医院太阳能热水系统与烟气余热回收利用系统联合运行节能潜力

院太阳能热水系统与烟气余热回收利用系统联合运行节能潜力—北京老年医院

【摘要】太阳能是一种绿色无污染的可再生能源，烟气余热回收系统作为一种新的节能技术，可以很好的与太阳能热水系统联合运行。彻底摒弃电加热辅助系统，不仅能够节约能源、降低运行成本，还能有效降低对周围环境的污染。本文描述了北京老年医院在该模式下的试运行，节能效益明显。

【关键词】太阳能烟气余热回收节能

前言

化石燃料日趋减少的情况下，太阳能作为一种绿色无污染的可再生能源，得到不断发展，已成为人类使用能源的重要组成部分，在医院领域主要是是利用太阳能制取生活热水。而直燃机的排烟温度在未经任何处理的情况下，通常达到140-160℃，含有大量可回收利用的热量，直接排放到大气中非常浪费。我院应用热泵技术，回收烟气余热制取热水，与太阳能热水系统联合运行，分析得到该运行模式下的节能潜力巨大。在有效节约能源的同时，能快速推进我院“绿色医院”建设进程。

1我院太阳能热水系统现状

1.1太阳能热水系统原理

太阳能热水系统包括集热器、储水箱、输送管网，其中最重要的是集热器。当集热器真空管受到太阳照射时，能够吸收太阳能热量，使管内温度升高，此时因为冷热水比重的变化，热水上升冷水下降，从而形成一个自然循环的单体太阳能热水器系统。一般医院使用的太阳能热水系统会在通水管路上安装一台由控制系统控制的循环泵。当热水温度达到要求时，热交换器内的温控阀就会自动关闭，当热水温度较低时，则会通过打开温控阀来提高水温。

1.2我院太阳能热水系统应用

作为医院，由于大部分使用者为病人，对于生活热水的使用要求比健康人群更高。我院陆续在门急诊楼、宁养楼、住院一部、住院二部、医辅楼、发热门诊、食堂、精神科等楼屋面布置有太阳能集热器系统及储热水箱间，各楼内设有集中生活热水供应系统，主要供各楼的洗浴设施等处使用热水。且储热水箱都配有电加热辅助系统，保证在太阳能照度不够、冬季时能有稳定的热水供应。

医院太阳能热水系统原理图

1.3太阳能热水系统的思考

太阳能作为一种免费的、无污染的清洁能源，太阳能热水系统通过吸收太阳辐射热量免费制取生活热水。但在我院实际运行中，发现存在如下问题：

①医院的集热器分散布置，吸收太阳能的能力低。我院各楼独立布置太阳能热水系统供应各楼热水，各集热板面积小、独立工作，接收太阳能的能力受限。

②太阳能不稳定。由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达集热板的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的。

③转换效率低。目前太阳能利用装置在实验室利用效率也不超过30%，加之集热板等常年在室外经受日晒雨淋，积灰、磨损严重，效率更低。

④维护成本高。在运行阶段，集热板是有一定寿命的，一般最多3-5年就需要换一次。目前院内太阳能热水系统的维保费约36万/年。

考虑到各楼位置分散，且热水系统需求时间不一致，故在初期采用太阳能热水系统。在使用中，确实基本靠电加热辅助系统，耗电量高，十分不经济。

2烟气余热回收利用系统改造

2.1系统简介

烟气余热回收利用系统主要是通过其他换热设备将烟气携带的热量转换成可以利用的热量。在我院应用烟气余热回收利用系统，首先利用烟气板交设备将直燃机排烟中的热量(排烟温度高达140-160℃)回收，再经热泵机组利用该部分热量制取卫生热水。

烟气余热回收利用系统工作原理图

2.2系统改造及联合运行

我院自2019年10月份完成烟气余热回收利用系统改造工程，包括增加烟气板交装置、热水罐、直燃热泵机组、院区室外管网等。经调试，直燃热泵机组将回收的烟气热量制取一次热水，二次水经热水罐换热、循环泵加压输送至各楼栋热水箱，保证了各楼热水供应，取消了电加热辅助系统。

根据设计要求，冬天的太阳能热水量比较小，而余热利用的热水量则相对较多。二者组合以后，余热利用回收产生的热水量将占总热水量四分之三左右。而夏天太阳能的热水量较大，同时余热利用热水量也较大，这时可以先由太阳能热水系统提供进水，而余热回收系统尽量少出。

3节能潜力分析

使用太阳能与烟气余热利用热水系统，不仅能够节约能源，降低运行成本，还能有效降低对周围环境的污染。

据初步测算，全年可节省费用近80万。太阳能与烟气余热利用热水系统中，太阳能热水工程投资回报期约需3年，烟气余热回收装置投资回报期为5年，当把两者恰当地组合在一起时，一般回收期在3.5年左右。这样，不到4年会回收所有的投资，而且还减少了环境污染，节约了能源，带来巨大的社会和环境效益。

4结论

作为一种重要的绿色无污染能源，太阳能已经在我国得到了比较广泛的应用，而各类废热资源的回收利用也在逐步得到人们的认可。应用太阳能与烟气余热回收组合的热水系统，能够显著节约

各类非可再生资源，有效缓解当前严重的能源危机，这对我院建设资源节约型、环境友好型的“两型医院”具有重要的意义。