为了响应国家节能减排政策，提高企业经济效益和社会效益，我们发挥太阳能生产企业技术优势，利用太阳能技术解决生产连续循环供热，解决电镀行业生产供热需求，为太阳能企业提供工程实际运用的典型案例。

1 工程概况

本项目位于浙江省玉环县，采用太阳能加热系统提供生产工艺用热水。在其厂房屋顶，最大限度可安装KFC-4080-B（嵌入式）高效平板集热器2320m2，平板集热器通过各种专用构件能安装替代建筑屋顶，真正实现与建筑相结合。工程安装前后的全景如下：

图一  工程安装前的场景

（透过窗可见钢架为太阳能屋面的钢梁基础）

图二  工程安装后的全景

本项目于2012年8月开工，2013年4月竣工验收。在正常年平均日辐射量为12.31 MJ/m2，系统制热能力为3411921 kcal/d，年收益相当于市电1448083 kW∙h。太阳能系统总投资约500万人民币，回收期约3~4年(太阳能系统与电加热系统费用对比,此结果受日照强度和生产线的连续性影响)。如果考虑到节能减排的政策性补贴及地方扶持政策，回收期将大大缩短。

2 甲方要求

2.1 供热要求

电镀生产线需要供热的镀槽共29个，约142.4m3溶液，24小时工作；溶液工作温度要求恒温为45℃~75℃，整个系统的24小时耗热量合计为5223301.22kcal/d。

表1 电镀工艺耗热需求汇总表

辅助加热采用蒸汽锅炉。

2.2 与建筑相结合要求

使用太阳能平板集热器及纲构基础组件替代厂房的建筑屋顶，同时，必须满足屋面承载、防水及采光要求。

3 设计与具体施工参数

3.1 设计依据

1.电镀工艺耗热需求

详细见甲方要求之供热需求。

2.环境参数

电镀厂房位于浙江省台州市。本次设计以台州太阳能年辐射量为基准，网上下载的台州气象参数为参考依据。

表2 台州环境气象参数表

3.设计参照标准（略）

4.太阳能集热器可安装面积及得热量计算

根据甲方提供的建筑图纸，按照安装现场情况布局，太阳能集热器实际最大可安装面积为2320㎡。 

计算结果如下表：

表3  2320㎡太阳能集热器的得热量

3.2 太阳能系统设计方案

在厂房屋顶安装KFC-4080-B（嵌入式）热管平板集热器2320m2以替代屋顶面。集热器的倾斜角度按照当地纬度-6°（即22°）安装。

太阳能系统全部装满软化水，系统运行原理图如下：

图3  系统运行原理图

太阳能系统工作原理见上图。由于图面可以清楚表达运行过程，不再详述。此处强调一点：

由于电镀生产的特性，在电镀线不生产、不耗热的情况下，本系统设置了一个200m3的储热水箱,可以储存热量；在下一轮生产开始释放给系统。

4 太阳能集热系统的设计与配比探讨

集热系统计算原则上按照标准GB50364-2005计算，计算取值要考虑很多因素。本文在此只谈辐射量的取值。

方案设计时，首先拿到当地典型年环境气象参数，分别计算出年太阳能辐射量、夏季太阳能辐射量和冬季太阳能辐射量，再按照相应天数分别计算出日太阳能辐射量。由于多个因素的影响，三个日太阳能辐射量的计算结果可能相差较大，因此，计算的太阳能集热面积差别较大。此时，技术部门不要自作主张，需要技术部门和业务部门及使用方沟通，综合权衡，取得合情合理的结果。

辅助能源选择，应该充分考虑系统的经济使用温度和最高使用温度、使用地的自然环境因素、能源供给条件、地方政府的节能扶持政策等因素，着重考虑系统运行的经济性和环保，再和相关方沟通确认辅助热源方案。辅助热源的功率必须满足在最不利的条件下、在设备允许的日工作小时数内，提供足够的热量。

5 相关系统技术应用

本工程的承载主梁为多条南北方向布置的H600钢梁，平板集热器采用镶嵌式结构安装在东西方向的横梁上。因此，在系统的结构设计时设计为模块化结构。单个模块见下图。

图4  单模块吊装测试现场图

生产工厂将类似模块在车间组装，需要完成模块类的管道连接、集热器和横梁的固定防水等难度较大的工作，检验合格后运输到工地，吊运到承载梁上安装模块，再安装模块间的循环管道。

模块技术的运用，无论在系统的结构设计方面，还是在施工工法方面都一个革命性的创新。欢迎各位朋友到现场参观指导。

6 工程经济性、节能效果分析

太阳能热利用是将太阳的辐射能转换成热能供热用户使用，其中太阳能热水系统是太阳能热利用的典型代表，在世界各地得到广泛应用。太阳能热水系统在我国的推广应用，可以节约常规能源，缓解我国化石能源资源不足的压力，减轻环境污染，为我国带来良好的经济效益和社会效益，同时也能达到国家节能减排的目标。

6.1 电加热运行与太阳能系统运行费用年比较

镀液加热是电镀工艺的需要；使用绿色能源减少环境污染，符合国家能源产业政策，也是电镀行业可持续发展的重大举措。具体比较见下表：

表4  运行费用

说明：

1、本系统供热量5223301 kcal/d；镀液初次升温需热量5210205 kcal/次

2、太阳能集热系统日得热量3411921 kcal/d，辅助加热需要提供的热量为1811380 kcal/d；太阳能循环泵按平均3h/d估算；送水泵按单台平均20h/d估算；

3、天然气燃烧值按照8900kcal/m3,价格按照1.92元/m3计算；市电价格按照1元/度；

4、太阳能水池和辅助水箱自然散热按照6℃/天计算；换热系统效率按0.9计算；电加热效率按0.95计算；

5、每年按照365天计算；

采用太阳能配蒸汽锅炉辅助加热供热电镀生产线，年运行费用为186894元，电加热年运行费用为2333543元。太阳能配常蒸汽锅炉辅助加热供热年节约费用2146694元。

6.2 环境效益分析

太阳能属于清洁可再生能源，它在开发、输送、利用排放的全过程中，对环境和生态不造成任何污染。

不同类型能源二氧化碳排放量柱形图

从上图可以清晰地了解到天燃气及太阳能资源是现有资源中对环境污染最低的能源。在本工程中主要采用了蒸汽锅炉与太阳能系统对环境污染较小，有着极高的环境效益。

表5 太阳能/燃气热水系统环境影响汇总表

通过上表可以得出结论，太阳能热水系统相对于燃气热水系统对环境污染很小。从经济效益，技术性能不难看出太阳能系统不论是对环境的影响还是生命周期以及耗能，太阳能热水系统都有明显的优势。所以本工程采用太阳能热水系统为主，燃气热水系统为辅。