陽(yáng)邑煤礦平板太陽(yáng)能熱水工程分析

0 前言 　　冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司陽(yáng)邑煤礦太陽(yáng)能熱水工程是由北京同享陽(yáng)光太陽(yáng)能科技有限公司設(shè)計(jì)并安裝的中央熱水工程項(xiàng)目。于2013年11月開工，2014年1月竣工。 　　1 背景介紹 　　陽(yáng)邑煤礦位于河北省邯鄲市西北約15km處，武安市康城鎮(zhèn)康東村村東，西鄰太行山，東為華北平原，屬東亞大陸性、中溫帶、亞干旱、季風(fēng)氣候，四季分明。 　　陽(yáng)邑煤礦共有3個(gè)浴室，分別為男職工浴室、干部浴室和女職工浴室；男職工浴室有2個(gè)浴池，每個(gè)浴池的容積為20m3。干部浴室有1個(gè)浴池，浴池的容積10 m3。 　　本系統(tǒng)按春、夏、秋、冬四季浴池、淋浴均使用太陽(yáng)能系統(tǒng)洗浴進(jìn)行設(shè)計(jì)，春秋夏三季使用空氣源熱泵作為輔助熱源，冬季采用供熱管網(wǎng)作為輔助熱源，用水方式為24小時(shí)供水。 　　陽(yáng)邑煤礦每天約有500人衣服需洗滌烘干。 　　項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容： 　　整套太陽(yáng)能系統(tǒng)共計(jì)47-1500-60型集熱器100套，真空管12000支，總計(jì)集熱面積1240m2。 　　安裝空氣源熱泵：TFS-SKR1600型空氣源熱泵4臺(tái)。 　　安裝電加熱：150kW電加熱機(jī)組2臺(tái)。 　　安裝水箱：不銹鋼恒溫水箱1臺(tái)：3m×5m×2m，容積30m3； 　　不銹鋼儲(chǔ)熱水箱1臺(tái)：3m×12m×2m，容積72m3。 　　安裝歸麗晶除垢器：1臺(tái)，日處理水100t。 　　2 日用水量設(shè)計(jì)方案 　　2.1 男職工浴室2個(gè)20m3浴池，每日需40℃熱水40m3； 　　2.2 干部浴室有1個(gè)10m3浴池，每日需40℃熱水10m3； 　　2.3 全礦每天洗浴人數(shù)約1000 人左右，每人淋浴按0.05L 計(jì)算，每日需45℃熱水50m3； 　　上述三項(xiàng)相加，每日共需熱水100m3，設(shè)計(jì)用水量100m3，每天日產(chǎn)熱水為100m3。 　　3 系統(tǒng)特點(diǎn) 　　控制系統(tǒng)根據(jù)陽(yáng)邑煤礦用水特點(diǎn)及要求，本項(xiàng)目太陽(yáng)能控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 　　3.1 控制系統(tǒng)采用雙PLC 智能控制、觸摸屏顯示（圖1），以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全自動(dòng)、智能化控制（太陽(yáng)能定溫放水、自動(dòng)補(bǔ)水功能、恒溫恒壓供水、溫控自動(dòng)防凍、系統(tǒng)安全運(yùn)行自動(dòng)保護(hù)、輔助加熱系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行等），無需專人管理，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行；觸摸屏顯示界面友好，具有動(dòng)態(tài)演示功能，參數(shù)設(shè)置、修改方便，各種運(yùn)行參數(shù)顯示一目了然，并將其發(fā)送給礦調(diào)度室用顯示器進(jìn)行顯示，由礦調(diào)度員監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行情況。 　　3.2 控制程序?qū)囟?、水位、時(shí)間、流量等參數(shù)巧妙融合，實(shí)現(xiàn)充分和優(yōu)先利用太陽(yáng)能，將太陽(yáng)能與輔助加熱系統(tǒng)完美結(jié)合，最大限度地減少輔助加熱系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間，降低電能的消耗。 　　3.3 控制系統(tǒng)設(shè)有應(yīng)急手動(dòng)功能，保證在控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)，能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制，系統(tǒng)在應(yīng)急狀態(tài)下能正常運(yùn)行，保證職工的正常洗浴。 圖1 PLC 智能控制、觸摸屏 　　 3.4 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“一用一備”設(shè)備的自動(dòng)切換，使“一用一備”設(shè)備實(shí)現(xiàn)月度倒替運(yùn)行。 　　3.5 控制系統(tǒng)具有斷電記憶功能，有記憶控制系統(tǒng)的設(shè)置數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù)，保證數(shù)據(jù)不丟失。 　　3.6 系統(tǒng)具有很強(qiáng)的抗干擾性和屏蔽性能，不因其他系統(tǒng)的信號(hào)干擾本系統(tǒng)的正常工作，或本系統(tǒng)的信號(hào)干擾其他系統(tǒng)的正常工作。 　　3.7 系統(tǒng)故障自診斷功能：能隨時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備和傳感器的工作狀態(tài)，能自動(dòng)進(jìn)行故障診斷并完成故障點(diǎn)和原因顯示并聲光報(bào)警。 　　3.8 系統(tǒng)管理功能：為確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行，集控軟件設(shè)置用戶登陸界面，對(duì)不同登陸人員設(shè)置不同的權(quán)限，并對(duì)登陸人員做操作記錄。管理員能監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、操作設(shè)備運(yùn)行、修改工藝或增減工藝流程。操作員能監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、操作設(shè)備運(yùn)行。其他人員不能登陸。 　　4 系統(tǒng)原理 　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理（太陽(yáng)能系統(tǒng)分為兩套，每套獨(dú)立運(yùn)行） 　　4.1 定溫放水：在光照條件下，太陽(yáng)能集熱器吸收太陽(yáng)輻照能量，逐步使集熱器內(nèi)水溫升高，當(dāng)集熱器內(nèi)水溫T1達(dá)到48℃（可修改）時(shí)，電動(dòng)閥1開啟，冷水將集熱器內(nèi)達(dá)到上限溫度的高溫?zé)崴斎雰?chǔ)熱水箱；當(dāng)集熱器內(nèi)水溫T1低于41℃（可修改）時(shí)，電動(dòng)閥1 關(guān)閉，如此往復(fù)，直到儲(chǔ)水箱水位達(dá)到最高水位上限L1（可修改）。 　　4.2 溫差循環(huán)：儲(chǔ)熱水箱水位達(dá)到最高水位L1 后，電動(dòng)閥1關(guān)閉。太陽(yáng)能集熱器繼續(xù)吸收太陽(yáng)輻照能量，逐步使集熱器內(nèi)水溫繼續(xù)升高，當(dāng)集熱器末端溫度T1 與儲(chǔ)水箱水溫T3 溫差（T1-T3）達(dá)到8℃（可修改）時(shí)，水泵1 啟動(dòng)，將儲(chǔ)水箱較低溫度的水輸送到集熱器，將集熱器內(nèi)高溫?zé)崴斎雰?chǔ)熱水箱，當(dāng)集熱器內(nèi)水溫T1與儲(chǔ)水箱水溫T3 溫差（T1-T3）達(dá)到設(shè)定值3℃（可修改）時(shí)，水泵1 停止，如此往復(fù)，逐步使儲(chǔ)熱水箱水溫繼續(xù)升高。 　　4.3 輔助加熱：在陰雨天或陽(yáng)光不足時(shí)，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫T3 低于43℃（可修改）時(shí)，春夏秋三季啟動(dòng)空氣源熱泵，當(dāng)儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的水溫T3 高于值47℃（可修改）時(shí)，關(guān)閉空氣源熱泵加熱。 　　4.4 恒溫水箱補(bǔ)水：在恒溫水箱內(nèi)設(shè)置壓力傳感器，當(dāng)恒溫水箱內(nèi)的水位低于L2（可修改）時(shí)，電動(dòng)閥4打開，水泵3 啟動(dòng)，通過恒溫閥混水，恒溫溫度設(shè)定為43℃（可修改）后，補(bǔ)入恒溫水箱。當(dāng)恒溫水箱內(nèi)的水位高于L3（可修改）時(shí)，電動(dòng)閥4 關(guān)閉，水泵3停止，停止補(bǔ)水。 　　6 安裝效果圖