解析酒店太阳能热水工程案例

摘要:本文以宜昌国际大酒店太阳能集中供热工程为例，简析太阳能集中供热在高层星级酒店中的应用，以及蒸汽锅炉作为辅助能源在太阳能集中供热中的应用。 　　1工程概况 　　宜昌国际大酒店（以下简称“酒店”）位于湖北省宜昌市沿江大道125号，是由湖北省武汉铁路局投资兴建的旅游涉外酒店，于1998 年4月18日正式营业。酒店是既有建筑，建筑面积39700m2，框架结构地上32层，地下2层，高度102m，如图1所示。 　　该系统采用太阳能集中供热系统+蒸汽锅炉辅助加热方式，太阳能集热面积228m2，日供热水15.6t，实现24h供应热水。 图1 酒店实体图 　　2太阳能工程集热系统设计 　　2.1设计规范及标准 　　GB/T 17581-2007真空管太阳能集热器；GB/T18712-2002太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范；GB 50015-2003建筑给水排水设计规范；GB50017-2003钢结构设计规范。 　　2.2 设计参数 　　2.2.1 宜昌市日照和用水情况 　　宜昌年平均日太阳辐照量JT=10900kJ/m2·d，年太阳辐照量：30°倾角表面4350MJ/m2；年日照时数；1616.5h；年平均温度：16.5℃；年平均日太阳辐照量：30°倾角表面10.9MJ/m2；自来水温度：15℃；生活热水温度温度平均为：55℃；日均用热水量Qr：120L/（床·d）。 　　2.3热水负荷计算 　　国际大酒店共有客房130间，采用全日制供热水方式，按酒店热水定额120L/（人·d），设每间每天120t热水，整个酒店每天约需热水16t，表1所示酒店的热水小时变化系数Kh值。 　　日用热水量Qw = Qr·m = 120×130 = 15600L/d≈16t/d 　　2.4太阳能集热器面积计算 　　2.4.1太阳能集热器面积 　　2.4.2集热器模块设计 　　系统采用真空管集热器，由于酒店屋面设施较多，可利用面积较小，最大限度利用屋面空间后，共设计安装集热器44组。选用公司自有品牌中南阳光集热器，规格为D58×1600×50热器每组集热面积为6.7m2，总面积为294.8m2，满足使用要求。 　　3辅助热源设计配置 　　本项目辅助加热设备，考虑到酒店也需要蒸汽，选用蒸汽锅炉为辅助加热；用量按太阳能最不利情况考虑，系统日供热水15600L。 　　3.1 蒸汽耗量计算 　　以蒸汽为热媒的水加热器设备，蒸汽耗量按下式计算： 　　式中：G———蒸汽耗量，kg/h；Qh———辅助加热量,W 取3690860 单位；k———热媒管道热损失附加系数是1.05；im———饱和蒸汽的热焓（kJ/kg），见表2；——凝结水的焓，kJ/kg，取4.187kJ/kg。 　　3.2 辅助加热设备选型 　　选用1台蒸汽锅炉，主要参数如表3： 　　由以上可知，G蒸汽耗量=5102kg/h，所选蒸汽锅炉的额定蒸汽发热量=6000kg/h，完全满足热水供应需要。 　　4技术经验阐述 　　4.1集热器布局 　　由于考虑到酒店屋面呈圆形，屋面有消防水箱，顶层周围有广告牌，屋面中央有酒店避雷系统。公司进行了详细勘察测算后，集热器采用矩阵均布，支管补程，达到同程设计水力均衡。提高集热器支架高度，不影响外观的同时，达到最大布局。如图2所示。 图2集热器布局一角 　　4.2 蒸汽管道设计 　　蒸汽锅炉设在底层设备间，需要把蒸汽引到屋面水箱对水箱进行加热，具有技术难度大、安全要求高的特点。除了常规低压蒸汽管道技术外，还产生新的问题，主要是：启闭时造成虹吸、水箱通汽加热时产生噪声。在蒸汽管道屋面标高高于水箱段增加单向通气孔，通蒸汽时关闭，停止时自动开启。通气孔与大气联通，避免了虹吸；管道通向水箱底部，经水箱水冷却部分水蒸气，减少噪声，在蒸汽管道末端安装一个类式分水器的装置，彻底解除噪声问题，如图3所示： 图3通气孔图 　　4.3水箱基础设计 　　该工程为已建工程，水箱需安装于屋面，这里存在载荷安全问题。首先现场勘查，确定工程屋面下有承重梁；咨询原设计单位，需要加固承重梁来满足水箱载荷；对水箱承重梁进行加固，增大水箱底面积，减小水箱高度，满足载荷需求。 　　5经济效益对比分析 　　电加热热水因初期投资较低，安装、使用较为方便，目前使用较为广泛。按每天需m=15600L 热水用量，应采用120L 电热水器130台。 　　太阳能+电辅助系统与电加热系统投资经济效益分析，如表4： 　　表4电加热系统与太阳能系统经济效益分析（以m=15.6t 水，温升40益计算） 　　根据以上对比分析可知，太阳能+电辅助加热系统虽然初投资比常规电加热系统多7.5万元，但每年节省费用17万多元。太阳能+电辅助加热系统在初期多出的投资可以0.5年内收回。 　　6环境影响分析 　　太阳能热水系统的环保效益体现在因节省常规能源而减少了污染物的排放，主要指标为CO2的减排量。 　　该系统年太阳能提供热量142486kW·h，相当于512949MJ（1kW·h＝3.6MJ）。 　　标准煤的定义是：凡是能产生29.308MJ的热量（低位）的任何数量的燃料折合为1kg 标准煤。（注：1t 标煤燃烧排放2.47tCO2） 　　则该系统全年省标煤=512949÷29.308÷1000÷17.5吨 　　全年CO2减排量Q=17.5×2.47=43.2t 　　因此，本项目所采用的太阳能热水系统全年可减排CO243.2t。 　　7结语 　　对于已建建筑利用太阳能工程时，需对建筑进行详细勘察，做到太阳能工程，安全、节能、与建筑相结合。蒸汽锅炉是酒店用热的传统热源方式，采用蒸汽直接加热方式生产热水的优点有加热迅速，热水产量高，加热设备较为简单，制作成本低。酒店用品清洗时需蒸汽，蒸汽锅炉在酒店有着不可替代的作用。该项目如何使太阳能新型能源与蒸汽锅炉安全、有效的结合提供了可借鉴经验。（湖北三峡太阳能研究所有限公司杜火青苏覃芳　宜昌市太阳能工程技术中心任周锋　宜昌市太阳能研究所李莉华）