神東李家畔生態園小區太陽能浴水系統改造分析

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

關鍵詞：太陽能；浴水系統；改造分析

1 改造背景分析

李家畔生態園小區共有1-14#樓、教培中心、集團辦公樓、21-26#樓共25套太陽能系統，日產熱能力為247噸，分別于2007年-2009由5個太陽能廠家承建。在質保期結束后，由于沒有專業隊伍維護，或部分系統存在設計缺陷，導致出現冬季管道設備凍壞、系統帶病運行甚至癱瘓等情況。為降低公司費用成本，經公司研究，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 系統的調研與準備

系統調研：基于解決礦區居民生活用水民生實際問題，2011年3月份，經集團公司領導集體研究，要求對已安裝的太陽能浴水系統進行徹底修復啟動。為此，由集團公司分管領導牽頭，成立專門調研小組，對全區系統進行了全面摸底，并請教行業專業人士對系統進行了分析研究，考察了多個太陽能企業，并聽取他們對系統改造的意見及建議。歷經半年時間，調研小組從一個行業外人士，儼然轉變成為太陽能行業的專業人士，對系統有了徹底全面的了解，也對系統改造方案的評審積累了寶貴的經驗。

招標實施：在小組人員完成調研、總結、匯報后，為保障系統改造的成功概率，避免出現之前同樣的問題，集團領導指示，先進行試點改造，進行對3個不同廠家的3套不同系統的試點改造成功后再進行全面推廣。隨后，基于前期調研積累的豐富經驗，經過對各個投標方案的嚴謹審核、考察、挑選，確定了中標單位。

準備工作：試點改造前，為對比改造后的效果，先對改造前的試點的3套系統分別安裝水表和電表，用于統計改造前噸水能耗，經各部門會同研究，決定對某知名品牌的1#樓系統、另一知名品牌的8#樓系統及第三個廠家的14#樓系統進行試點改造，改造工作在安裝水電表統計一個月數據后開始實施。

3 改造測試

3.1 改造重點

本次改造將對系統進行以下重點改造：系統建設設計方案較早、運行原理較當前落后，對本地實際水質和防凍設計考慮不足，系統缺陷較多，如水質未采取除垢措施、系統電加熱負荷重，加熱棒損壞頻繁、系統過冬防凍性能差、管道設施凍壞嚴重、自動控制系統功能不滿足實際需求，施工安裝不規范等。

3.2 改造實施措施

采用最先進的節能產熱設計。原有系統均采用了水箱補水，循環泵強制循環換熱原理；存在水箱冷熱中和效應、循環泵工作負荷大、產熱過程管道循環熱損高以及循環泵依賴性太強等缺陷。改造方案均采用節能型定溫補水控制技術，自來水首先進入集熱器加熱后進入水箱，避免了冷熱中和效應；同時循環泵僅在二次升溫過程中才啟用，降低了系統對循環泵的依賴；產熱過程中也沒有了管道循環的熱損失，較原系統更加節能。

采用更節能補水設計。原系統采用水位補水控制法，水箱用水到達底限時，自動補滿水箱。而補入水箱的自來水也會中和水箱溫度，導致電加熱輕易啟動。改造采取了智能水位、溫度、時間三維補水控制技術，后當箱水用水達到底限時，如果再沒有人用水，則不啟動補水，等待第二天正常利用太陽能產熱補水；如果還有人用水，則啟動補水維持水位不低于底限值即可，用多少補多少，從而減少電加熱工作量，實現節能最大化。

采用模擬雙水箱冷熱設計。原系統室內管道循環回水直接進入熱水箱，會導致冷熱中和，降低了熱水使用率。改造后采用水箱隔離設計，進行二次低溫過濾，降低冷熱中和效應，提高熱水使用率的同時，減少電加熱啟動頻率，從而更節能。

采用大面積、多陣列、非對稱分區控制技術原系統不論集熱面積大小、陣列多少、是否等程，均當做一個陣列來控制，有管路不等程、或登程但不等流等缺陷，會導致回水不均衡現象；同時，如果有一個集熱管爆裂后導致大面積停用，造成資源浪費；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》，有效解決了原系統存在的缺陷。

采用了行業內首創環境溫度防凍技術，一舉克服了管道防凍技術無法解決室外管道過長，溫度采集點不準確，導致系統無法安全過冬的瓶頸。采用環境溫度覆蓋管道溫度，更具有全面代表性，徹底解決“以點帶面”的局限性，確保系統安全過冬。首次采用國內最先進的排空防凍設計。改造采用了新的控制理論和設計，用月度、環境溫度雙重條件識別冬季季節；用時間段識別白晝。實現在冬季夜晚時，將室外管道內的水全部排空，無需啟動伴熱帶、無需啟動防凍循環，最節能、高效、穩定的防凍模式。

多項阻垢措施確保水質穩定。充分考慮李家畔實際水質問題，采用前置過濾器、硅磷晶阻垢裝置確保系統穩定運行。

停電停水應急保障措施。開發停電應急控制器，確保在出現冬季嚴寒天氣再萬一停電的極端條件下能夠及時排空，保障系統穩定。

首次采用同一監控平臺對不同系統的統一監測。采用遠程gprs/gsm通信技術，利用光學家 集中平臺對所有改造系統進行遠程監測控制，能夠對系統進行遠程抄表、能效分析、運行維護及故障報警等遠程管理。

4 創新點分析

經過系統的全面優化改造，李家畔生態園小區太陽能浴水系統一舉解決多年積累的故障，運行穩定，節能效果明顯，用戶投訴率大大減少，經濟效益可觀。

改造后，采用國內一流設備，穩定性優于同廠家新建系統。

改造后，采用全新節能控制技術，能耗完全優于同廠家新建系統。

改造后，采用多重措施防凍，將完全避免原系統越冬癱瘓瓶頸。

改造后，維護妥善，壽命將達到或超過原系統使用期限。

5 總結與展望

對其完成了系統優化改造：增加了水質過濾及阻垢裝置；升級改造了控制系統，新增了多項防凍技術和節能技術；采用陣列分區、停水停電應急保護提高了系統運行可靠性；安裝了電、表水表便于能耗考核；實現了全區系統的遠程自動化監測。經過為期一年的運行數據分析，本項目25套太陽能系統日總供水能力為247噸，實際使用約180噸。根據物業處費用數據，改造前周二、四、六、日定時供水條件下，年運行電費費用約120萬元（如果采用全天全日供水，費用推算約240萬元）；改造后系統全天24小時供水年電費50萬元，改造后年節約實際電費70萬元以上（全天全日供水條件下，節約170萬元以上），維護期間對用戶滿意度調查，滿意率高達98%，信箱投訴量全年僅1-2條，經濟效益及社會效益非常可觀。

參考文獻

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作者簡介：郭文剛（1982，12-），男，漢族，籍貫：內蒙古巴彥淖爾市，當前職務：供熱主管，當前職稱：助理工程師，學歷：本科，單位：神華神東礦業服務公司，研究方向：建筑環境與設備工程。