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过去医院热水系统为传统锅炉系统，能耗大，对环境污染严重。随着科技的进步，技术的更新，出现了许多新的热水供应系统，例如太阳能与热电联供综合供能系统，其中天然气分布式能源系统稳定可靠运行的优点，能很好地弥补太阳能热水系统受外界环境影响的不确定性，结合常规真空燃气锅炉系统，可真正实现多能互补、高效利用，构建起全面的综合供能系统。  杭州市丁桥医院采用太阳能与热电联供综合供能系统，主要应用在1#、2#、3#病房楼（现在的5#、6#、7#），行政科研楼、门诊医技楼等5幢单体建筑中。示范面积为15000㎡，工程性质为公共建筑，工程投资为750万元，开发与建设周期为2年。 本项目主要由太阳能系统和热电联供系统两部分组成。太阳能集热器布置在楼顶上，生产30℃~60℃的预热水；采用热电联供系统给建筑供应部分电力的同时，发电机组余热为医院提供制取生活热水的热源。  关键技术措施 一 太阳能利用 Law  1 主要技术 采用太阳能光热技术，生产预热水，并存储在楼顶水箱内，保证经过太阳能集热器转化的热量被全部利用。 2 主要材料、结构 选用热管式平板太阳能集热器（如下图）；   3 工作原理及特点 传热介质在下端吸热后汽化，将热量传导至上端；传热介质在上端冷凝后回至下端。 热管式平板太阳能集热器与普通平板太阳能集热器相比，具有集热效率高、防冻性能好、使用寿命长、维护成本低等特点。 4 相关图纸 太阳能热利用系统详见下图。  行政科研楼太阳能热利用系统平面布置详见下图。  行政科研楼太阳能热利用系统安装图详见下图。  该系统作为服务于当地的能量供应中心，直接面向当地用户的需求，布置在用户附近，简化系统与能量的输送环节，进而减少能量输送过程的损失与输送成本，同时增加能量供应的安全性。 二 热电联供余热利用 Law 1 主要技术 采用一套燃气热电联供分布式能源系统，在给建筑物供应部分电力的同时，利用能量回收系统，采用发电机组余热，为医院提供制取热水的热源。 2 主要设备 结合本工程规模及实际情况，燃气热电联供分布式能源系统的发电机组选择进口内燃机（见下图），机组额定发电功率为 200kW，与医院的 400V 配电系统并网运行。  3 相关图纸 热电联供余热利用系统图详见下图。  1# 病房楼地下室热电联供余热利用平面布置图详见下图。 热电联供余热利用电气接入图详见下图。 三 远程监控 Law 本项目开发了电脑远程监控系统，用来实时监控太阳能热水系统现场环境温度、水箱温度和液位，太阳能集热器、水泵、电磁阀的工作状况，并实现远程操控及故障报警，详见下图。 四 智慧管理 Law 天然气热电联供分布式能源系统建成后，将委托杭州城市能源公司运营。该公司建有智慧管理平台，该管理平台可以对各能源站的数据、视频等进行综合监控和分析，提高项目运营效率，实现各能源站的安全及经济运行，详见下图。 太阳能、热电联供与普通锅炉组成的综合供能系统：本项目采用太阳能集热器生产预热水，先经过二联供换热器，再经过锅炉换热器，最后供给到用水终端。 当太阳能集热器生产预热水温度足够（如45℃以上）时，二联供和锅炉就无需启动；当太阳能集热器生产的预热水温度不够时，先启动二联供加热，如二联供换热器的水温足够时，锅炉无需启动；当二联供换热器的水温也不够时，最后启动燃气锅炉，将锅炉换热器的水加热到规定的温度，然后送至用水终端。 冷水通过管路进入蓄热水箱，集热器与水箱通过水泵进行循环加热。水箱中的热水通过水泵输送到地下室的二联供换热器中。当水温达到要求，直接向末端供热水；当水温不能达到要求，用二联供的余热进行二次加热；在用水高峰时，还可开启普通锅炉进行三次加热，保证用水需求。通过大楼回水总管，低于要求温度的水重新进入太阳能储热水箱，不断循环。 太阳能、热电联供与普通锅炉组成的综合供能系统，多能互补过程自动完成，优先使用太阳能生产热水，其次使用二联供生产热水，最后采用燃气锅炉生产热水，形成了三种热源的互补，实现综合节能。 项目创新性 一 智能信息化应用 Law 本项目中，太阳能及热电联供系统均采用了远程监控及智能控制，可实时对负荷及能效进行分析与预判，提高了运行维护效率，降低了管理成本。 二 多能互补技术 Law 本项目依据建筑用能需求，通过储热水箱和换热器，将电力、燃气、太阳能等多种能源进行综合利用，实现互补，且各套能源系统既相对独立、又紧密联系。 本项目的多能互补结构，充分使用太阳能光热和热电联供废热，尽可能减少燃气锅炉的工作时间，最大化提高整套热水系统的节能效果，可充分保障用能的稳定性和安全性，并使整套系统的运行保持在相对经济的状态。 示范引导意义 一 节能效果显著 Law 太阳能光热转化不需要耗电，只有循环水泵会消耗很小的电量。本项目有0.55kW的循环水泵 7台、0.37kW的循环水泵1台，水泵根据太阳能集热器与保温水箱之间的温差情况自动启停。 所有循环水泵平均每天的工作时间约2小时，故整个太阳能系统平均每天的加热能耗为：（0.55×7+0.37）×2h=8.44kW.h。项目全年的热水产水量的加热能耗为：8.44×365=3081kW.h。电价按1元/kW.h计算，本项目每年用于加热的能耗费用为：3081×1=3081元。 项目位于浙江杭州地区，经度120°17′，纬度30°23′，当地纬度倾角平面年平均日照量为11621kJ/㎡。太阳能集热面积为921.6㎡太阳能集热效率为55%，管路热损失率为0.1。因此，本项目太阳能热水系统平均每天转化的热量为：11621kJ/㎡×921.6㎡×55%×（1-0.1）=5301407kJ，本项目全年的太阳能产热量为：5301407kJ/天×365天=1935013555kJ。每立方米天然气的热值是36000kJ，燃气锅炉的效率为80%，生产同样多的热水或者同样多的能耗，每年天然气的消耗量为：1935013555÷36000÷80%=67188m³。天然气价格按3.2元/m³计算，本项目每年加热能耗费用为：67188×3.2=21.5002万元。 因此，本项目采用太阳能光热技术生产热水，每年能够节约67188m³天然气的消耗，每年能够节约能耗费用为：21.5002-0.3081=21.1921万元。 分布式能源系统若全年运行350天，每天开机24h，经计算本系统全年发电总量为1680000kW･h，结合发电机组发电效率39.20%、天然气热值36000kJ/Nm³、天然气价格3.2元/Nm³计算，此系统耗气量为428571Nm³，燃气费用为137.1429万元。本系统全年维保费用约为25.2万元，合计全年运行费用为162.3429万元。 扣除系统内水泵等设备的耗电，本系统全年可提供医院电力1596000kW･h，电价按1元/kW･h计算，折算为市电电费为159.6万元。 本系统全年供热水量43750t，折合供热量约为1786000kW･h，按照燃气锅炉效率80%计算，本系统余热供热水部分折算为常规系统燃气锅炉耗气量约为223307Nm³，燃气费用为71.4583万元。 综上所述，丁桥医院采用燃气热电联供分布式能源系统后，与常规系统相比，每年可以节省运行费用68.7154万元。 综上所述，本项目采用太阳能光热技术生产热水，经测算，每年能够节约能耗费用约21.1921万元；采用热电联供技术发电与生产热水，与采用市电供电及燃气锅炉供应生活热水的常规供能系统相比，根据拟定的运行模式进行测算，预计每年可以节约标准煤约255t，每年可以节省运行费用68.7154万元；两者均具有很好的经济效益。 二 环境保护成效明显 Law 经计算，本项目采用太阳能系统每年能够节约67188m³天然气，降低了天然气燃烧产生的废气排放，改善了生态环境；采用燃气热电联供系统，SO2排放约减少了684t，相当于植树37374棵，SO2排放减少了约4t，NOx排放减少了约3t。环境保护成效明显。 本项目有很强的通用性，有力促进了可再生能源的应用推广，在节能减排、改善生态环境等多方面，具有良好的示范效应，符合国家科技部《“十三五”国家社会发展科技创新规划》中的相关要求。 （本篇文章为作者投稿，经作者授权发布） |
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