加油加氣站太陽能采暖制冷熱水三位一體案例

摘要：本文介紹了河北昊德新能源設(shè)備有限責(zé)任公司，于2014年元月設(shè)計(jì)施工完成的中石化山東無棣加油加氣站500m2辦公與生活區(qū)建筑節(jié)能工程。該工程7月份進(jìn)行了竣工驗(yàn)收。作為典型的多能源復(fù)合系統(tǒng)技術(shù)：真空管太陽能集熱器、低溫型空氣源雙作用機(jī)組、冷熱能量?jī)?chǔ)存等，形成以太陽能為主的多能源互補(bǔ)系統(tǒng)；實(shí)現(xiàn)了建筑在冬季采暖、夏季制冷、全年供應(yīng)飲用水以及其他生活用熱水的節(jié)能目的。得到了用戶、業(yè)內(nèi)以及專家的認(rèn)可和高度評(píng)價(jià)。通過工程的實(shí)施，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)；為同行業(yè)或者類似行業(yè)實(shí)施節(jié)能減排提供參考依據(jù)，具有典型的樣板和示范作用。 　　1概述 圖1工程現(xiàn)場(chǎng)圖片 　　中石化山東無棣第四加油加氣站，位于山東濱州市無棣縣境內(nèi)，北緯37.3°、東經(jīng)118°，地處黃河下游、魯北平原、黃河三角洲腹地，是山東省的北大門。它位于京津冀都市圈與山東半島的結(jié)合部，是環(huán)渤海地區(qū)的重要組成部分、濟(jì)南省會(huì)城市群最近的出海通道。站房包括辦公區(qū)與生活區(qū)建筑約計(jì)500m2，二層布局，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，新型節(jié)能建筑。新建建筑功能主要有公共大廳，收費(fèi)處、餐廳、會(huì)議室、辦公室、員工寢室、衛(wèi)生間、飲水間等。表1給出了該站點(diǎn)的建筑能耗統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表。 　　由于加油站對(duì)消防要求的特殊性，以及站點(diǎn)在交通網(wǎng)中的特殊位置；使得他們基本都遠(yuǎn)離城市供熱管網(wǎng)。建筑采暖制冷以及生活用熱水；占居了很大的能耗；再加上新增“24小時(shí)免費(fèi)供應(yīng)飲水”的服務(wù)項(xiàng)目；使的各個(gè)站點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)成本在逐步增加。為此，中石化提出了“藍(lán)天碧水”計(jì)劃，決定對(duì)其站點(diǎn)實(shí)施能源結(jié)構(gòu)改造，加強(qiáng)節(jié)能減排。正是在這個(gè)背景下,河北昊德新能源設(shè)備有限責(zé)任公司，依靠實(shí)用性創(chuàng)新產(chǎn)品，依靠自身先進(jìn)技術(shù)集成實(shí)力；并經(jīng)過中石化多方考察論證后，承接了該項(xiàng)“藍(lán)天碧水”計(jì)劃的第一個(gè)工程。  　　2設(shè)計(jì)原始參數(shù)、目標(biāo)參數(shù) 　　3主要設(shè)備配置 　　下表給出的是該項(xiàng)目工程的主要設(shè)備配置一覽表。 　　4總體規(guī)劃設(shè)計(jì) 　　1.利用建筑屋頂安裝真空管太陽能集熱器陣列。采用平鋪串流連接；循環(huán)管路與匯流連箱采用隱蔽式兼容。 　　2.在站房南側(cè)、配電房東側(cè)，新建鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備房一處，面積約計(jì)24m2。主要用來放置儲(chǔ)熱水箱、儲(chǔ)冷水箱、水泵設(shè)備、配電設(shè)備、備品配件等。 　　3.暖通主管路沿建筑外墻輻射，鋼架固定，外加PVC防護(hù)，聚氨酯發(fā)泡保溫。 　　4.所有室外線管均采用防暴處理，樓面不得有電器以及線纜。 　　5.一層西側(cè)前室、二層西側(cè)過道端頭，各設(shè)置飲水機(jī)一臺(tái)。廚房設(shè)置開水器一臺(tái)，二層衛(wèi)生間設(shè)男女洗浴間。6.管路、線管按照國(guó)家建筑給排水要求敷設(shè)。7.建筑載荷需要經(jīng)過設(shè)計(jì)部門確認(rèn)，金屬物與建筑避雷設(shè)施連接。太陽能支架與建筑錨固。 　　5部分設(shè)備安裝大樣 　　以下給出的是部分設(shè)備安裝做法大樣圖，僅供讀者參考。 　　6項(xiàng)目實(shí)施要點(diǎn) 　　6.1集熱器模塊水平布置 　　如圖1所示，真空管集熱器模塊采用水平式布置，使用口徑較大的連接管串聯(lián)后，連箱兼做循環(huán)管路；與常用的傾斜式串并聯(lián)模式相比較，減少循環(huán)管路，減少循環(huán)熱損失。而且較短的部分管路，都處于集熱器熱量的有效傳熱覆蓋距離之內(nèi)，具有較好的抗凍性能。 　　同時(shí)，對(duì)于以采暖為主的熱工質(zhì)非消耗太陽能集熱系統(tǒng)，尤其是直接集熱換熱系統(tǒng)。整個(gè)太陽能陣列，可以看作是一個(gè)儲(chǔ)熱系統(tǒng)；既適合于溫差循環(huán)換熱儲(chǔ)熱，也適合于定溫循環(huán)直接向末端供熱；使得真空管內(nèi)的“殘存”熱量得到充分利用，有利于用熱末端獲得較多的熱量。 　　另外，該工程大量設(shè)備安裝于地面設(shè)備房?jī)?nèi)；屋面采用集熱器水平安裝后，使的立向管路能夠?qū)崿F(xiàn)可靠的“排空拍回”進(jìn)行防凍。 　　6.2遠(yuǎn)距離多點(diǎn)供熱的處理方法 　　采用“集中集熱分散式”供熱時(shí)，經(jīng)常遇到的情況是，用水點(diǎn)過于分散，而且沒有一定的分布規(guī)律。該項(xiàng)目中，由于建筑功能內(nèi)室的分布位置分散，例如多個(gè)飲水機(jī)分布在建筑的東西兩端，以及不同樓層。 　　常規(guī)的供熱方法勢(shì)必造成供熱距離加大，造成損耗較大，而且不適合于“即熱即用”的原則。即使采用雙管路供熱也不能確保多點(diǎn)在24小時(shí)內(nèi)連續(xù)的穩(wěn)定熱源。因此，該方案在采用真空管“平鋪”的基礎(chǔ)上，實(shí)施了“集中集熱多點(diǎn)換熱供熱”的方式，予以解決。優(yōu)化后串接在系統(tǒng)中的儲(chǔ)熱水箱，在形式上可以看作是一個(gè)不安裝太陽能真空管的“大聯(lián)箱”。它既可以適用于強(qiáng)迫循環(huán)集熱，也適合于靜止導(dǎo)熱集熱。 　　因此，在非采暖季節(jié)，當(dāng)循環(huán)泵停止運(yùn)行后，串接在系統(tǒng)中的儲(chǔ)熱水箱；承擔(dān)了較大的儲(chǔ)熱量，且溫度較高。能夠長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)供應(yīng)高品質(zhì)的生活用熱水。另外、通過換熱后供出的熱水，實(shí)現(xiàn)了“即用即熱”，保證了水質(zhì)衛(wèi)生。該方法布置詳見圖7所示。 　　6.3能源方式與投入條件 　　參考圖3結(jié)構(gòu)與工作原理圖項(xiàng)目選取了兩個(gè)10t儲(chǔ)能箱作為緩沖延時(shí)室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)所需能量指標(biāo)。并考慮到太陽能的離散性、間歇性的不利因素，以及空氣源具有全天候工作的特點(diǎn)，并且結(jié)合晝夜溫差的環(huán)境溫度特性。優(yōu)化后的運(yùn)行方式，具有明顯的節(jié)能效果。以下簡(jiǎn)述能源運(yùn)行方式與投入條件。 　　1.太陽能的溫差集熱與定溫輸出 　　溫差集熱循環(huán)：當(dāng)太陽能集熱器溫度大于儲(chǔ)熱箱溫度一定溫度時(shí)，循環(huán)泵自動(dòng)啟動(dòng)，啟動(dòng)溫差一般設(shè)定在5℃左右。 　　定溫輸出：當(dāng)采暖循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)，且當(dāng)集熱器溫度達(dá)到47℃時(shí)；集熱水泵自動(dòng)啟動(dòng)，輸出的熱量直接供給室內(nèi)采暖。 　　2.采暖期內(nèi)空氣源制熱投入 　　當(dāng)儲(chǔ)熱水箱溫度低于45℃時(shí)，空氣源機(jī)組投入運(yùn)行；48℃時(shí)停止。 　　3.夏季制冷空氣源投入 　　夏季時(shí)節(jié)，設(shè)定日落后一定時(shí)間內(nèi)，如果水箱溫度＞12℃；空氣源啟動(dòng)制冷，達(dá)到12℃時(shí)停止。 　　其目的是利用夜間環(huán)境溫度較低，空氣源的COP相對(duì)較高，來制取一定的低溫水，實(shí)施冷能儲(chǔ)存，白天使用。其他時(shí)間內(nèi)，當(dāng)水箱溫度高于18℃時(shí)，空氣源啟動(dòng)制冷，達(dá)到16℃時(shí)停止。 　　4.備用電加熱投入 　　特殊天氣時(shí)，當(dāng)水箱溫度低于40℃時(shí)，備用電加熱投入，保證可靠供暖。 　　5.室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管換熱 　　基于室內(nèi)采暖、制冷的雙向溫度調(diào)節(jié)需求；本項(xiàng)目選取了以水為“工質(zhì)”的風(fēng)機(jī)盤管式換熱器，作為室內(nèi)換熱部件；也就是通常所說的“水空調(diào)”。 　　選取“水空調(diào)”的有利因素是考慮建筑不同地點(diǎn)的用能時(shí)間差異，以及它的“快速”效應(yīng)。比如會(huì)議室是一個(gè)不常用的地點(diǎn)，但是，它在需要時(shí)，就需要室內(nèi)溫度快速達(dá)到要求。尤其是冬季，由于儲(chǔ)能箱的作用；它比常規(guī)空調(diào)的制熱速度還要快。制冷時(shí)亦是如此。 　　7效益分析 　　表5中部分?jǐn)?shù)據(jù)依據(jù)來源與實(shí)際檢測(cè)以及理論推算。 　　由表5可以看出；盡管太陽能全年收益熱量較大；但在冬季收益約只占到全年的14%。太陽能的采暖貢獻(xiàn)率約占到61%。 　　8結(jié)論 　　河北昊德新能源設(shè)備有限責(zé)任公司，依靠實(shí)用性創(chuàng)新產(chǎn)品，依靠自身先進(jìn)技術(shù)集成實(shí)力，在多方齊心努力下；設(shè)計(jì)施工完成的中石化山東無棣第四加油加氣站“太陽能復(fù)合能源采暖制冷生活熱水一體化應(yīng)用”項(xiàng)目工程，具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)： 　　1.根據(jù)用戶地理環(huán)境、用能需求等諸多因素綜合考慮，科學(xué)合理地選取了多個(gè)能源方式；優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組合形式；并且與建筑結(jié)構(gòu)、消防要求等融為一體；運(yùn)行安全可靠；投資效果更加突出。 　　2.采用了以水為工質(zhì)的儲(chǔ)能、輸送方式，并結(jié)合室內(nèi)快速換熱器；實(shí)現(xiàn)了全天候穩(wěn)定、連續(xù)的輸出高品質(zhì)用能。具有良好的“靜音”效果。避免了常用空調(diào)帶來噪聲污染；使得生活工作環(huán)境更加舒適。 　　3.在能源控制方面，夏季采用了“反時(shí)段”儲(chǔ)能，使得空氣源在夜間相對(duì)較高的COP值工況下運(yùn)行；更加節(jié)能。 　　4.太陽能集熱器采用水平布置后，具有強(qiáng)迫循環(huán)集熱與靜止導(dǎo)熱集熱雙重功能。并合理解決了集中集熱多點(diǎn)分散遠(yuǎn)程供熱帶了的損耗較大等諸多缺點(diǎn)。同時(shí)采用“排空拍回”進(jìn)一步提高了防凍性能，并且局部管路實(shí)現(xiàn)了“零能耗防凍”。 　　因此，通過工程的實(shí)施，積累了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)；為同行業(yè)或者類似行業(yè)實(shí)施節(jié)能減排提供參考依據(jù)，具有典型的樣板和示范作用！