太陽能供熱改造在營口港浴池中的應用

邵成

摘 要：營口港鲅魚圈港區(qū)原有職工浴池三處，分別為作業(yè)區(qū)浴池日供3000人洗浴，物流和四期浴池各日供800人洗浴，均使用小型燃煤鍋爐提供熱水，既不經(jīng)濟環(huán)保，又存在安全隱患，本文就該區(qū)的太陽能供熱改造進行探討。

關(guān)鍵詞：太陽能；供熱改造；應用

中圖分類號：TK51 文獻標識碼：A

1 改造方案的制定

根據(jù)港區(qū)周邊（蓋州雙臺子及熊岳等處）可供溫泉熱水及港內(nèi)已實現(xiàn)冬季集中供熱的實際情況，我們制定了下述三個方案。方案1為全年備用溫泉熱水；方案2為夏季備用溫泉熱水，冬季備用集中供熱換熱；方案3為夏季備用電熱鍋爐，冬季備用集中供熱換熱。

三個方案的成本收回期限基本相同；方案一的投資最少380萬元，方案二的投資最多415萬元；方案一受溫泉水送水影響最大，方案三不受溫泉水送水影響?？紤]到三個方案的投資額度、成本收回期限、運營維護成本及每年節(jié)省的費用基本相近，但受溫泉水供應能力、運送條件等不利因素影響，為不影響一線職工晝夜洗浴需求，綜合權(quán)衡各方面因素，最終選定不用溫泉水作為備用熱源，即選定方案三：投資405萬元對三處浴池實施太陽能供熱改造，供暖季節(jié)以集中供熱換熱作為備用熱源，非供暖季節(jié)以電熱鍋爐作為備用熱源，且電鍋爐在冬季可與集中供熱熱源互補，更有保障、更加合理。

太陽能浴池系統(tǒng)使用壽命至少為15年，其后期維護費用與現(xiàn)有浴池設施維護費用相當，可相互抵消。5年收回投資后，還可使用10年，每年節(jié)省費用按88.3萬元計，則三處浴池在全部收回投資后，還可節(jié)省883萬元。設計過程中還適當預留集熱器面積和蓄水箱，合理做好系統(tǒng)供熱能力的預留，以使太陽能供熱系統(tǒng)在設計使用年限內(nèi)，既能夠充分發(fā)揮作用，又不造成過度的供熱能力浪費。

2 設備和材料選型

（1）太陽能集熱模塊為全玻璃真空管太陽能集熱器，每塊集熱模塊集熱面積為6.5㎡，外形尺寸為3310mm×2080mm，集熱器真空管采用新型優(yōu)質(zhì)硼化硅全玻璃真空管。

（2）組合式保溫儲水箱采用304不銹鋼內(nèi)膽，彩鋼板外皮厚0.5mm，中間保溫層為聚氨酯發(fā)泡結(jié)構(gòu)密度達到35-45kg/m3，閉孔率≧95%，-45℃不收縮變形。

（3）冬季由集中供熱水-水換熱提供熱水，非供暖季節(jié)輔助熱源為外置式電加熱熱水鍋爐：最長加熱時間15小時、冷水水溫15℃、熱水水溫45℃、作業(yè)區(qū)加熱水量200000kg、物流加熱水量40000kg、四期加熱水量40000kg、熱效率取0.95，由以上參數(shù)計算輔助加熱功率作業(yè)區(qū)P= CMΔT /η·H·860=500kW，物流區(qū)P=240kW，四期P=240kW。

（4）太陽能熱水循環(huán)水泵、供水泵、循環(huán)混水泵及電加熱鍋爐循環(huán)水泵，均選用格蘭富水泵，以實現(xiàn)恒壓供水，極大提高用水舒適度，內(nèi)置過熱保護，缺水保護，低壓保護等多重保護功能。

（5）太陽能冷、熱水管道均采用國標熱鍍鋅鋼管，外用玻璃棉保溫，厚度為40mm。

（6）控制器選用西門子控制單片機，控制核心為西門子S7系列工業(yè)PLC，顯示為6寸彩色觸摸屏，溫度傳感器為標準PT100帶不銹鋼護桿熱電阻，水位傳感器為專用微壓式壓力型外接式，變頻器為西門子MM430工業(yè)水泵專用系列。

（7）室外集熱器支架底座采用150×150×5mmQ235鋼制作，角鋼支架選用40×40×4mm國標熱鍍鋅角鋼支架。

（8）控制線路信號屏蔽線采用國標0.5mm2×3，屏蔽其它磁場干撓，系統(tǒng)控制更安全。

（9）電伴熱帶纏縛在室外管道上，做為冬季停電后水管的解凍及低溫時的防凍使用，能承受4kV-6kV浸水耐壓試驗，每米成品電熱帶的絕緣電阻不低于20MΩ，在-20℃±1℃放置24小時后彎曲三次面無裂紋，最高表面溫度不高于85℃，最高維持溫度≦75℃。

（10）電磁閥采用全銅制，AC= 220V，零公斤起動。

3 工作原理

（1）太陽能溫差加熱原理

在光照條件下，當溫度T5-T2≥7℃時（T5集熱器內(nèi)水溫，T2太陽能儲水箱1（加熱水箱）水溫），太陽能熱水系統(tǒng)控制器自動啟動P1太陽能熱水循環(huán)泵，將集熱器中較高溫度的水頂入儲熱水箱1中，當T5-T2≤2℃時（T5集熱器內(nèi)水溫，T2太陽能儲水箱1水溫），太陽能熱水系統(tǒng)控制器自動關(guān)閉P1太陽能熱水循環(huán)泵，直到第二次達到設定溫差。加熱水箱補水方式為低水位補水方式。

（2）太陽能恒溫水箱補水原理

當儲熱水箱2中用戶用水，儲熱水箱水位低于設定最低水位時，控制器自動啟動熱水循環(huán)泵P2，同時根據(jù)儲熱水箱2中的熱水溫度控制器自動判是否啟動電磁閥或電加熱管補充到儲熱水箱2至設定滿水位和設定水溫。

由于改造后系統(tǒng)的自動化程度得到了較大提高，為了能夠保證系統(tǒng)更好的運行，公司要加強對使用單位技術(shù)人員和操作人員的管理培訓工作。同時設置專業(yè)維護保養(yǎng)人員，在運行期間跟蹤檢測，每班測定壓力、溫度和流速等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，隨時發(fā)現(xiàn)問題，及時解決；每班對系統(tǒng)設備完成一次運行檢查，每月完成一次運行保養(yǎng)，每季度關(guān)停一次系統(tǒng)，開展一次全面檢查和保養(yǎng)，進行換熱機組和電氣線路清理檢查、換熱片拆洗檢查、集熱器管路清洗檢查，以及管線除污檢查等。同時要做好屋面結(jié)構(gòu)承重校核問題，避免系統(tǒng)改造后屋面防水性能下降。

結(jié)語

營口港太陽能浴池供熱系統(tǒng)改造完成后運行狀況良好，未經(jīng)大中修，運行維護成本低，達到了節(jié)能增效的預期目標。同時配合營口港的集中供熱改造，徹底取締了港區(qū)非生產(chǎn)燃煤鍋爐，既實現(xiàn)了節(jié)能減排，又提升了企業(yè)形象，經(jīng)濟效益與社會效益顯著，進一步實現(xiàn)了建設“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”港口的目的。

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