解析酒店太陽能熱水工程案例

摘要:本文以宜昌國際大酒店太陽能集中供熱工程為例，簡析太陽能集中供熱在高層星級酒店中的應(yīng)用，以及蒸汽鍋爐作為輔助能源在太陽能集中供熱中的應(yīng)用。 　　1工程概況 　　宜昌國際大酒店（以下簡稱“酒店”）位于湖北省宜昌市沿江大道125號，是由湖北省武漢鐵路局投資興建的旅游涉外酒店，于1998 年4月18日正式營業(yè)。酒店是既有建筑，建筑面積39700m2，框架結(jié)構(gòu)地上32層，地下2層，高度102m，如圖1所示。 　　該系統(tǒng)采用太陽能集中供熱系統(tǒng)+蒸汽鍋爐輔助加熱方式，太陽能集熱面積228m2，日供熱水15.6t，實現(xiàn)24h供應(yīng)熱水。 圖1 酒店實體圖 　　2太陽能工程集熱系統(tǒng)設(shè)計 　　2.1設(shè)計規(guī)范及標準 　　GB/T 17581-2007真空管太陽能集熱器；GB/T18712-2002太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范；GB 50015-2003建筑給水排水設(shè)計規(guī)范；GB50017-2003鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范。 　　2.2 設(shè)計參數(shù) 　　2.2.1 宜昌市日照和用水情況 　　宜昌年平均日太陽輻照量JT=10900kJ/m2·d，年太陽輻照量：30°傾角表面4350MJ/m2；年日照時數(shù)；1616.5h；年平均溫度：16.5℃；年平均日太陽輻照量：30°傾角表面10.9MJ/m2；自來水溫度：15℃；生活熱水溫度溫度平均為：55℃；日均用熱水量Qr：120L/（床·d）。 　　2.3熱水負荷計算 　　國際大酒店共有客房130間，采用全日制供熱水方式，按酒店熱水定額120L/（人·d），設(shè)每間每天120t熱水，整個酒店每天約需熱水16t，表1所示酒店的熱水小時變化系數(shù)Kh值。 　　日用熱水量Qw = Qr·m = 120×130 = 15600L/d≈16t/d 　　2.4太陽能集熱器面積計算 　　2.4.1太陽能集熱器面積 　　2.4.2集熱器模塊設(shè)計 　　系統(tǒng)采用真空管集熱器，由于酒店屋面設(shè)施較多，可利用面積較小，最大限度利用屋面空間后，共設(shè)計安裝集熱器44組。選用公司自有品牌中南陽光集熱器，規(guī)格為D58×1600×50熱器每組集熱面積為6.7m2，總面積為294.8m2，滿足使用要求。 　　3輔助熱源設(shè)計配置 　　本項目輔助加熱設(shè)備，考慮到酒店也需要蒸汽，選用蒸汽鍋爐為輔助加熱；用量按太陽能最不利情況考慮，系統(tǒng)日供熱水15600L。 　　3.1 蒸汽耗量計算 　　以蒸汽為熱媒的水加熱器設(shè)備，蒸汽耗量按下式計算： 　　式中：G———蒸汽耗量，kg/h；Qh———輔助加熱量,W 取3690860 單位；k———熱媒管道熱損失附加系數(shù)是1.05；im———飽和蒸汽的熱焓（kJ/kg），見表2；——凝結(jié)水的焓，kJ/kg，取4.187kJ/kg。 　　3.2 輔助加熱設(shè)備選型 　　選用1臺蒸汽鍋爐，主要參數(shù)如表3： 　　由以上可知，G蒸汽耗量=5102kg/h，所選蒸汽鍋爐的額定蒸汽發(fā)熱量=6000kg/h，完全滿足熱水供應(yīng)需要。 　　4技術(shù)經(jīng)驗闡述 　　4.1集熱器布局 　　由于考慮到酒店屋面呈圓形，屋面有消防水箱，頂層周圍有廣告牌，屋面中央有酒店避雷系統(tǒng)。公司進行了詳細勘察測算后，集熱器采用矩陣均布，支管補程，達到同程設(shè)計水力均衡。提高集熱器支架高度，不影響外觀的同時，達到最大布局。如圖2所示。 圖2集熱器布局一角 　　4.2 蒸汽管道設(shè)計 　　蒸汽鍋爐設(shè)在底層設(shè)備間，需要把蒸汽引到屋面水箱對水箱進行加熱，具有技術(shù)難度大、安全要求高的特點。除了常規(guī)低壓蒸汽管道技術(shù)外，還產(chǎn)生新的問題，主要是：啟閉時造成虹吸、水箱通汽加熱時產(chǎn)生噪聲。在蒸汽管道屋面標高高于水箱段增加單向通氣孔，通蒸汽時關(guān)閉，停止時自動開啟。通氣孔與大氣聯(lián)通，避免了虹吸；管道通向水箱底部，經(jīng)水箱水冷卻部分水蒸氣，減少噪聲，在蒸汽管道末端安裝一個類式分水器的裝置，徹底解除噪聲問題，如圖3所示： 圖3通氣孔圖 　　4.3水箱基礎(chǔ)設(shè)計 　　該工程為已建工程，水箱需安裝于屋面，這里存在載荷安全問題。首先現(xiàn)場勘查，確定工程屋面下有承重梁；咨詢原設(shè)計單位，需要加固承重梁來滿足水箱載荷；對水箱承重梁進行加固，增大水箱底面積，減小水箱高度，滿足載荷需求。 　　5經(jīng)濟效益對比分析 　　電加熱熱水因初期投資較低，安裝、使用較為方便，目前使用較為廣泛。按每天需m=15600L 熱水用量，應(yīng)采用120L 電熱水器130臺。 　　太陽能+電輔助系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)投資經(jīng)濟效益分析，如表4： 　　表4電加熱系統(tǒng)與太陽能系統(tǒng)經(jīng)濟效益分析（以m=15.6t 水，溫升40益計算） 　　根據(jù)以上對比分析可知，太陽能+電輔助加熱系統(tǒng)雖然初投資比常規(guī)電加熱系統(tǒng)多7.5萬元，但每年節(jié)省費用17萬多元。太陽能+電輔助加熱系統(tǒng)在初期多出的投資可以0.5年內(nèi)收回。 　　6環(huán)境影響分析 　　太陽能熱水系統(tǒng)的環(huán)保效益體現(xiàn)在因節(jié)省常規(guī)能源而減少了污染物的排放，主要指標為CO2的減排量。 　　該系統(tǒng)年太陽能提供熱量142486kW·h，相當于512949MJ（1kW·h＝3.6MJ）。 　　標準煤的定義是：凡是能產(chǎn)生29.308MJ的熱量（低位）的任何數(shù)量的燃料折合為1kg 標準煤。（注：1t 標煤燃燒排放2.47tCO2） 　　則該系統(tǒng)全年省標煤=512949÷29.308÷1000÷17.5噸 　　全年CO2減排量Q=17.5×2.47=43.2t 　　因此，本項目所采用的太陽能熱水系統(tǒng)全年可減排CO243.2t。 　　7結(jié)語 　　對于已建建筑利用太陽能工程時，需對建筑進行詳細勘察，做到太陽能工程，安全、節(jié)能、與建筑相結(jié)合。蒸汽鍋爐是酒店用熱的傳統(tǒng)熱源方式，采用蒸汽直接加熱方式生產(chǎn)熱水的優(yōu)點有加熱迅速，熱水產(chǎn)量高，加熱設(shè)備較為簡單，制作成本低。酒店用品清洗時需蒸汽，蒸汽鍋爐在酒店有著不可替代的作用。該項目如何使太陽能新型能源與蒸汽鍋爐安全、有效的結(jié)合提供了可借鑒經(jīng)驗。（湖北三峽太陽能研究所有限公司杜火青蘇覃芳　宜昌市太陽能工程技術(shù)中心任周鋒　宜昌市太陽能研究所李莉華）