為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排政策，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，我們發(fā)揮太陽能生產(chǎn)企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，利用太陽能技術(shù)解決生產(chǎn)連續(xù)循環(huán)供熱，解決電鍍行業(yè)生產(chǎn)供熱需求，為太陽能企業(yè)提供工程實(shí)際運(yùn)用的典型案例。
1 工程概況
本項(xiàng)目位于浙江省玉環(huán)縣，采用太陽能加熱系統(tǒng)提供生產(chǎn)工藝用熱水。在其廠房屋頂，最大限度可安裝KFC-4080-B（嵌入式）高效平板集熱器2320m2，平板集熱器通過各種專用構(gòu)件能安裝替代建筑屋頂，真正實(shí)現(xiàn)與建筑相結(jié)合。工程安裝前后的全景如下：
圖一 工程安裝前的場(chǎng)景
（透過窗可見鋼架為太陽能屋面的鋼梁基礎(chǔ)）
圖二 工程安裝后的全景
本項(xiàng)目于2012年8月開工，2013年4月竣工驗(yàn)收。在正常年平均日輻射量為12.31 MJ/m2，系統(tǒng)制熱能力為3411921 kcal/d，年收益相當(dāng)于市電1448083 kW∙h。太陽能系統(tǒng)總投資約500萬人民幣，回收期約3~4年(太陽能系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)費(fèi)用對(duì)比,此結(jié)果受日照強(qiáng)度和生產(chǎn)線的連續(xù)性影響)。如果考慮到節(jié)能減排的政策性補(bǔ)貼及地方扶持政策，回收期將大大縮短。
2 甲方要求
2.1 供熱要求
電鍍生產(chǎn)線需要供熱的鍍槽共29個(gè)，約142.4m3溶液，24小時(shí)工作；溶液工作溫度要求恒溫為45℃~75℃，整個(gè)系統(tǒng)的24小時(shí)耗熱量合計(jì)為5223301.22kcal/d。
表1 電鍍工藝耗熱需求匯總表
輔助加熱采用蒸汽鍋爐。
2.2 與建筑相結(jié)合要求
使用太陽能平板集熱器及綱構(gòu)基礎(chǔ)組件替代廠房的建筑屋頂，同時(shí)，必須滿足屋面承載、防水及采光要求。
3 設(shè)計(jì)與具體施工參數(shù)
3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)
1.電鍍工藝耗熱需求
詳細(xì)見甲方要求之供熱需求。
2.環(huán)境參數(shù)
電鍍廠房位于浙江省臺(tái)州市。本次設(shè)計(jì)以臺(tái)州太陽能年輻射量為基準(zhǔn)，網(wǎng)上下載的臺(tái)州氣象參數(shù)為參考依據(jù)。
表2 臺(tái)州環(huán)境氣象參數(shù)表
3.設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)（略）
4.太陽能集熱器可安裝面積及得熱量計(jì)算
根據(jù)甲方提供的建筑圖紙，按照安裝現(xiàn)場(chǎng)情況布局，太陽能集熱器實(shí)際最大可安裝面積為2320㎡。
計(jì)算結(jié)果如下表：
表3 2320㎡太陽能集熱器的得熱量
在廠房屋頂安裝KFC-4080-B（嵌入式）熱管平板集熱器2320m2以替代屋頂面。集熱器的傾斜角度按照當(dāng)?shù)鼐暥?6°（即22°）安裝。
太陽能系統(tǒng)全部裝滿軟化水，系統(tǒng)運(yùn)行原理圖如下：
圖3 系統(tǒng)運(yùn)行原理圖
太陽能系統(tǒng)工作原理見上圖。由于圖面可以清楚表達(dá)運(yùn)行過程，不再詳述。此處強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：
由于電鍍生產(chǎn)的特性，在電鍍線不生產(chǎn)、不耗熱的情況下，本系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)200m3的儲(chǔ)熱水箱,可以儲(chǔ)存熱量；在下一輪生產(chǎn)開始釋放給系統(tǒng)。
4 太陽能集熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與配比探討
集熱系統(tǒng)計(jì)算原則上按照標(biāo)準(zhǔn)GB50364-2005計(jì)算，計(jì)算取值要考慮很多因素。本文在此只談?shì)椛淞康娜≈怠?/span>
方案設(shè)計(jì)時(shí)，首先拿到當(dāng)?shù)氐湫湍戥h(huán)境氣象參數(shù)，分別計(jì)算出年太陽能輻射量、夏季太陽能輻射量和冬季太陽能輻射量，再按照相應(yīng)天數(shù)分別計(jì)算出日太陽能輻射量。由于多個(gè)因素的影響，三個(gè)日太陽能輻射量的計(jì)算結(jié)果可能相差較大，因此，計(jì)算的太陽能集熱面積差別較大。此時(shí)，技術(shù)部門不要自作主張，需要技術(shù)部門和業(yè)務(wù)部門及使用方溝通，綜合權(quán)衡，取得合情合理的結(jié)果。
輔助能源選擇，應(yīng)該充分考慮系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)使用溫度和最高使用溫度、使用地的自然環(huán)境因素、能源供給條件、地方政府的節(jié)能扶持政策等因素，著重考慮系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保，再和相關(guān)方溝通確認(rèn)輔助熱源方案。輔助熱源的功率必須滿足在最不利的條件下、在設(shè)備允許的日工作小時(shí)數(shù)內(nèi)，提供足夠的熱量。
5 相關(guān)系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用
本工程的承載主梁為多條南北方向布置的H600鋼梁，平板集熱器采用鑲嵌式結(jié)構(gòu)安裝在東西方向的橫梁上。因此，在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)為模塊化結(jié)構(gòu)。單個(gè)模塊見下圖。
圖4 單模塊吊裝測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)圖
生產(chǎn)工廠將類似模塊在車間組裝，需要完成模塊類的管道連接、集熱器和橫梁的固定防水等難度較大的工作，檢驗(yàn)合格后運(yùn)輸?shù)焦さ兀踹\(yùn)到承載梁上安裝模塊，再安裝模塊間的循環(huán)管道。
模塊技術(shù)的運(yùn)用，無論在系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，還是在施工工法方面都一個(gè)革命性的創(chuàng)新。歡迎各位朋友到現(xiàn)場(chǎng)參觀指導(dǎo)。
6 工程經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能效果分析
太陽能熱利用是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換成熱能供熱用戶使用，其中太陽能熱水系統(tǒng)是太陽能熱利用的典型代表，在世界各地得到廣泛應(yīng)用。太陽能熱水系統(tǒng)在我國(guó)的推廣應(yīng)用，可以節(jié)約常規(guī)能源，緩解我國(guó)化石能源資源不足的壓力，減輕環(huán)境污染，為我國(guó)帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)也能達(dá)到國(guó)家節(jié)能減排的目標(biāo)。
6.1 電加熱運(yùn)行與太陽能系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用年比較
鍍液加熱是電鍍工藝的需要；使用綠色能源減少環(huán)境污染，符合國(guó)家能源產(chǎn)業(yè)政策，也是電鍍行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措。具體比較見下表：
表4 運(yùn)行費(fèi)用
說明：
1、本系統(tǒng)供熱量5223301 kcal/d；鍍液初次升溫需熱量5210205 kcal/次
2、太陽能集熱系統(tǒng)日得熱量3411921 kcal/d，輔助加熱需要提供的熱量為1811380 kcal/d；太陽能循環(huán)泵按平均3h/d估算；送水泵按單臺(tái)平均20h/d估算；
3、天然氣燃燒值按照8900kcal/m3,價(jià)格按照1.92元/m3計(jì)算；市電價(jià)格按照1元/度；
4、太陽能水池和輔助水箱自然散熱按照6℃/天計(jì)算；換熱系統(tǒng)效率按0.9計(jì)算；電加熱效率按0.95計(jì)算；
5、每年按照365天計(jì)算；
采用太陽能配蒸汽鍋爐輔助加熱供熱電鍍生產(chǎn)線，年運(yùn)行費(fèi)用為186894元，電加熱年運(yùn)行費(fèi)用為2333543元。太陽能配常蒸汽鍋爐輔助加熱供熱年節(jié)約費(fèi)用2146694元。
太陽能屬于清潔可再生能源，它在開發(fā)、輸送、利用排放的全過程中，對(duì)環(huán)境和生態(tài)不造成任何污染。
從上圖可以清晰地了解到天燃?xì)饧?a href=/topic/2726.html target=_blank>太陽能資源是現(xiàn)有資源中對(duì)環(huán)境污染最低的能源。在本工程中主要采用了蒸汽鍋爐與太陽能系統(tǒng)對(duì)環(huán)境污染較小，有著極高的環(huán)境效益。
表5 太陽能/燃?xì)鉄崴到y(tǒng)環(huán)境影響匯總表
通過上表可以得出結(jié)論，太陽能熱水系統(tǒng)相對(duì)于燃?xì)鉄崴到y(tǒng)對(duì)環(huán)境污染很小。從經(jīng)濟(jì)效益，技術(shù)性能不難看出太陽能系統(tǒng)不論是對(duì)環(huán)境的影響還是生命周期以及耗能，太陽能熱水系統(tǒng)都有明顯的優(yōu)勢(shì)。所以本工程采用太陽能熱水系統(tǒng)為主，燃?xì)鉄崴到y(tǒng)為輔。
