賓館/酒店太陽能熱水工程系統解決方案

　　對于賓館/酒店來說，全天24小時供應熱水是絕大多數賓館/酒店對熱水供應的基本要求，賓館/酒店為了降低洗浴熱水的成本和費用，紛紛安裝了太陽熱水系統，既解決了環保問題，又降低了洗浴熱水的運行成本，收到了很好的效果。

　　一、賓館/酒店太陽熱水工程系統實例分析

　　1、賓館/酒店太陽熱水工程系統——實例概況

　　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。酒店是既有建筑，建筑面積39700m2，框架結構地上32層，地下2層，高度102m，如下圖所示。

　　該系統采用太陽能集中供熱系統+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24h供應熱水。

　　2、賓館/酒店太陽熱水工程系統——集熱系統設計

　　2.1 太陽能熱水工程——設計規范及標準

　　GB/T 17581-2007真空管太陽能集熱器;GB/T18712-2002太陽能熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規范;GB 50015-2003建筑給水排水設計規范;GB50017-2003鋼結構設計規范。

　　2.2 太陽能熱水工程——設計參數

　　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;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 太陽能熱水工程——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Kh值。

　　日用熱水量Qw = Qr·m = 120×130 = 15600L/d≈16t/d

　　2.4 太陽能熱水工程——太陽能集熱器面積計算

　　2.4.1 太陽能集熱器面積

　　2.4.2 集熱器模塊設計

　　系統采用真空管集熱器，由于酒店屋面設施較多，可利用面積較小，最大限度利用屋面空間后，共設計安裝集熱器44組。選用公司自有品牌中南陽光集熱器，規格為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、賓館/酒店太陽熱水工程系統——輔助熱源設計配置

　　本項目輔助加熱設備，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，系統日供熱水15600L。

　　3.1 太陽能熱水工程——蒸汽耗量計算

　　以蒸汽為熱媒的水加熱器設備，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是1.05;im———飽和蒸汽的熱焓(kJ/kg)，見表2;——凝結水的焓，kJ/kg，取4.187kJ/kg。

　　3.2 太陽能熱水工程——輔助加熱設備選型

　　選用1臺蒸汽鍋爐，主要參數如表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熱量=6000kg/h，完全滿足熱水供應需要。

　　4、賓館/酒店太陽熱水工程系統——技術經驗闡述

　　4.1 太陽能熱水工程——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。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 太陽能熱水工程——蒸汽管道設計

　　蒸汽鍋爐設在底層設備間，需要把蒸汽引到屋面水箱對水箱進行加熱，具有技術難度大、安全要求高的特點。除了常規低壓蒸汽管道技術外，還產生新的問題，主要是：啟閉時造成虹吸、水箱通汽加熱時產生噪聲。在蒸汽管道屋面標高高于水箱段增加單向通氣孔，通蒸汽時關閉，停止時自動開啟。通氣孔與大氣聯通，避免了虹吸;管道通向水箱底部，經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 太陽能熱水工程——水箱基礎設計

　　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。首先現場勘查，確定工程屋面下有承重梁;咨詢原設計單位，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、賓館/酒店太陽熱水工程系統——經濟效益對比分析

　　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，應采用120L 電熱水器130臺。

　　太陽能+電輔助系統與電加熱系統投資經濟效益分析，如表4：

　　表4電加熱系統與太陽能系統經濟效益分析(以m=15.6t 水，溫升40益計算)

　　根據以上對比分析可知，太陽能+電輔助加熱系統雖然初投資比常規電加熱系統多7.5萬元，但每年節省費用17萬多元。太陽能+電輔助加熱系統在初期多出的投資可以0.5年內收回。

　　6、賓館/酒店太陽熱水工程系統——環境影響分析

　　太陽能熱水系統的環保效益體現在因節省常規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：凡是能產生29.308MJ的熱量(低位)的任何數量的燃料折合為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全年可減排CO243.2t。

　　7、賓館/酒店太陽熱水工程系統——總結結論

　　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、節能、與建筑相結合。蒸汽鍋爐是酒店用熱的傳統熱源方式，采用蒸汽直接加熱方式生產熱水的優點有加熱迅速，熱水產量高，加熱設備較為簡單，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、有效的結合提供了可借鑒經驗。

　　二、賓館/酒店太陽能熱水工程系統設計說明及注意事項

　　對于賓館/酒店來說，全天24小時供應熱水是絕大多數賓館/酒店對熱水供應的基本要求，賓館/酒店為了降低洗浴熱水的成本和費用，紛紛安裝了太陽熱水系統，既解決了環保問題，又降低了洗浴熱水的運行成本，收到了很好的效果。因此，賓館/酒店太陽熱水工程系統的設計主要是如何才能實現這一基本要求，并考慮系統的可靠、合理、方便、安全等因素。

　　(一)、賓館/酒店太陽熱水工程系統設計思路

　　太陽能的優點在于環保、可免費使用;但其缺點恰恰是每天的太陽輻射具有不確定性。晴天時可以達到20，000KJ/d•M2;陰雨天時，不足晴天時的20%;另外，季節變化，太陽輻射量也有較大的變化。因此，僅靠太陽能來滿足全天24小時供應熱水是不現實的。通常的做法是采用太陽能與藍冠空氣能熱泵熱水器聯合供應熱水的方法，優先利用太陽能產生的熱水，當太陽能不足時，熱水全智能系統啟動空氣能熱泵進行輔助加熱。這種設計方案達到了既利用了太陽能源，又實現了賓館全天24小時洗浴熱水的要求。實實在在的為賓館老板省錢。

　　(二)、賓館/酒店太陽熱水工程系統輔助能源的選擇

　　從理論上講，任何一種能源都可以作為太陽能的輔助能源。但是，由于太陽能具有不確定性的缺點，因此，應選擇可靠、隨用隨有的能源作為太陽能的輔助能源。目前，太陽能常用的輔助能源形式主要有燃氣、電加熱、暖氣換熱等。燃氣、電加熱都具有可靠、隨用隨有的優點。在有燃氣的地方，如果不考慮初始成本的話，應盡量選用燃氣作為輔助能源，沒有燃氣的地方，則選用電加熱作為輔助能源。如果，其所在的地區有采暖設施，同時選用暖氣換熱作為太陽能的第二輔助能源，可以有效的降低冬季電輔助加熱運行費用過高的問題。

　　(三)、賓館/酒店太陽熱水工程系統集熱器類型的選型

　　目前國內使用的太陽集熱器主要有平板集熱器、真空管集熱器、熱管和U形管集熱器。平板集熱器可承壓運行，且運行可靠，但一般只在春、夏、秋三季使用，冬季使用時，需做防凍處理(系統充防凍液或其他防凍措施);真空管集熱器在零下25℃條件下，仍可產生熱水，可一年四季使用，且冬季利用太陽能的效率最高，是目前普遍使用的產品，但存在會發生真空管破碎漏水的可能;熱管集熱器可在零下50℃條件下使用，但其冷凝端(加熱端)表面積僅是真空管的百分之一，易結水垢，換熱效果不如真空管，適合在北方高寒地區使用。

　　上述產品各有其優缺點，應根據賓館的具體情況選擇合適的太陽集熱器類型。 有人推薦太陽能熱水器串聯工程，但其結構簡單，適合家庭或小面積工程使用。存在需每天人工上水和上滿水后關閥門的問題;不同熱水器之間存在上水不平衡問題;與一個大水箱相比，多個小水箱并串聯，造成單位熱水容量的散熱表面積大，水箱散熱損失增大等問題;不便于安裝輔助加熱，如果分散安裝輔助加熱，控溫不方便，且安全措施不易保證;目前一些廠家雖推出了一些控制器，但實際應用中仍存在不可靠，易出現故障等問題。總之，家用太陽熱水器是為一家一戶設計的產品，用于大面積太陽熱水系統，存在諸多的缺點和不便。 工程用集熱器沒有儲熱水箱，可根據現場情況任意串并聯，系統運行便于控制，易于配置輔助加熱系統，使用管理比較方便。因此，最好應選用工程用太陽集熱器。

　　(四)、賓館/酒店太陽熱水工程系統設計主要應考慮的問題

　　1、太陽熱水系統運行方式的合理性、先進性、可靠性。對于賓館使用的太陽熱水系統，一般應設計成直流定溫與溫差循環相結合的運行方式，當儲熱水箱水位不滿時，系統采用直流定溫方式運行;當儲熱水箱達到滿水位滿時，系統自動轉入溫差循環，通過提升儲熱水箱的熱水溫度，來儲存太陽集熱器得到的熱能。

　　2、優先利用太陽能源，當太陽能不足時，再利用輔助能源補充加熱熱水。賓館的用熱水量隨用熱水人數的變化而變化，如何達到既充分利用了太陽能產生的熱水，又及時補充由于太陽能產熱水不足造成的熱水短缺，是設計時應特別注意的問題。過分地利用輔助能源產生熱水，會造成熱水費用的增加和太陽能產熱水的浪費;輔助能源補充不及時，又會造成熱水短缺，無法實現全天24小時供熱水。由于太陽輻射量變化的無規律性，賓館用水量的不確定性，這些都直接影響輔助加熱時間的長短。這種變化，可以通過智能控制器來檢測、判斷、確定何時啟動和停止輔助加熱，達到優先利用太陽能源，當太陽能不足時，再利用輔助能源補充熱水的目的。

　　3、控制系統的全自動化、智能化、先進性、可靠性。太陽熱水系統的控制除了上面提到的定溫控制，溫差循環控制，輔助加熱智能控制外，還需考慮防凍控制，遠程監控等。目前，智能控制的方法很多，但控制器的功能以及智能化程度差別很大。應用PLC可編程控制器，為實現太陽能控制系統的自動化智能化帶來了極大的方便和可能，并提高了控制系統的可靠性。

　　4、太陽能系統與建筑物的協調性、方便性。對于太陽集熱器與儲熱水箱的擺放位置和擺放方式，除了要考慮是否有利于太陽能采光、系統循環、管路布局、日常維護等因素外，還應考慮是否與所處的建筑風格相協調。太陽熱水系統至少應做到不破壞建筑的整體風格。

　　5、工程系統的經濟性。太陽集熱器的種類不同，其特點也不同，各有其適應的范圍。因此，應根據其特點來加以選擇。并非最貴的就是最好的。關鍵要看其用途。

　　賓館/酒店太陽熱水工程系統方案設計圖紙