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太阳能供热体系辅佐热源的挑选取讨论
公布工夫:2014-04-17       注释字号:【

-1005.com金沙-澳门金沙9001.com-4166am金沙 择要:本文重要引见了太阳能热水体系的辅佐热源的品种、选型、和辅佐热源之间的对照,对怎样挑选辅佐热源提出一些发起,重点凸起了冷凝汽锅的特性。

关键词:太阳能 供热 辅佐热源 冷凝汽锅 热泵 电加热 
 
0 弁言
石油、天然气、煤炭为当今世界的重要能源,但这些能源皆属于不可再生能源跟着世界经济的高速生长,能源的争取愈来愈猛烈,存量愈来愈少,由之而去的是新能源的开辟被愈来愈多的国度所正视。
太阳能是一种新兴能源,许多国度皆正在研讨其运用性。现在太阳能被运用最多的重要是正在供热和光伏发电两方面,本文重要议论太阳能正在供热方面的运用。
 
1 太阳能的特性
太阳能具有广泛、环保、恒久等长处,我国的太阳能资本很雄厚,除重庆、四川、贵州等局部城市的整年辐照量低于4200MJ/㎡,天下2/3的城市的整年日照工夫大于2000h,辐照总量大于4200MJ/㎡,具有优越的太阳能应用前提。
同时太阳能也是不稳定的,遭到区域、时节、天色、工夫等方面的影响,为包管热水供给温度的稳固,太阳能热水体系必需配辅佐热源,上面我们去议论下常用的几种辅佐热源。
 
2 辅佐热源的品种
太阳能热水体系的常用辅佐热源有:市政热力管网、电加热、通例燃油(燃气)汽锅、电锅炉、冷凝燃气锅炉、氛围源热泵、火(天)源热泵等。
按掌握形式分类有:手动掌握、整日自动控制、准时掌握,现在体系设想中运用最广的是整日自动控制。
为了包管生活热水的供给质量,辅佐热源应当根据热水供给体系的负荷拔取。
3 辅佐加热量的盘算
3.1 容积式火加热器或贮热容积与其相称的火加热器、燃油(气)热水机组应按下式盘算:
Qg=Qh-η*Vr*(tr-tl)*c*ρr/T    (1-1)
 
式中: Qg——容积式火加热器(露导流型容积式火加热器)的设想小时供热量(kJ/h);
Qh——设想小时耗热量(kJ/h),按式1-2盘算;
η——有用贮热容积系数;容积式火加热器η=0.7~0.8,
导流型容积式火加热器η=0.8~0.9;第一循环系统为天然轮回时,卧式贮热水罐η=0.80~0.85;立式贮热水罐η=0.85~0.90;第一循环系统为机器轮回时,卧、立式贮热水罐η=1.0;
Vr——总贮热容积(L);
T——设想小时耗热量持续时间(h),T=2~4;
tr——热水温度(℃), 按设想火加热器出水温度或贮水温度盘算;
tl——冷水温度(℃), 按本范例表5.1.4 接纳;
注:当Qg 盘算值小于均匀小时耗热量时,Qg 应与均匀小时耗热量。
 
3.2 半容积式火加热器或贮热容积与其相称的火加热器、燃油(气)热水机组的设想小时供热量应按设想小时耗热量盘算;
 
3.3 半即热式、快速式火加热器及其他无贮热容积的火加热装备的设想小时供热量应按设想秒流量所需耗热量盘算。
 
个中,设想小时耗热量按下式盘算:
             Qh=Kh*m*qr*C*(tr-tl)*c*ρr/T   (1-2)
 
式中:Qh——设想小时耗热量(kJ/h);
m——用火盘算单元数(人数或床位数);
qr——热水用火定额(L/人·d 或L/床·d),按《修建给水排水设计规范》表5.1.1接纳;
C——火的比热,C=4.187(kJ/kg·℃);
tr——热水温度,tr=60(℃);
tl——冷水温度, 按《修建给水排水设计规范》表5.1.4 选用;
ρr——热水密度(kg/L);
T——逐日使用时间(h),按《修建给水排水设计规范》表5.1.1 接纳;
Kh——小时转变系数, 可按《修建给水排水设计规范》表5.3.1 接纳。
 
4. 辅佐热源的选型
4.1 电加热/电锅炉
耗电量按下式盘算:
W= Qg/η(2-1)
W——耗电量(KW);
Qg——设想小供热量(KW),按式1-1盘算;
η——电加热效力,95%--97%,
电作为辅佐热源时,固然电加热的效力很下,但因为电是二次能源,要经由过程煤等通例一次能源转换供应,而一次能源转换成电的效力很低。以是总的来说,电作为辅佐热源,其一次能源的利用率同间接应用别的情势的能源比拟是对照低的。
 
4.2 通例燃油(燃气)汽锅、冷凝燃气锅炉
   热负荷按下式盘算:
Q= Qg/η(2-1)
Q——热负荷(KW);
Qg——设想小供热量(KW),按式1-1盘算;
η——汽锅效力,燃油(燃气)汽锅可取80%-90%,冷凝汽锅可取105%-110%;
通例燃油(燃气)汽锅、冷凝燃气锅炉因为间接接纳一次能源作为燃料,其运转本钱相对电对照少,特别是冷凝燃气锅炉,相对一般汽锅其运转本钱可勤俭20%阁下,比方ELCO的冷凝燃气锅炉,其效力最高可达110%,很大程度上节约了运转本钱。
上面以ELCO冷凝汽锅为例,简朴引见一下冷凝手艺:

什么是冷凝手艺?-金沙6629hf


 
冷凝汽锅将烟气中的汽化潜热收受接管应用,进步汽锅的效力。
熄灭氛围的过剩氛围系数决意了烟气中水蒸汽的露点温度,正在过剩氛围系数为1的状况下,烟气的露点温度为57度,当过剩氛围系数为3时,露点温度为37度,也就是说,对一般汽锅来说,由于没法一向处于过氧熄灭状况,过剩氛围异常下,因而烟气露点温度低,而一般汽锅回水温度一样平常皆正在65度以上,因而没法构成冷凝结果。
冷凝汽锅接纳全预混熄灭道理,熄灭氛围和燃气根据最好的混淆比熄灭。
一般汽锅没法吸取烟气中汽化潜热。关于Elco冷凝汽锅,当回水温度低于60度时,可以或许发生冷凝结果,此时排烟温度异常低,近低于100度,效力远远高于通例一般汽锅。
熄灭氛围的过剩氛围系数决意烟气中水蒸汽的露点温度,如下图所示:
 
 
 
因而,冷凝汽锅正在回水温度到达56度时,便能够有冷凝结果发生。
 
 
 
下图为冷凝汽锅取一般汽锅效力对照图:
 
 
 
 
 

冷凝汽锅效力示意图                     一般汽锅效力示意图
 

冷凝汽锅效力计算方法-4166am金沙


热值是根据 1m3 燃气 正在常压 (101,325 kPa) 和常温 (25°C).下熄灭所开释的热量
低热值: 熄灭 1m3 燃气所开释出的热量,不包括冷凝火放出的热量 (隐热) 
下热值: 熄灭 1m3 燃气所开释出的包孕冷凝火放热在内的一切热量 (隐热 + 潜热)
  
冷凝汽锅正在盘算效力时,依旧接纳传统的盘算体式格局,输入根据燃气的天热值盘算,输出的热量中因为思索了冷凝火的汽化潜热,因而计算出的效力大于100%;一般汽锅因为没法吸取烟气中的汽化潜热,因而效力永久小于100%。
 
 
 
4.3 热泵
  热负荷Qg按式1-1盘算。
  热泵按流经蒸发器的低位热源的介质能够分为氛围源热泵和火(天)源热泵。氛围源热泵以室外大气作为低位热源,能效比取水源热泵相比较低,一样平常COP值为3阁下;火(天)源热泵是以火或防冻液等液态工质作为低位热源,COP值为5阁下,出水温度受室外天气影响较小。
  氛围源热泵取火(天)源热泵比拟效力较低,火(天)源热泵效力比拟氛围源热泵较高,但受占地面积或周围环境影响,如修建四周无水源或占地面积有限,则无条件安装火(天)源热泵;而氛围源热泵不受园地等情况影响,屋顶或空中都可安装,且占地面积相对火(天)源热泵较小。
  正在水温要求不下的状况下,可选择热泵作为辅佐热源。
  
5.  辅佐热源对照
下表是辅佐热源之间的对照,以输出热负荷500KW为单元,满负荷运转盘算,水泵扬程均按20M盘算:
  冷凝燃气锅炉 一般燃气锅炉 一般燃油锅炉 氛围源热泵 火(天)源热泵 电加热/电锅炉
热输出(KW) 500 500 500 500 500 500
效力(COP) 108% 90% 90% 3.0 5.0 95%
能源品种 天然气 天然气 柴油
能源热值 35000 35000 42000 3600 3600 3600
热值单元 KJ/M3 KJ/M3 KJ/KG KJ/KW KJ/KW KJ/KW
小时能源耗量 47.6  57.1  47.6  166.7  100.0  526.3 
能源耗量单元 M3/H M3/H KG/H KW/H KW/H KW/H
装备单元运转本钱(元) 2.00  2.00  7.00  0.65  0.65  0.65 
装备每小时运转本钱(元) 95.24  114.29  333.33  108.33  65.00  342.11 
水泵流量(M3/H) 24.00  24.00  24.00  90.00  190.00  0.00 
水泵扬程(Kpa) 200.00  200.00  200.00  200.00  200.00  0.00 
水泵效力 0.80  0.80  0.80  0.80  0.80  0.00
水泵运转功率(KW) 1.67  1.67  1.67  6.25  13.19  0.00 
电力单价(元) 0.65  0.65  0.65  0.65  0.65  0.65 
水泵每小时运转本钱(元) 1.08  1.08  1.08  4.06  8.58  0.00 
总小时运转本钱(元) 96.32  115.37  334.42  112.40  73.58  342.11 
注:表中水(天)源热泵流量为蒸发器侧取冷凝器侧流量之和。
由上表能够看出:
  1. 火(天)源热泵运转本钱最低,其次是冷凝燃气锅炉;
  2. 因为火(天)源热泵受水源或占地面积的影响,偶然出有条件安装,且安装价钱偏高,这时候能够挑选冷凝燃气锅炉作为辅佐热源;
  3. 若是修建四周没有管道燃气供给,则没法安装燃气锅炉,若是对热水温度要求不下,可选择氛围源热泵作为辅佐热源;
  4. 因为间接电加热热值偏低,耗能伟大,而燃油锅炉虽热值较下,但因为燃料价钱偏高,且呈上涨趋向,这两种辅佐热源作为终究备用热源去挑选;
  5. 电加热取燃油锅炉比拟,电加热可间接安装于水箱中,不占用机房面积,且装备价钱取燃油锅炉对照相对较低,可优先思索电加热。
 
  1. 结语
怎样挑选辅佐热源,重要从以下几个方面思索:
  1. 早期造价预算 
  2. 设想要求
  3. 占地面积
  4. 辅佐热源对燃料的需求
  5. 前期运转本钱
一个稳固的太阳能热水体系必需有辅佐热源,辅佐热源取太阳能是密不可分的,挑选一个经济牢靠的辅佐热源,对全部太阳能体系有着主要的影响。
 
 
参考文献:修建给水排水设计规范  GB50015-2003
          民用建筑太阳能热水体系应用技术范例   GB50364-2005
          郑瑞澄,民用建筑太阳能热水系统工程手艺手册,北京:化学工业出版社,2006
          袁家普,太阳能热水体系手册,北京:化学工业出版社,2008
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