神東李家畔生態(tài)園小區(qū)太陽能浴水系統(tǒng)改造分析

摘 要：在2011年以前，由于神東李家畔生態(tài)園小區(qū)大部分太陽能集熱系統(tǒng)處于停用狀態(tài)，為保障用戶正常用水，只能啟動輔助加熱系統(tǒng)供熱，有的控制系統(tǒng)不能自動工作，需要人工手動。溫度低時啟動電加熱，到達(dá)溫度關(guān)閉電加熱，因此產(chǎn)生較大運(yùn)行電費(fèi)、加熱管更換費(fèi)用及人力成本。因此對其進(jìn)行了太陽能浴水系統(tǒng)的改造，系統(tǒng)改造完成后，公司組織了多個部門進(jìn)行了驗收，并繼續(xù)對系統(tǒng)運(yùn)行狀況進(jìn)行了半個月的運(yùn)行監(jiān)測跟蹤，并對系統(tǒng)改造前后做了對比分析及評審工作。

關(guān)鍵詞：太陽能；浴水系統(tǒng)；改造分析

1 改造背景分析

李家畔生態(tài)園小區(qū)共有1-14#樓、教培中心、集團(tuán)辦公樓、21-26#樓共25套太陽能系統(tǒng)，日產(chǎn)熱能力為247噸，分別于2007年-2009由5個太陽能廠家承建。在質(zhì)保期結(jié)束后，由于沒有專業(yè)隊伍維護(hù)，或部分系統(tǒng)存在設(shè)計缺陷，導(dǎo)致出現(xiàn)冬季管道設(shè)備凍壞、系統(tǒng)帶病運(yùn)行甚至癱瘓等情況。為降低公司費(fèi)用成本，經(jīng)公司研究，采取了隔日并定時供水的措施：每周二、四、六、日的上午8時-12時、下午16時-20時定日定時供水方式。

2 系統(tǒng)的調(diào)研與準(zhǔn)備

系統(tǒng)調(diào)研：基于解決礦區(qū)居民生活用水民生實際問題，2011年3月份，經(jīng)集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)集體研究，要求對已安裝的太陽能浴水系統(tǒng)進(jìn)行徹底修復(fù)啟動。為此，由集團(tuán)公司分管領(lǐng)導(dǎo)牽頭，成立專門調(diào)研小組，對全區(qū)系統(tǒng)進(jìn)行了全面摸底，并請教行業(yè)專業(yè)人士對系統(tǒng)進(jìn)行了分析研究，考察了多個太陽能企業(yè)，并聽取他們對系統(tǒng)改造的意見及建議。歷經(jīng)半年時間，調(diào)研小組從一個行業(yè)外人士，儼然轉(zhuǎn)變成為太陽能行業(yè)的專業(yè)人士，對系統(tǒng)有了徹底全面的了解，也對系統(tǒng)改造方案的評審積累了寶貴的經(jīng)驗。

招標(biāo)實施：在小組人員完成調(diào)研、總結(jié)、匯報后，為保障系統(tǒng)改造的成功概率，避免出現(xiàn)之前同樣的問題，集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)指示，先進(jìn)行試點(diǎn)改造，進(jìn)行對3個不同廠家的3套不同系統(tǒng)的試點(diǎn)改造成功后再進(jìn)行全面推廣。隨后，基于前期調(diào)研積累的豐富經(jīng)驗，經(jīng)過對各個投標(biāo)方案的嚴(yán)謹(jǐn)審核、考察、挑選，確定了中標(biāo)單位。

準(zhǔn)備工作：試點(diǎn)改造前，為對比改造后的效果，先對改造前的試點(diǎn)的3套系統(tǒng)分別安裝水表和電表，用于統(tǒng)計改造前噸水能耗，經(jīng)各部門會同研究，決定對某知名品牌的1#樓系統(tǒng)、另一知名品牌的8#樓系統(tǒng)及第三個廠家的14#樓系統(tǒng)進(jìn)行試點(diǎn)改造，改造工作在安裝水電表統(tǒng)計一個月數(shù)據(jù)后開始實施。

3 改造測試

3.1 改造重點(diǎn)

本次改造將對系統(tǒng)進(jìn)行以下重點(diǎn)改造：系統(tǒng)建設(shè)設(shè)計方案較早、運(yùn)行原理較當(dāng)前落后，對本地實際水質(zhì)和防凍設(shè)計考慮不足，系統(tǒng)缺陷較多，如水質(zhì)未采取除垢措施、系統(tǒng)電加熱負(fù)荷重，加熱棒損壞頻繁、系統(tǒng)過冬防凍性能差、管道設(shè)施凍壞嚴(yán)重、自動控制系統(tǒng)功能不滿足實際需求，施工安裝不規(guī)范等。

3.2 改造實施措施

采用最先進(jìn)的節(jié)能產(chǎn)熱設(shè)計。原有系統(tǒng)均采用了水箱補(bǔ)水，循環(huán)泵強(qiáng)制循環(huán)換熱原理；存在水箱冷熱中和效應(yīng)、循環(huán)泵工作負(fù)荷大、產(chǎn)熱過程管道循環(huán)熱損高以及循環(huán)泵依賴性太強(qiáng)等缺陷。改造方案均采用節(jié)能型定溫補(bǔ)水控制技術(shù)，自來水首先進(jìn)入集熱器加熱后進(jìn)入水箱，避免了冷熱中和效應(yīng)；同時循環(huán)泵僅在二次升溫過程中才啟用，降低了系統(tǒng)對循環(huán)泵的依賴；產(chǎn)熱過程中也沒有了管道循環(huán)的熱損失，較原系統(tǒng)更加節(jié)能。

采用更節(jié)能補(bǔ)水設(shè)計。原系統(tǒng)采用水位補(bǔ)水控制法，水箱用水到達(dá)底限時，自動補(bǔ)滿水箱。而補(bǔ)入水箱的自來水也會中和水箱溫度，導(dǎo)致電加熱輕易啟動。改造采取了智能水位、溫度、時間三維補(bǔ)水控制技術(shù)，后當(dāng)箱水用水達(dá)到底限時，如果再沒有人用水，則不啟動補(bǔ)水，等待第二天正常利用太陽能產(chǎn)熱補(bǔ)水；如果還有人用水，則啟動補(bǔ)水維持水位不低于底限值即可，用多少補(bǔ)多少，從而減少電加熱工作量，實現(xiàn)節(jié)能最大化。

采用模擬雙水箱冷熱設(shè)計。原系統(tǒng)室內(nèi)管道循環(huán)回水直接進(jìn)入熱水箱，會導(dǎo)致冷熱中和，降低了熱水使用率。改造后采用水箱隔離設(shè)計，進(jìn)行二次低溫過濾，降低冷熱中和效應(yīng)，提高熱水使用率的同時，減少電加熱啟動頻率，從而更節(jié)能。

采用大面積、多陣列、非對稱分區(qū)控制技術(shù)原系統(tǒng)不論集熱面積大小、陣列多少、是否等程，均當(dāng)做一個陣列來控制，有管路不等程、或登程但不等流等缺陷，會導(dǎo)致回水不均衡現(xiàn)象；同時，如果有一個集熱管爆裂后導(dǎo)致大面積停用，造成資源浪費(fèi)；改造采取了國家專利《大面積、多陣列、非對稱集熱面積等流式控制技術(shù)》，有效解決了原系統(tǒng)存在的缺陷。

采用了行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)環(huán)境溫度防凍技術(shù)，一舉克服了管道防凍技術(shù)無法解決室外管道過長，溫度采集點(diǎn)不準(zhǔn)確，導(dǎo)致系統(tǒng)無法安全過冬的瓶頸。采用環(huán)境溫度覆蓋管道溫度，更具有全面代表性，徹底解決“以點(diǎn)帶面”的局限性，確保系統(tǒng)安全過冬。首次采用國內(nèi)最先進(jìn)的排空防凍設(shè)計。改造采用了新的控制理論和設(shè)計，用月度、環(huán)境溫度雙重條件識別冬季季節(jié)；用時間段識別白晝。實現(xiàn)在冬季夜晚時，將室外管道內(nèi)的水全部排空，無需啟動伴熱帶、無需啟動防凍循環(huán)，最節(jié)能、高效、穩(wěn)定的防凍模式。

多項阻垢措施確保水質(zhì)穩(wěn)定。充分考慮李家畔實際水質(zhì)問題，采用前置過濾器、硅磷晶阻垢裝置確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

停電停水應(yīng)急保障措施。開發(fā)停電應(yīng)急控制器，確保在出現(xiàn)冬季嚴(yán)寒天氣再萬一停電的極端條件下能夠及時排空，保障系統(tǒng)穩(wěn)定。

首次采用同一監(jiān)控平臺對不同系統(tǒng)的統(tǒng)一監(jiān)測。采用遠(yuǎn)程gprs/gsm通信技術(shù)，利用光學(xué)家 集中平臺對所有改造系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測控制，能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表、能效分析、運(yùn)行維護(hù)及故障報警等遠(yuǎn)程管理。

4 創(chuàng)新點(diǎn)分析

經(jīng)過系統(tǒng)的全面優(yōu)化改造，李家畔生態(tài)園小區(qū)太陽能浴水系統(tǒng)一舉解決多年積累的故障，運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果明顯，用戶投訴率大大減少，經(jīng)濟(jì)效益可觀。

改造后，采用國內(nèi)一流設(shè)備，穩(wěn)定性優(yōu)于同廠家新建系統(tǒng)。

改造后，采用全新節(jié)能控制技術(shù)，能耗完全優(yōu)于同廠家新建系統(tǒng)。

改造后，采用多重措施防凍，將完全避免原系統(tǒng)越冬癱瘓瓶頸。

改造后，維護(hù)妥善，壽命將達(dá)到或超過原系統(tǒng)使用期限。

5 總結(jié)與展望

對其完成了系統(tǒng)優(yōu)化改造：增加了水質(zhì)過濾及阻垢裝置；升級改造了控制系統(tǒng)，新增了多項防凍技術(shù)和節(jié)能技術(shù)；采用陣列分區(qū)、停水停電應(yīng)急保護(hù)提高了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性；安裝了電、表水表便于能耗考核；實現(xiàn)了全區(qū)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程自動化監(jiān)測。經(jīng)過為期一年的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，本項目25套太陽能系統(tǒng)日總供水能力為247噸，實際使用約180噸。根據(jù)物業(yè)處費(fèi)用數(shù)據(jù)，改造前周二、四、六、日定時供水條件下，年運(yùn)行電費(fèi)費(fèi)用約120萬元（如果采用全天全日供水，費(fèi)用推算約240萬元）；改造后系統(tǒng)全天24小時供水年電費(fèi)50萬元，改造后年節(jié)約實際電費(fèi)70萬元以上（全天全日供水條件下，節(jié)約170萬元以上），維護(hù)期間對用戶滿意度調(diào)查，滿意率高達(dá)98%，信箱投訴量全年僅1-2條，經(jīng)濟(jì)效益及社會效益非?？捎^。

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作者簡介：郭文剛（1982，12-），男，漢族，籍貫：內(nèi)蒙古巴彥淖爾市，當(dāng)前職務(wù)：供熱主管，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：本科，單位：神華神東礦業(yè)服務(wù)公司，研究方向：建筑環(huán)境與設(shè)備工程。