宁夏医院太阳能热水系统节能方式的探索
来源：太阳能工程
项目概况
宁夏医科大学总医院位于宁夏回族自治区银川市兴庆区胜利街，集医疗、教学、科研、预防和干部保健等职能于一体，是宁夏回族自治区规模最大、技术力量雄厚、医疗设备先进、专家人才荟萃的综合性三级甲等医院。医院作为区域性的医疗、科研、教育、考试和培训中心，综合实力位居西北及内蒙、山西七省（区）前列。宁夏医科大学占地30万m2，建筑面积26.6万m2，开放床位约2500张，共有45个临床科室，13个医技科室。经过统计，2012年宁夏医科大学总诊疗人次为129万人，手术人次为5.6万人。2012年全院医疗总用水量75万t，其中生活热水用量7.5万t，其他如内科楼、门诊楼、感染楼、放疗楼、干部病区、肿瘤科、心脑血管科等也是医院大量使用热水的重点科室。银川市年日照时间约3000h，日照率达65%～80%，仅次于西藏和新疆，是我国太阳能资源最丰富的地区之一，对于太阳能应用具有得天独厚的资源优势和广阔的发展前景。宁夏医科大学总医院太阳能热力系统改造就是凭借银川市丰富的太阳能资源条件，充分利用太阳能这种可再生能源加热热水，
2 太阳能热力系统规模
宁夏医科大学总医院后期太阳能热水改造工程采用了集中式太阳能热力系统，以单个楼层为单位，楼顶布置全玻璃真空管太阳能集热器，储热水箱放置在地面上，根据每栋楼的热水使用情况，通过计算，设计出适合不同用途楼层的最佳用热水总量。太阳能热力系统设计时选取的太阳能保证率为80%。具体每栋楼的太阳能热力系统配置情况见表1。
3 太阳能热力系统运行原理及特点
3.1太阳能热力系统运行原理
1.太阳能热力系统温差强制循环
太阳能热力系统运行方式为温差强制循环，太阳能集热器在阳光的照射下将提升一定的温度，当太阳能集热器温度高于加热水箱内水的温度时（一般设定为6℃），温差仪表驱动循环水泵工作，循环系统开始运行，通过水循环不断将集热器吸收的热量置换到加热水箱中，反复不断累积加热，将整个水箱内的水全部加热。如此往复，直到储热水箱中的热水达到设计要求的水温和水位，用水时通过管道水泵送至用水点。图
2.辅助热源启动
根据医疗工作需全天供应热水的需求，辅助热源系统利用了宁夏医科大学总医院原有的蒸汽锅炉，当持续阴天或太阳能热力系统产的水量不足而需要使用热水时，储热水箱中设置的水位控制器会检测到水位到达设定补水水位时，给水控制装置开启，对储热水箱进行补水，同时开启辅助能源进行补热，满足用水要求，直到储热水箱水位到达预先设定的水位时停止补水；此时热水水箱内的水温可能会低于设定的使用温度，因此仍需要使用热水继续通过辅助能源进行补热以保证用户使用热水的需求。图2为太阳能热力系统辅助能源循环原理图。
3.2太阳能热力系统的特点
3.2.1太阳能作为可再生能源最大的分支，有其自身的特点。
3.2.1.1普遍性：太阳光普照大地，没有地域的限制，无论陆地或海洋、无论高山或岛屿，处处皆有，可接开发和利用，且无须开采和运输。
3.2.1.2绿色环保：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点极其宝贵。
3.2.1.3储量丰富：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t煤，开发潜力巨大。
3.2.1.4时间长久：根据目前太阳产的核能速率估算，氢的
贮量足够维持上百亿年，从这个意义上讲，太阳的能量是用之不竭的。
3.3宁夏医科大学总医院太阳能热力系统的优越性
3.3.1使用经济性
太阳能集热器产的热量直接加热水箱中的冷水，接提供给用户终端用水，用户无须支付太阳能产生热量的费用，只是在冬季支出少量电加热及循环泵运行时的电费，总体使用成本相当低廉。
3.3.2资源共享的最大均衡性
在城市建设用地紧张、建筑物间相互遮挡不可避免以及建筑造型多样所带来的房间日照条件不均的情况下，可以最大限度地实现利益均衡，即使是住在底层的住户也能享受到从顶楼采集的太阳能所带来的便利和实惠。
3.3.3管理便捷性
系统集热器及循环控制设备集中安装在公共空间，便于物业统一管理和维护，更能有效地保证系统长期正常运行，在设备使用寿命期限内持续发挥效力，避免了用户因维护成本高所造成的投资浪费。
3.3.4便于推广性
系统集热器集中设于屋顶采光最好的位置，与各户实际日照条件无接关系，亦不需要每户均设南向阳台，因而建筑平面布局可以相对灵活。除屋面荷载有所增加外，其余空间均无需考虑增加承重、防水、排水、保温等设计内容。
3.3.5舒适卫生性
用户用热水时，只需接打开热水龙头即可，热水通过顶楼供热水泵将水箱中的热水泵出，保证压力稳定，使用舒适。
4太阳能热力系统经济性分析
按照我国太阳能资源分区，银川市属于太阳能资源一类地区，太阳能平均年辐射总量是除西藏、新疆部分地区以外太阳能资源最好的地区。世界上太阳能热水器应用最
为普及的欧洲大部分地区的太阳能年辐射总量仅相当于我国的太阳能资源三类和四类地区，年辐射总量约为银川地区的50%～70%。下面是针对该太阳能热力系统的经济性分析。
1.太阳能集热器得热量计算（见表2）
目前，随着常规能源的不断耗竭，其市场价格持续攀升，标准煤按照600元/t、电费按照0.747元/（kW·h）、天然气按照2.32元/m3、柴油按照7000元/t计算，安装太阳能热力系统后，与使用其他能源相比每年节约资金见表3。
表4为银川市主要常规能源价格。
由以上分析，可得出不同能源的静态回收年限（见表5）。
由表5所示，本项目太阳能热力系统的回收年限最多为10a（煤为重度污染能源，且热效率低，目前使用已越来越少），最低不到2a，而太阳能热水系统寿命为15a～20a，数据看来，回收年限非常短。因此，宁夏医科大学总医院采用太阳能热力系统改造对于各方面都是非常有利的。5太阳能热力系统节能环保效益本项目太阳能热力系统共布置全玻璃真空管集热器2554.4m2，系统年节能量为325t标煤，年减排二氧化碳699t。
