太阳能采暖在工业厂房的应用

由于气候条件的限制，我国北方地区大部分工业厂房在冬季都需要采暖，而采暖费用在企业成本中是一笔不小支出，普遍存在着能耗高、成本高的问题。 　　因此，根据实际情况采用最佳的采暖方式，减少工业厂房采暖能耗，降低采暖成本刻不容缓，太阳能作为一种可再生的清洁能源，近年来在采暖中的利用受到关注。我国属于太阳能资源丰富的国家之一，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000小时，辐射总量高于5000MJ/（m2•a）。 　　北方采暖地区，大多数地区处于太阳能资源丰富区，为太阳能采暖提供了可能。本文以天津福臻工业装备有限公司研发基地二期工程2#车间太阳能采暖项目为例，该项目以太阳能为主，低谷电为辅进行采暖实现建筑节能，为高大空间工业厂房推广太阳能采暖提供依据。 　　1项目概况 　　天津福臻工业装备有限公司研发基地二期工程2#车间位于津南(双港)工业开发区。该车间建筑面积为3721.27m2。车间建筑为一层钢结构，建筑高度9.3米。外墙标高1.2m以下采用240mm（局部370mm）厚页岩砖，标高1.2m以上采用双层彩钢板内夹100mm厚玻璃棉（局部370mm厚页岩砖)。本项目原拟采用市政供暖，鉴于市政供暖接口费投资过大，现采用太阳能+低谷电蓄热采暖进行采暖。系统末端选用风机盘管。 　　2系统运行原理及控制方式 　　本项目分为两套太阳能系统，南屋面一套太阳能系统，北屋面一套太阳能系统，系统采用太阳能短期蓄热+低谷电辅助加热方式进行采暖。 　　太阳能系统控制： 　　南坡北坡太阳能系统均采用温差循环方式自动运行，加热水箱中的水。 　　当太阳能系统管路温度低于4度时，太阳能循环泵启动，系统开始循环防冻。 　　采暖控制： 　　1．正常采暖模式：辅助加热在低谷电时段按需启动(深冬期间使用该模式)。 　　在低谷电时段，当水箱温度低于设定温度时，电锅炉启动。当水箱温度高于设定温度，电锅炉停止运行。 　　2．假日模式：辅助加热在低谷电时段仅仅保证系统的防冻（假日停工、停产阶段使用该模式）。 　　3．无辅助加热采暖模式（刚入冬或冬季结束期间使用该模式）。 　　防冻控制： 　　采用循环防冻的方式防冻。 　　详见系统原理图（图1）。 图1太阳能系统原理图 　　3系统参数及配置 表1系统参数及配置表 　　4系统设计特点 　　1．太阳能集热器设计 　　由于本项目屋面面积有限，为保证屋面最大化安装太阳能且能均匀承重，本项目集热器均匀布置在南北两面坡屋面上（图2），并按南坡、北坡的区域分别为一套独立的太阳能运行系统，互不影响。 图2屋面太阳能系统 　　2．风机盘管的设计 　　该车间为高大空间厂房，且操作面均在3m以下。为保证操作面温度，本项目采用下吹安装风机盘管（图3），来保证车间的温度，有效避免了车间下部操作面温度低，上部无人区域温度较高的情况，实现了热量的最大化利用。 图3风机盘管 　　3．辅助热源的设计 　　该项目采用了电锅炉辅助加热，并利用蓄热的方式，有效利用了低谷电。从而大大降低了系统辅助热源的费用。同时，根据车间的生产模式及当地的气象特点，创造性的采用了入冬模式、深冬模式和假日模式多模式控制。最大限度的降低了系统的运行费用。 图4蓄热水箱和电锅炉辅助加热 　　4．防冻系统设计 　　鉴于该项目的围护材料彩钢板内填物易燃的特点，太阳能系统摒弃了传统的伴热带防冻的设计。整个系统采用局部小循环、大循环等多种循环方式进行防冻。确保安全的同时，保证了系统的正常运行。 　　5.系统经济效益分析 　　1．系统运行状况及运行费用 　　2．系统年节约费用 　　系统采用市政供暖年供暖费用为：80元/m2×3721.27m2=297701.6元 　　系统年节约费用为：采用市政供暖费用-太阳能系统年运行费用=297701.6元-114135.8元=183565.8元 　　3．系统回收年限 　　市政供暖接入费用为：60万元 　　系统投资：90万元 　　系统回收年限：（90万元-60万元）/18.36万元=1.64年，小于2年 　　天津地区属于我国太阳能利用的Ⅱ类地区属于资源丰富区。12月份太阳辐照量12.610MJ/（m2•d）。根据天津的太阳能辐照资源，考虑太阳能的效率、热损的影响，本系统采暖期太阳能年节能量为：555036MJ。折合标煤18.9吨标煤。减排二氧化碳46.683吨，二氧化硫0.378吨，粉尘0.189吨。 　　通过以上分析可知,高大空间厂房采用太阳能采暖是完全可行的。但需要结合厂房的类型和生产特点进行合理的设计。目前，高大空间厂房已成为工业开发区的建筑主体，大部分采用生产用热和供暖结合的方式，存在能源浪费和运行费用高的特点。作为清洁、节能的太阳能采暖系统的大力推广，必将产生巨大的经济效益和社会效益。（文/天普新能源科技有限公司   郭玉兴　王亚龙  张慧丽）