长治花园假日酒店太阳能工程案例解析
来源：中国太阳能产业资讯
1项目名称
山西省长治市花园假日大酒店，属三星级宾馆，集餐饮、住宿、娱乐于一体。酒店共10层，部分为8层和7层，总建筑面积为10000m2，地处长治市闹市中心东大街繁华商业区。
2工程概况
该酒店有标间和豪华套房共104间，另有休闲洗浴中心可容纳200人，客房及洗浴中心日供50℃热水约为60t，现使用1台3t燃煤热水锅炉集中供热，锅炉为常压燃煤锅炉，锅炉房距离大酒店约有50m，采用板式二次换热将热水打到大酒店10楼楼顶的水箱间，水箱间有13t保温水箱1个。24h循环供应生活热水。生产热水成本年消耗燃煤300t，年投入运行费用约为40万元。
3改造要求
为降低运行成本，考虑环保和节能要求，计划改造成太阳能+原有燃煤锅炉板式换热系统进行供热。
考虑楼顶的现有情况和可利用面积，太阳能热水系统只能解决36t热水量，安装面积分布在7楼、8楼和10楼楼顶。
安装高密度集热器47mm×1600mm×60mm共86组，分布位置为：7楼楼顶安装42组，8楼楼顶安装30组，10楼楼顶安装14组。新增16t全不锈钢保温水箱，安装于10楼楼顶。新增系统不改变原有系统运行方式，太阳能采用定温放水+温差循
5设计方案主要考虑的几个问题
鉴于该太阳能热水系统使用特点，该方案设计应充分考虑用户下列问题。
5.1系统应保证全天分时段：早、中、晚供应热水，并考虑在高峰（满员等）用水情况下，确保热水供应。
5.2系统设计应考虑优先利用太阳能加热热水；当太阳光不足时，再利用辅助能源补充热能，以达到环保和节能降耗的目的。
5.3系统安装在华北，冬季出现结冰现象，因此应考虑太阳能热水系统及管路的冬季防冻问题。
5.4要综合考虑各用水点的布置位置，合理选择太阳能设备的放置位置。
5.5鉴于大酒店的外部环境，太阳能热水系统的摆放和布局方式应巧妙设计，以解决太阳能系统的布局与摆放应与周围的建筑物相协调问题。
5.6新增水箱位于10楼楼顶，集热器安装低于保温水箱约8m，应考虑中间水箱的使用。
5.7楼顶为彩钢屋顶结构，应准确计算荷载，充分考虑承重及太阳能集热器分布问题。
5.8新增太阳能热水系统的集热器安装布局比较分散和错落高低不等，应考虑流量、压力均衡问题和热效率利用问题，可分别控制或进行实际运行监控调试。
5.9新增系统应与原有系统有机结合，不改变原有供热方式，以降低改造对宾馆的原有装修和系统使用的影响，只从节能和降低运行费用的角度出发解决问题。
5.10太阳能热水新增系统位于楼顶，锅炉换热间及值班室在地下1层，控制系统应采用远程监控装置。
5.11太阳能热水系统设计应科学合理，设备选取应可靠耐用，系统运行应稳定持久，系统管理应方便快捷。
5.12在保证工程质量的前提下，尽可能降低工程造价，提高工程的性价比。
6基本设计
6.1根据该地区冬季结冰的特点，选用抗冻性强、热效率高、经济实惠的全玻璃真空管太阳集热器。在零下25℃的条件下，仍可产生洗浴热水。
6.2采用太阳能+原有锅炉换热联供热水的系统方案，并优先利用太阳能源。在春夏秋三季，当阴雨天或太阳能不足时，用锅炉作为辅助热源；这样可以确保热水供应，并充分利用太阳能，最大限度地减少能源消耗，降低运行费用。
6.3太阳能热水系统设计为定温放水+温差循环+低水位保护系统，达到充分利用太阳能，并可实现全天随时供应热水，系统与原有锅炉系统有机结合，不改变原有锅炉运行方式，太阳能优先放水，低水位报警启动锅炉换热装置。
6.4冬季采用防冻循环+自限温伴热带防止管路结冰冻坏。
6.5采用工业级PLC可编程电脑控制器，实现太阳能热水系统的全自动化、智能化，确保控制系统的可靠性，实现自动化运行，并具有可以根据用户的实际需要，任意修改控制程序，使太阳能系统实现真正意义上的全自动控制和智能化管理。
7太阳能系统设计及计算
7.1用水量
根据甲方提供的数据及要求，考虑对水量和水温的要求比较高，而洗浴的方式主要是淋浴。再根据国家有关给排水设计标准和工程实践经验，该大酒店淋浴用热水总量确定为50℃的热水60t/天，可满足一年四季客房及洗浴用水。
7.2简便计算过程：
7.2.1用水人数或标准：客房104个标准间，洗浴中心淋浴器28套，日洗浴人数150～200人，30t洗浴大池。
7.2.2用水定额：客房每床位每日用热水定额以50℃热水计算，取120L/（人 d）；洗浴中心每日每次取100L/（人 次）。
7.2.3用水时间：全日24h供应50℃热水。
7.2.4日供应热水总量：客房用水量：人数×定额×修正系数=104×120×70%=8736L/d；洗浴中心淋浴用水量：人数×定额×修正系数=200×100×80%=16000L/d；洗浴大池用水量：30t；合计日用热水量：8.736+16+30=55t。
7.3集热器面积确定
7.3.1集热器计算
真空管集热器可在-18℃下正常使用，所以真空管集热器完全可在长治的气候条件下正常使用。集热面积计算：AC=QwCw△tf/JTηcd（1-ηL）即集热面积=（日均用水量×水比热×温升×太阳能保证率）/（日辐照量×平均热效率×系统效率）其中温升取35℃；太阳能保证率取0.7；日辐照量长治地区为15812kJ/m2(查表计算)；平均热效率取0.55；系统效率取0.85。可得出长治地区每1000L热水配集热面积1.4m2，60t热水需配840m2集热器。
7.3.2集热器选择
目前国内使用的太阳集热器类型主要有平板太阳能集热器、全玻璃真空管太阳能集热器、热管太阳能集热器。平板太阳能集热器不防冻，一般只在春、夏、秋三季使用；全玻璃太阳能真空管集热器在零下25℃条件下，仍可产生热水，可一年四季使用，且冬季利用太阳能的效率最高，是目前普遍使用的产品；热管太阳能集热器可在零下50℃条件下使用，但其冷凝端（加热端）表面积仅是全玻璃真空管的1%，易结水垢，换热效果不如全玻璃太阳能真空管，适合在北方高寒地区使用。
丹东地区冬季结冰，但最低气温在-25℃以上，考虑到全年使用，因此选择全玻璃真空管太阳能集热器。
目前全玻璃真空管太阳能集热器主要有横置和竖置2种形式。全玻璃真空管太阳能集热器竖置时，可以实现全天自动跟踪太阳，但竖置时，太阳集热器的倾角要与当地纬度相匹配，受到太阳集热器支架倾角限制。竖置时，一般选用φ58mm×1800mm真空管。
全玻璃真空管太阳能集热器横置时，可以实现季节跟踪太阳，因此不受太阳集热器支架倾角限制，但由于太阳在南北移动的角度要小于在东西移动的角度,因此应选用φ47mm×1600mm的真空管，以减少碎管可能性。
综上所述，全玻璃真空管太阳能集热器横置和竖置各有其优缺点，应根据现场条件和设计要求来确定放置形式。甲方的位置适合采用全玻璃真空管太阳能集热器横置的方式。
7.3.3集热器安装布置
根据用户现场条件，该楼房楼顶可利用面积比较分散，南侧7楼楼顶，东侧8楼楼顶和主楼10层楼顶。南侧7楼楼顶东西方向长15.5m，南北方向长27.5m，太阳能使用面积420m2左右，采光面积达到252m2,有效面积利用率达到60%以上（局部有楼梯间）。东侧8楼楼顶为彩钢结构南北有微坡向，南北跨度约15m，东西长35m，集热器安装在南北两侧，安装完毕总重量增加28.5kW/m2,该8楼楼顶可安装该集热器30组，共计采光面积达到180m2。保温水箱16t安装在西侧楼顶水箱间北，找出基础墙，做工字钢基础架，将保温水箱坐于基础架上，避免楼房楼板受力。此真空管集热器模块，已实现标准化、模块化，模块所有的复杂技术已在车间完成，现场安装只需简单拼接即可，方便快捷，美观大方。合计安装太阳能采光面积：516m2。采用QB-6.0/60模块，单组集热器国标集热器采光面积6.0m2，考虑安装和整体效果，实际可安装86块，共516m2。可解决日供水36.8t。
