上海造币厂太阳能工艺热水系统

1上海市节能服务中心 2上海造币厂

俞增盛1宋丹丹1毛时为2 石丽俊2

1 案例概述

1.1 案例研究目的

研究太阳能热水系统在工艺生产上应用的可行性，同时作为节能技改项目，充分考虑该系统所带来的整体效益。合理地、科学地应用太阳能这一绿色能源，达到企业经济效益与社会效益的双赢。

1.2 案例介绍

上海造币厂是隶属于中国印钞造币总公司的国家造币厂，年综合能耗在万吨标煤以上，属重点耗能企业。

近年来，随着公司生产规模的逐渐扩大，生产工艺热水用量增加，锅炉燃油总量不断上升，由于燃油价格的上涨，使供热成本不断提高。怎样减少工艺能耗、降低生产成本提上了管理部门的议程。通过市场调研，得知太阳能集热器是一种清洁而有效的节能产品，可以尝试，于是绿色能源太阳能热水系统作为代替燃油锅炉供热的一种选择。根据公司必须严格完成生产计划的实际情况，遵循“先试点后推广、先后勤后主业”的原则，对项目进行分阶段实施。

工艺热水太阳能集热系统在保证24小时提供生产热水的同时，能最大限度地利用太阳能达到节能降耗。在使用过程中，太阳能循环加热的热水在满足使用要求时(60°C，可设定)，原有蒸汽加热系统不启动；当太阳能加热的热水温度不能满足使用要求时，即当太阳能水箱中加热的水温度达不到使用要求时，优先由太阳能水箱中已加热的水向原有系统热水槽补水，再启动原有蒸汽加热系统，将太阳能加热过的水再次加热升温到使用温度。

太阳能热水系统能够采用全自动控制，安装调试投用后不需要人值守操作，能够自动运行提供所需水温要求的热水。该系统可以手动/自动操作切换，具有水位水温显示和设置、泵监控以及自动上水、温差加热、设备防冻、漏电保护、故障报警等多重功能。系统中集热器采用优质材料和先进工艺制成，能够达到瞬时集热。集热器真空管密封性良好，保证高吸热低散热达到高效集热。主辅材料均具有耐高温、抗寒、耐老化等性能。系统主要设备使用寿命在15年以上。图1为屋面安装的太阳能热水器，图2为太阳能热水系统示意图。

1.3 案例实施情况

整个项目分三期实施。

第一期:小型淋浴热水太阳能系统。用太阳能集热器制备热水替代蒸汽制备小型淋浴系统热水，补热采用电加热，改造目的是断开该路蒸汽供应，停止锅炉房夜间运行。2007年1月正式投入运行。

第二期:三号生产线工艺热水太阳能系统。集热面积512平方米。

第三期:二号生产线工艺热水太阳能系统。集热面积672平方米。

太阳能热水系统串接在原工艺热水的进水前端，使太阳能系统保持优先使用，且不影响原生产系统的工艺控制方式；系统管道采用不锈钢管道，以符合工艺水质的要求；2期、3期分期实施，合并使用。于2008年6月13日全部完成，正式投入使用。

2 项目投资与节能分析

设备主体投资，不含其它付诸。太阳能项目总投资额3,534,848元.其中一期项目投资327,484元；二期项目投资1,431,430元;三期项目投资1,775,924元。

项目的分步组成及节约效果见表1。

表1 项目分步组成及节约效果

3 项目投资回收期

项目投资回收期约3年。

4 案例中采用的节能技术（或产品）介绍

本案例采用的是翅片膜真空金属超导热管集热器。它是一个内部具有高真空、密闭的吸热、传热元件，由全玻璃外壳、热管、吸热涂层三部分组成。玻璃外壳内保持高真空，保证所得的热量不会散失。金属翅片涂层选择性吸收太阳能转化为热能，并传递给位于真空管中间的热管，热管中工质受热蒸发向上运动，在连接水管处放热，冷凝下来的工质受重力回流到热管底部，吸热后再蒸发，如此不断循环把太阳能转化的热能传给联箱中的水。

热管真空管与其它热管比较，具有如下优点：

○可靠：管内不走水，确保了高温上水不炸管，严冬气候不冻管，安装简单、运行可靠。避免了平板集热器及全玻璃真空管因结水垢而引起水道堵塞不能运行的问题。单管损坏不会影响整机运行。

○高效：高性能集热层和双真空保温，热效比普通管提高了20%以上。能在低温条件下正常运行，热容小、启动快，在阳光下能快速输出能量。

○使用方便：集热板高真空密封，长期使用不会腐蚀，无需清理维护。

○系统承压范围大：连接成的大面积集热系统可承受泵循环的压力，在公用热水系统推广中独具优势。

热管真空管结构见图3。热管真空管（金属翅片）主要技术指标见表2。

表2 金属翅片热管真空管主要技术指标

5 节能技术或产品提供单位

北京市太阳能研究所有限公司。

6 项目实施单位

北京市太阳能研究所有限公司成立于1979年，是我国最早、最大、最专业的太阳能研发机构，是中国太阳能产业化发展的先驱，一直走在世界太阳能利用技术领域的前沿，也是我国新能源工程技术研究中心、北京太阳能光电技术研究中心、中国太阳能学会的依托单位，在中国3000多家科技院所综合评比中排第一名。

北京市太阳能研究所有限公司研制并由其下属企业北京桑达太阳能技术有限公司生产的热管式真空管太阳能专利产品，在世界上是首屈一指、独一无二的，代表着世界太阳能应用技术发展的最高水平。它已通过了中国ISO9001体系认证、国家电器安全3C强制认证、欧洲TUV检测认证德国国家工业标准认证、德国蓝天环保检测认证、美国SRCC检测认证、瑞士全球太阳能权威机构认证，保证桑普产品在国际国内销售畅行无阻，已获“国家级重点新产品”称号。

7 适用对象

上海地区的地理、气象条件和全年平均天气条件，可计算得太阳辐照强度为656W/m2。在当前能源价格攀升、能源供应紧张、国家节能减排放压力趋紧的背景下，上海地区实施太阳能集热系统的条件较佳，太阳能这一绿色能源的可持续性、环保性已经被广泛接受。能源价格的高位运行更提升了太阳能系统的相对优势，因此，无论是企业还是个人都可以积极采用太阳能系统采暖供生活、生产使用，值得大力推广。

8 项目推广和复制潜力

太阳能推广利用中存在“靠天吃饭”的特点，而且初投资较大，所以太阳能热水系统的推广有其明显的局限性。工业用太阳能系统都必须设置正常的补充热源以保证阴雨天等情况下系统能正常使用，存在设备系统的双份投资。为了能体现项目的投资可行性和投资回报率，一定要考虑大系统整体优化的节约效应，选择配置或利用合适的补充热源，以降低初期投资、减少大系统能耗，使节约效果最大化。