陽邑煤礦平板太陽能熱水工程分析

0 前言 　　冀中能源邯鄲礦業(yè)集團有限責任公司陽邑煤礦太陽能熱水工程是由北京同享陽光太陽能科技有限公司設計并安裝的中央熱水工程項目。于2013年11月開工，2014年1月竣工。 　　1 背景介紹 　　陽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、季風氣候，四季分明。 　　陽邑煤礦共有3個浴室，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個浴池，每個浴池的容積為20m3。干部浴室有1個浴池，浴池的容積10 m3。 　　本系統(tǒng)按春、夏、秋、冬四季浴池、淋浴均使用太陽能系統(tǒng)洗浴進行設計，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小時供水。 　　陽邑煤礦每天約有500人衣服需洗滌烘干。 　　項目建設內容： 　　整套太陽能系統(tǒng)共計47-1500-60型集熱器100套，真空管12000支，總計集熱面積1240m2。 　　安裝空氣源熱泵：TFS-SKR1600型空氣源熱泵4臺。 　　安裝電加熱：150kW電加熱機組2臺。 　　安裝水箱：不銹鋼恒溫水箱1臺：3m×5m×2m，容積30m3； 　　不銹鋼儲熱水箱1臺：3m×12m×2m，容積72m3。 　　安裝歸麗晶除垢器：1臺，日處理水100t。 　　2 日用水量設計方案 　　2.1 男職工浴室2個20m3浴池，每日需40℃熱水40m3； 　　2.2 干部浴室有1個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 計算，每日需45℃熱水50m3； 　　上述三項相加，每日共需熱水100m3，設計用水量100m3，每天日產熱水為100m3。 　　3 系統(tǒng)特點 　　控制系統(tǒng)根據(jù)陽邑煤礦用水特點及要求，本項目太陽能控制系統(tǒng)具有以下特點： 　　3.1 控制系統(tǒng)采用雙PLC 智能控制、觸摸屏顯示（圖1），以實現(xiàn)系統(tǒng)全自動、智能化控制（太陽能定溫放水、自動補水功能、恒溫恒壓供水、溫控自動防凍、系統(tǒng)安全運行自動保護、輔助加熱系統(tǒng)的自動運行等），無需專人管理，保證控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠地運行；觸摸屏顯示界面友好，具有動態(tài)演示功能，參數(shù)設置、修改方便，各種運行參數(shù)顯示一目了然，并將其發(fā)送給礦調度室用顯示器進行顯示，由礦調度員監(jiān)視系統(tǒng)的運行情況。 　　3.2 控制程序將溫度、水位、時間、流量等參數(shù)巧妙融合，實現(xiàn)充分和優(yōu)先利用太陽能，將太陽能與輔助加熱系統(tǒng)完美結合，最大限度地減少輔助加熱系統(tǒng)的運行時間，降低電能的消耗。 　　3.3 控制系統(tǒng)設有應急手動功能，保證在控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，能實現(xiàn)手動控制，系統(tǒng)在應急狀態(tài)下能正常運行，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)實現(xiàn)“一用一備”設備的自動切換，使“一用一備”設備實現(xiàn)月度倒替運行。 　　3.5 控制系統(tǒng)具有斷電記憶功能，有記憶控制系統(tǒng)的設置數(shù)據(jù)和系統(tǒng)運行的各種參數(shù)，保證數(shù)據(jù)不丟失。 　　3.6 系統(tǒng)具有很強的抗干擾性和屏蔽性能，不因其他系統(tǒng)的信號干擾本系統(tǒng)的正常工作，或本系統(tǒng)的信號干擾其他系統(tǒng)的正常工作。 　　3.7 系統(tǒng)故障自診斷功能：能隨時反應系統(tǒng)內設備和傳感器的工作狀態(tài)，能自動進行故障診斷并完成故障點和原因顯示并聲光報警。 　　3.8 系統(tǒng)管理功能：為確保系統(tǒng)的正常運行，集控軟件設置用戶登陸界面，對不同登陸人員設置不同的權限，并對登陸人員做操作記錄。管理員能監(jiān)視設備運行狀態(tài)、操作設備運行、修改工藝或增減工藝流程。操作員能監(jiān)視設備運行狀態(tài)、操作設備運行。其他人員不能登陸。 　　4 系統(tǒng)原理 　　太陽能熱水系統(tǒng)設計原理（太陽能系統(tǒng)分為兩套，每套獨立運行） 　　4.1 定溫放水：在光照條件下，太陽能集熱器吸收太陽輻照能量，逐步使集熱器內水溫升高，當集熱器內水溫T1達到48℃（可修改）時，電動閥1開啟，冷水將集熱器內達到上限溫度的高溫熱水頂入儲熱水箱；當集熱器內水溫T1低于41℃（可修改）時，電動閥1 關閉，如此往復，直到儲水箱水位達到最高水位上限L1（可修改）。 　　4.2 溫差循環(huán)：儲熱水箱水位達到最高水位L1 后，電動閥1關閉。太陽能集熱器繼續(xù)吸收太陽輻照能量，逐步使集熱器內水溫繼續(xù)升高，當集熱器末端溫度T1 與儲水箱水溫T3 溫差（T1-T3）達到8℃（可修改）時，水泵1 啟動，將儲水箱較低溫度的水輸送到集熱器，將集熱器內高溫熱水頂入儲熱水箱，當集熱器內水溫T1與儲水箱水溫T3 溫差（T1-T3）達到設定值3℃（可修改）時，水泵1 停止，如此往復，逐步使儲熱水箱水溫繼續(xù)升高。 　　4.3 輔助加熱：在陰雨天或陽光不足時，當儲熱水箱內的水溫T3 低于43℃（可修改）時，春夏秋三季啟動空氣源熱泵，當儲熱水箱內的水溫T3 高于值47℃（可修改）時，關閉空氣源熱泵加熱。 　　4.4 恒溫水箱補水：在恒溫水箱內設置壓力傳感器，當恒溫水箱內的水位低于L2（可修改）時，電動閥4打開，水泵3 啟動，通過恒溫閥混水，恒溫溫度設定為43℃（可修改）后，補入恒溫水箱。當恒溫水箱內的水位高于L3（可修改）時，電動閥4 關閉，水泵3停止，停止補水。 　　6 安裝效果圖