太阳能加热水系统的辅助热源，实现多工况的切换运行；在太阳辐射较好的情况下，可以直接利用太阳能集热循环进行接热水，而不必启用热泵系统，使系统运行比较经济；在太阳照射较差的情况下，启用热泵循环以满足采暖需求，使系统具有较好的稳定性。在太阳能和热泵节能16.3%的基础上，还可进一步节能2%，余热回收系统还可节能3%，综合节能可提高5%；太阳能、热泵系统可节能16.3%，则双热源并联式预热水系统可节能21.3%。按两台4吨燃油蒸汽锅炉的工况计算燃油费需858万元/年，采用双热源并联式预热水系统可节约147.1万元/年。昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第8页共15页双热源并联式预热水系统综合利用太阳能、热泵、余热回收技术目前在我国尚未出现使用，因此可采用申请科技项目资金的方式，争取国家的支持取得项目资金。3、太阳能系统：设计安装10000支Ф58×1800真空管太阳集热管，配置120M3热水箱，由Ф3500×6000的二只保温热水箱组成循环储水系统（兼软水箱）。应用专利技术“一种分水室循环贮热水箱”专利号ZL952094827将系统的二个水箱分为高温水室和低温水室使用。在太阳辐射较低时，只加热高温水箱的热水，保证系统提供的热水温度能满足要求；当太阳辐射较高时，系统自动分别将两只水箱的水加热，保证系统提供的水温和水量满足使用要求。系统采用温差控制强制循环方式。当集热器内的水温高于箱内的水温，其温差达到设定值时，循环水泵启动，将集热器内的热水泵到热水箱中。随着循环的进行，集热器内水温逐渐下降，当集热器与热水箱之间的温差降到设定值时，循环水泵停止运行，等待下一个循环周期。循环温差上、下限可人为自行设定。全日照情况下，每天产≥70℃热水120M3。设计依据：根据业主要求及有关现行国家标准、规范和规程。GB/T19141-2003《太阳能热水系统技术条件》GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第9页共15页GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》DB53/T104-2003《太阳热水器（系统）》太阳能加热系统主要技术参数：锅炉进水我们采用太阳能加热：太阳能以633.2kcal/㎡·h的集热量，一天平均以12小时的日照计算，每天每平方米集热7598.4kcal，太阳能的换热效率按45%计算，2000㎡的太阳能每天可提供热量683.856万大卡，能把120吨水有20℃加热到77℃，除去每天水箱和管路的散热10万大卡，太阳能加热水的水温平均能保证在75℃以上太阳能加热图：阳光出进集热器过滤器循环泵储存器蓄热水箱排空阀减压阀图2太阳能加热系统示意图4、热泵系统昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第10页共15页为保证阴雨天及夜间热水供给，配置输入功率9.3KW，制热量约为38KW，额定出水温度75℃的空气源高温热泵热水机组12套。热泵热水机组是一种先进高效无污染的节能型热水装置。热泵技术基于逆卡诺循环原理，采用电能驱动压缩机进行热交换，将低温热源的能量吸取并传输给高温热源，从而提高了热能的品位便于利用。标准工况下，该系统消耗一个单位的能量，则可从低温热源吸取3个单位的热量供高温热源使用。即消耗一个单位的能量，可以得到3个单位的能量输出，其能耗比高达3倍以上。因而节能效果非常显著。锅炉进水我们采用热泵加热：热泵以每台38KW的热量供出，一天20小时的工作计算，每天每台热泵输出65.66万大卡，12套每天输出热量787.96万大卡热量，足可以把120吨水由20℃加热到75℃.四、经济效益4吨锅炉，0.2MPa的压力，蒸汽温度为120℃，太阳能加热进水由20℃常温加热到77℃，需热量22.8万大卡，在由77℃加热到120℃蒸汽，需热量230.63万大卡，总耗热253.43万大卡，煤的发热量按0.5万大卡，锅炉效率按80%计算，每小时耗煤634千克/小时，由20℃加热到77℃，每小时可节煤57千克。如采用标准柴油加热，热值1.0996万大卡/千克，锅炉效率按89%计算，每小时耗油260千克，每小时可节油23.4千克。如采用电加热，每度电0.0864万大卡，每小时耗电昆明电研新能源科技开发有限公司KUNMINGDIANYANNEWENERGYOFPOWERCO.,LTD第11页共15页2933度，每小时可节电264度。高温热泵加热进水由20℃加热到75℃，需热量22万大卡，再由75℃加热到120℃蒸汽，需热量231.43万大卡，总耗热253.43万大卡，煤的发热量按0.5万大卡，锅炉效率按80%计算，每小时耗煤634千克/小时，由20℃加热到75℃，每小时可节煤55千克。如采用标准柴油加热，热值1.0996万大卡/千克，锅炉效率按89%计算，每小时耗油260千克，每小时可节油22.65千克。如采用电加热，每度电0.0864万大卡，每小时耗电2933度，每小时可节电255度。锅炉额定出力下采用太阳能对锅炉进水加热每小时三种能源的对比见下表：表1：三种能源节约对比全年以330天计算，两台4吨锅炉出力为额定值的75%，年需成本和采用太阳能以一年196天正常使用，节约量见下表：表2：太阳能年节约量原