神东李家畔生态园小区太阳能浴水系统改造分析

摘 要：在2011年以前，由于神东李家畔生态园小区大部分太阳能集热系统处于停用状态，为保障用户正常用水，只能启动辅助加热系统供热，有的控制系统不能自动工作，需要人工手动。温度低时启动电加热，到达温度关闭电加热，因此产生较大运行电费、加热管更换费用及人力成本。因此对其进行了太阳能浴水系统的改造，系统改造完成后，公司组织了多个部门进行了验收，并继续对系统运行状况进行了半个月的运行监测跟踪，并对系统改造前后做了对比分析及评审工作。

关键词：太阳能；浴水系统；改造分析

1 改造背景分析

李家畔生态园小区共有1-14#楼、教培中心、集团办公楼、21-26#楼共25套太阳能系统，日产热能力为247吨，分别于2007年-2009由5个太阳能厂家承建。在质保期结束后，由于没有专业队伍维护，或部分系统存在设计缺陷，导致出现冬季管道设备冻坏、系统带病运行甚至瘫痪等情况。为降低公司费用成本，经公司研究，采取了隔日并定时供水的措施：每周二、四、六、日的上午8时-12时、下午16时-20时定日定时供水方式。

2 系统的调研与准备

系统调研：基于解决矿区居民生活用水民生实际问题，2011年3月份，经集团公司领导集体研究，要求对已安装的太阳能浴水系统进行彻底修复启动。为此，由集团公司分管领导牵头，成立专门调研小组，对全区系统进行了全面摸底，并请教行业专业人士对系统进行了分析研究，考察了多个太阳能企业，并听取他们对系统改造的意见及建议。历经半年时间，调研小组从一个行业外人士，俨然转变成为太阳能行業的专业人士，对系统有了彻底全面的了解，也对系统改造方案的评审积累了宝贵的经验。

招标实施：在小组人员完成调研、总结、汇报后，为保障系统改造的成功概率，避免出现之前同样的问题，集团领导指示，先进行试点改造，进行对3个不同厂家的3套不同系统的试点改造成功后再进行全面推广。随后，基于前期调研积累的丰富经验，经过对各个投标方案的严谨审核、考察、挑选，确定了中标单位。

准备工作：试点改造前，为对比改造后的效果，先对改造前的试点的3套系统分别安装水表和电表，用于统计改造前吨水能耗，经各部门会同研究，决定对某知名品牌的1#楼系统、另一知名品牌的8#楼系统及第三个厂家的14#楼系统进行试点改造，改造工作在安装水电表统计一个月数据后开始实施。

3 改造测试

3.1 改造重点

本次改造将对系统进行以下重点改造：系统建设设计方案较早、运行原理较当前落后，对本地实际水质和防冻设计考虑不足，系统缺陷较多，如水质未采取除垢措施、系统电加热负荷重，加热棒损坏频繁、系统过冬防冻性能差、管道设施冻坏严重、自动控制系统功能不满足实际需求，施工安装不规范等。

3.2 改造实施措施

采用最先进的节能产热设计。原有系统均采用了水箱补水，循环泵强制循环换热原理；存在水箱冷热中和效应、循环泵工作负荷大、产热过程管道循环热损高以及循环泵依赖性太强等缺陷。改造方案均采用节能型定温补水控制技术，自来水首先进入集热器加热后进入水箱，避免了冷热中和效应；同时循环泵仅在二次升温过程中才启用，降低了系统对循环泵的依赖；产热过程中也没有了管道循环的热损失，较原系统更加节能。

采用更节能补水设计。原系统采用水位补水控制法，水箱用水到达底限时，自动补满水箱。而补入水箱的自来水也会中和水箱温度，导致电加热轻易启动。改造采取了智能水位、温度、时间三维补水控制技术，后当箱水用水达到底限时，如果再没有人用水，则不启动补水，等待第二天正常利用太阳能产热补水；如果还有人用水，则启动补水维持水位不低于底限值即可，用多少补多少，从而减少电加热工作量，实现节能最大化。

采用模拟双水箱冷热设计。原系统室内管道循环回水直接进入热水箱，会导致冷热中和，降低了热水使用率。改造后采用水箱隔离设计，进行二次低温过滤，降低冷热中和效应，提高热水使用率的同时，减少电加热启动频率，从而更节能。

采用大面积、多阵列、非对称分区控制技术原系统不论集热面积大小、阵列多少、是否等程，均当做一个阵列来控制，有管路不等程、或登程但不等流等缺陷，会导致回水不均衡现象；同时，如果有一个集热管爆裂后导致大面积停用，造成资源浪费；改造采取了国家专利《大面积、多阵列、非对称集热面积等流式控制技术》，有效解决了原系统存在的缺陷。

采用了行业内首创环境温度防冻技术，一举克服了管道防冻技术无法解决室外管道过长，温度采集点不准确，导致系统无法安全过冬的瓶颈。采用环境温度覆盖管道温度，更具有全面代表性，彻底解决“以点带面”的局限性，确保系统安全过冬。首次采用国内最先进的排空防冻设计。改造采用了新的控制理论和设计，用月度、环境温度双重条件识别冬季季节；用时间段识别白昼。实现在冬季夜晚时，将室外管道内的水全部排空，无需启动伴热带、无需启动防冻循环，最节能、高效、稳定的防冻模式。

多项阻垢措施确保水质稳定。充分考虑李家畔实际水质问题，采用前置过滤器、硅磷晶阻垢装置确保系统稳定运行。

停电停水应急保障措施。开发停电应急控制器，确保在出现冬季严寒天气再万一停电的极端条件下能够及时排空，保障系统稳定。

首次采用同一监控平台对不同系统的统一监测。采用远程gprs/gsm通信技术，利用光学家 集中平台对所有改造系统进行远程监测控制，能够对系统进行远程抄表、能效分析、运行维护及故障报警等远程管理。

4 创新点分析

经过系统的全面优化改造，李家畔生态园小区太阳能浴水系统一举解决多年积累的故障，运行稳定，节能效果明显，用户投诉率大大减少，经济效益可观。

改造后，采用国内一流设备，稳定性优于同厂家新建系统。

改造后，采用全新节能控制技术，能耗完全优于同厂家新建系统。

改造后，采用多重措施防冻，将完全避免原系统越冬瘫痪瓶颈。

改造后，维护妥善，寿命将达到或超过原系统使用期限。

5 总结与展望

对其完成了系统优化改造：增加了水质过滤及阻垢装置；升级改造了控制系统，新增了多项防冻技术和节能技术；采用阵列分区、停水停电应急保护提高了系统运行可靠性；安装了电、表水表便于能耗考核；实现了全区系统的远程自动化监测。经过为期一年的运行数据分析，本项目25套太阳能系统日总供水能力为247吨，实际使用约180吨。根据物业处费用数据，改造前周二、四、六、日定时供水条件下，年运行电费费用约120万元（如果采用全天全日供水，费用推算约240万元）；改造后系统全天24小时供水年电费50万元，改造后年节约实际电费70万元以上（全天全日供水条件下，节约170万元以上），维护期间对用户满意度调查，满意率高达98%，信箱投诉量全年仅1-2条，经济效益及社会效益非常可观。

参考文献

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作者简介：郭文刚（1982，12-），男，汉族，籍贯：内蒙古巴彦淖尔市，当前职务：供热主管，当前职称：助理工程师，学历：本科，单位：神华神东矿业服务公司，研究方向：建筑环境与设备工程。