阳邑煤矿平板太阳能热水工程分析

0 前言 　　冀中能源邯郸矿业集团有限责任公司阳邑煤矿太阳能热水工程是由北京同享阳光太阳能科技有限公司设计并安装的中央热水工程项目。于2013年11月开工，2014年1月竣工。 　　1 背景介绍 　　阳邑煤矿位于河北省邯郸市西北约15km处，武安市康城镇康东村村东，西邻太行山，东为华北平原，属东亚大陆性、中温带、亚干旱、季风气候，四季分明。 　　阳邑煤矿共有3个浴室，分别为男职工浴室、干部浴室和女职工浴室；男职工浴室有2个浴池，每个浴池的容积为20m3。干部浴室有1个浴池，浴池的容积10 m3。 　　本系统按春、夏、秋、冬四季浴池、淋浴均使用太阳能系统洗浴进行设计，春秋夏三季使用空气源热泵作为辅助热源，冬季采用供热管网作为辅助热源，用水方式为24小时供水。 　　阳邑煤矿每天约有500人衣服需洗涤烘干。 　　项目建设内容： 　　整套太阳能系统共计47-1500-60型集热器100套，真空管12000支，总计集热面积1240m2。 　　安装空气源热泵：TFS-SKR1600型空气源热泵4台。 　　安装电加热：150kW电加热机组2台。 　　安装水箱：不锈钢恒温水箱1台：3m×5m×2m，容积30m3； 　　不锈钢储热水箱1台：3m×12m×2m，容积72m3。 　　安装归丽晶除垢器：1台，日处理水100t。 　　2 日用水量设计方案 　　2.1 男职工浴室2个20m3浴池，每日需40℃热水40m3； 　　2.2 干部浴室有1个10m3浴池，每日需40℃热水10m3； 　　2.3 全矿每天洗浴人数约1000 人左右，每人淋浴按0.05L 计算，每日需45℃热水50m3； 　　上述三项相加，每日共需热水100m3，设计用水量100m3，每天日产热水为100m3。 　　3 系统特点 　　控制系统根据阳邑煤矿用水特点及要求，本项目太阳能控制系统具有以下特点： 　　3.1 控制系统采用双PLC 智能控制、触摸屏显示（图1），以实现系统全自动、智能化控制（太阳能定温放水、自动补水功能、恒温恒压供水、温控自动防冻、系统安全运行自动保护、辅助加热系统的自动运行等），无需专人管理，保证控制系统稳定、可靠地运行；触摸屏显示界面友好，具有动态演示功能，参数设置、修改方便，各种运行参数显示一目了然，并将其发送给矿调度室用显示器进行显示，由矿调度员监视系统的运行情况。 　　3.2 控制程序将温度、水位、时间、流量等参数巧妙融合，实现充分和优先利用太阳能，将太阳能与辅助加热系统完美结合，最大限度地减少辅助加热系统的运行时间，降低电能的消耗。 　　3.3 控制系统设有应急手动功能，保证在控制系统出现问题时，能实现手动控制，系统在应急状态下能正常运行，保证职工的正常洗浴。 图1 PLC 智能控制、触摸屏 　　 3.4 控制系统实现“一用一备”设备的自动切换，使“一用一备”设备实现月度倒替运行。 　　3.5 控制系统具有断电记忆功能，有记忆控制系统的设置数据和系统运行的各种参数，保证数据不丢失。 　　3.6 系统具有很强的抗干扰性和屏蔽性能，不因其他系统的信号干扰本系统的正常工作，或本系统的信号干扰其他系统的正常工作。 　　3.7 系统故障自诊断功能：能随时反应系统内设备和传感器的工作状态，能自动进行故障诊断并完成故障点和原因显示并声光报警。 　　3.8 系统管理功能：为确保系统的正常运行，集控软件设置用户登陆界面，对不同登陆人员设置不同的权限，并对登陆人员做操作记录。管理员能监视设备运行状态、操作设备运行、修改工艺或增减工艺流程。操作员能监视设备运行状态、操作设备运行。其他人员不能登陆。 　　4 系统原理 　　太阳能热水系统设计原理（太阳能系统分为两套，每套独立运行） 　　4.1 定温放水：在光照条件下，太阳能集热器吸收太阳辐照能量，逐步使集热器内水温升高，当集热器内水温T1达到48℃（可修改）时，电动阀1开启，冷水将集热器内达到上限温度的高温热水顶入储热水箱；当集热器内水温T1低于41℃（可修改）时，电动阀1 关闭，如此往复，直到储水箱水位达到最高水位上限L1（可修改）。 　　4.2 温差循环：储热水箱水位达到最高水位L1 后，电动阀1关闭。太阳能集热器继续吸收太阳辐照能量，逐步使集热器内水温继续升高，当集热器末端温度T1 与储水箱水温T3 温差（T1-T3）达到8℃（可修改）时，水泵1 启动，将储水箱较低温度的水输送到集热器，将集热器内高温热水顶入储热水箱，当集热器内水温T1与储水箱水温T3 温差（T1-T3）达到设定值3℃（可修改）时，水泵1 停止，如此往复，逐步使储热水箱水温继续升高。 　　4.3 辅助加热：在阴雨天或阳光不足时，当储热水箱内的水温T3 低于43℃（可修改）时，春夏秋三季启动空气源热泵，当储热水箱内的水温T3 高于值47℃（可修改）时，关闭空气源热泵加热。 　　4.4 恒温水箱补水：在恒温水箱内设置压力传感器，当恒温水箱内的水位低于L2（可修改）时，电动阀4打开，水泵3 启动，通过恒温阀混水，恒温温度设定为43℃（可修改）后，补入恒温水箱。当恒温水箱内的水位高于L3（可修改）时，电动阀4 关闭，水泵3停止，停止补水。 　　6 安装效果图