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加勒比海的安圭拉岛只有16英里长,3英里宽,但它拥有世界上最美丽的海滩。岛上北侧的白色沙滩、高大的棕榈树和清澈的蓝色海水现在有了新的住宿,几座新的度假酒店建筑正在建设中。人们正在努力使这些新建筑尽可能地节能和环保。这包括为生活热水(DHW)提供可再生和替代供暖,以及建筑中的水疗池。
气候大多是阳光明媚,全年温暖,有时有点太潮湿,不舒服。因此,整个酒店都安装了空调(A/C)来管理热量和湿度,但要尽可能高效。传统的能源价格很高,例如,柴油发电机提供的当地电力比我们在美国通常支付的费用高出4到5倍。丙烷可以作为备用热量,但也同样昂贵。用太阳能来抵消传统能源和回收废热是很有意义的。在这些新建筑中,空调系统包括一对循环热交换器,可以收集通常被排除在室外空气中的热量并用于制造热水。
事实证明,这是“新标准”热流体复合系统的完美应用。而且,这样一个系统是大约一年前设计的,现在正在安装,以管理在建的几座酒店的热能效率。图73-1所示为7月4日太阳能集热器安装在第一座酒店楼顶当天的照片,背景是风景优美的泽米海滩。
新标准的可再生能源组合系统设计
当去年这个项目最初提交给我时,它附带了一份节能功能清单,作为最初绿色概念的一部分。这些包括:
1.中央一组太阳能集热器安装在5层楼的屋顶上,有28间客房,为DHW和水疗池提供热量。
2.稍后(在将来)连接水疗池的一种简单方法,因为它们被认为是可选的热负荷,并且可能不会在开始时建造或连接到太阳能加热系统。
3.丙烷锅炉备份,包括两个锅炉,用于故障安全冗余,为DHW和池提供热量,但仅作为最后的燃料。
4.将包括空调废热回收热交换器,以补充DHW和池热,无论何时都可以,与太阳能和丙烷热一起使用。
5.全面的管道和控制设计,可以在岛上的其他建筑物中安装和复制,几乎没有修改。
当你读到上面描述的系统的字里行间时,你有一个包括多个热源和多个热负荷的循环组合系统。热源包括空调余热回收、太阳能和锅炉热。热负荷包括一个用于厨房、洗衣房、水槽和小型酒店淋浴的大型DHW系统,以及几个小型(可选)水疗池。这符合新标准太阳能水力组合系统的要求,正如我在本专栏中多次描述的那样。
图73-2显示了为这种安装开发的系统概念的管道示意图。为了清晰起见,此图已被简化,但独特的新标准主回路配置是明确无误的。这允许所有不同的组件使用紧密间隔的三通连接在一起,然后以标准的方式控制,几乎没有定制。
一些独特的设计细节
图73-2中的管道图显示了在此安装中使用的熟悉的标准管道配置,但针对此特定工作修改了某些细节。一些最有趣的设计细节包括:
•由于这种气候从不冻结,在包括太阳能集热器在内的所有水力循环设备中,纯水可以用作传热流体(锅炉流体)。
•冗余的愿望已经超出了两个锅炉。还有两台DHW热泵,两台主回路泵和两台带泵的空调换热器。这允许一对中的一个组件在另一个组件得到服务时保持工作。
•几乎所有循环泵都是高效的格兰富Alpha型号,使用的电力约为传统循环泵的一半。它们被控制为间歇性运行,并在可能的时候关闭。
•DHW蓄热罐的实际容量总计约为930加仑。这是足够的储热能力,可以让太阳能或空调的热量储存起来,以应对酒店里偶尔出现的热水使用量激增。在最后的安装中,实际上有三个DHW罐,每个都有一个内部热交换器盘管。
•未来水疗池的管道连接在图中被看作是两个紧密间隔的三通的“存根”。在安装过程中,任何未来的热负荷(或热源)都可以包括在加热系统中。
•SolarLogic集成控制系统(SLIC)与此管道设计一起安装,提供综合能源管理,能源测量,数据记录,监控和远程控制,使用酒店的计算机网络和互联网。
•SLIC控制系统中现有的软件和硬件可以控制所有计划的未来新增设备,因此未来不需要额外的控制。这包括两个未来的水疗池,只要在需要时远程激活该部分软件,就可以将其包含在控制系统中。
继续建设
在撰写本文时,这种水力组合系统的安装仍在进行中。因此,我们还没有启动系统或从中收集任何性能数据。但是,当数据可用时,我们很乐意在将来与您分享。
这个系统的基本配置与我们在过去的专栏文章中讨论过的许多其他系统非常相似。但是,这是一个很好的例子,说明了标准组合系统配置的可伸缩性和适应性。在这个系统中,DHW组件比大多数其他组件要大,池比许多其他组件要小一些,并且a /C热交换器基本上取代了我们经常安装的额外的太阳能集热器。不需要乙二醇防冻液,因此取消了主热交换器,这实际上提高了热效率。但是,由于基本的主回路配置和回路周围的温度顺序被保留,一个标准的控制系统可以在不修改的情况下插入。
最后指出
这些文章针对的是小于一万平方英尺的住宅和小型商业建筑。重点是加压乙二醇/水力系统,因为这些系统可以应用于各种建筑几何形状和方向,几乎没有限制。这些文章中提到的品牌名称、组织、供应商和制造商仅为说明和讨论提供示例,不构成任何推荐或认可。
布里斯托尔斯蒂克尼已经设计,制造,维修和安装太阳能水力加热系统超过30年。他拥有机械工程学士学位,是新墨西哥州的许可机械承包商。他是位于新墨西哥州圣达菲的SolarLogic LLC的首席技术官,在那里他参与了太阳能加热控制系统的开发和太阳能加热专业人员的设计工具。访问www.solarlogicllc.com了解更多信息。