中國大酒店太陽能熱水系統(tǒng)工程位于河北省石家莊市，共兩棟樓，一棟三層樓，一棟四層樓，都為平屋頂，水箱間在四層樓地下室。
根據設計要求，太陽能熱水系統(tǒng)每天為客房660人和職工公共浴室提供90噸的洗浴熱水，熱水設計溫度為50℃，分高低區(qū)變頻供水。
本系統(tǒng)集熱元件選用桑普熱管真空管集熱器，共安裝249組，集熱器總面積為1073m2，分三層樓和四層樓兩個陣列循環(huán)，三層樓陣列集熱器121組，四層樓陣列集熱器128組，安裝整齊美觀，與建筑渾然一體，能滿足建筑一體化設計。
本系統(tǒng)為集中集熱、集中供熱系統(tǒng)，輔助能源為燃氣蒸汽鍋爐，系統(tǒng)優(yōu)先采用太陽能，終端根據使用情況按需進行補熱，以最大程度地使用太陽能，減少輔助熱源的使用，實現(xiàn)節(jié)能最大化。考慮系統(tǒng)的優(yōu)化設計，當太陽能滿足酒店洗浴用水情況下，多余的熱量還為泳池加熱。
2 系統(tǒng)設計
2.1 設計原則
本太陽能系統(tǒng)采用智能化、自動化控制，在安裝調試投用后無需要專人值守操作，就能夠保證太陽能水箱中生產出達到使用要求的熱水，從而滿足用戶對熱能的需求。在陰雨天太陽能不能滿足要求時，可自動開啟輔助熱源，使水箱內熱水溫度達到用戶的使用要求，實現(xiàn)24小時全天候供應熱水。
2.2 系統(tǒng)組成及運行原理
鑒于酒店的用水特點，不存在熱水分戶計量收費的問題，所以本項目選用集中集熱、集中供熱系統(tǒng)，從而可以充分發(fā)揮其結構簡單、成本較低、管理方便的優(yōu)越性。
太陽能熱水系統(tǒng)主要由 “桑普”熱管真空管太陽能集熱器、儲熱水箱、循環(huán)泵、控制系統(tǒng)以及循環(huán)管路等組成，如圖1所示。
太陽能集熱器集中安裝在建筑物的平屋頂上；儲熱水箱、循環(huán)泵等均安裝在四層樓地下室的設備間內。
太陽能集熱系統(tǒng)以水為傳熱介質，集熱循環(huán)控制采用開式-溫差強制循環(huán)控制，系統(tǒng)通過檢測集熱器與儲熱水箱的溫度差來實現(xiàn)集熱運行，不斷加熱太陽能儲熱水箱中的水。
太陽能系統(tǒng)的補水采用電磁閥自動補水。在用水過程中，當水箱中水位降落到設定低水位時，控制器會自動開啟電磁閥對水箱進行補水，在水位達到水位設定高水位時，電磁閥自動關閉。
儲熱水箱內的水通過兩組變頻供水泵分別供給帶有輔助加熱功能的2臺容積式換熱器，通過容積式換熱器分別向酒店高低兩個分區(qū)供應熱水。輔助能源為燃氣蒸汽鍋爐，當換熱器中的熱水達到設定的供水水溫要求時，燃氣蒸汽鍋爐不啟動，當換熱器中的熱水達不到設定水溫要求時，啟動輔助熱源（啟動供熱電動或電磁閥）直至達到要求自動關閉。在高、低區(qū)供水循環(huán)管道設置了管路循環(huán)，保證用戶一開就有熱水。
本系統(tǒng)在設計時充分考慮了系統(tǒng)的防凍措施，除了對整個系統(tǒng)設備和管路進行嚴格的保溫外，還對整個系統(tǒng)進行低溫防凍措施。本系統(tǒng)的防凍措施主要采用落水回流防凍,即管路安裝時保證留有大于0.5-1%的坡度,當太陽能循環(huán)泵停止時，由于重力作用集熱器和循環(huán)管路中的水靠重力回流到儲熱水箱，完成自然排空，不需要消耗能源。
太陽能系統(tǒng)過熱保護：當太陽能水箱水溫高于水箱保護水溫時,太陽能循環(huán)泵停止循環(huán)加熱；當水箱水溫低于設定啟動溫度時，溫差循環(huán)重新啟動運行，目的是保證用水安全，防止用水時發(fā)生燙傷事故。
當太陽能滿足酒店洗浴用水情況下，多余熱量可通過板式換熱器為泳池加熱。當溫度達到設定換熱循環(huán)溫度時泳池換熱循環(huán)泵開啟，當小于設定換熱循環(huán)溫度時泳池換熱循環(huán)泵停止。
2.3 集熱元件選型
考慮到河北地區(qū)冬季寒冷的氣候特點和客戶要求，該系統(tǒng)選用選用桑普熱管式真空管集熱器作為集熱元件。熱管式真空管太陽能集熱器是北京市太陽能研究所于1994年在國內首先研制成功的，它是金屬吸熱體真空管中的一種，具有一般全玻璃真空管所不及的諸多優(yōu)點：耐冰凍（真空管內無水）、抗冰雹（采用高強度的硼硅玻璃）、保溫性能好（熱管具有“熱二極管效應”）、承壓能力強（采用金屬吸熱體）、耐熱沖擊性能好（采用金屬吸熱體）、運行安全可靠（真空管與連集管之間采用“干性連接”）等，在國內外市場已得到廣泛的應用。
單支熱管式真空集熱管是由熱管冷凝段、熱管蒸發(fā)段、金屬吸熱板、玻璃管、金屬封蓋、消氣劑等組成，其結構如圖2所示。
該系統(tǒng)采用的熱管式真空集熱管的玻璃管直徑為100 mm，長度為2,000mm。
根據屋面的具體情況，系統(tǒng)設計安裝桑普熱管真空管集熱器249組，集熱器總面積為1073m2，分三層樓和四層樓兩個陣列循環(huán)，三層樓陣列集熱器121組，四層樓陣列集熱器128組。
集熱器組朝正南向安裝，傾角為40º。集熱器支架整體焊接，集熱器整體支架與樓面預留的梁通過膨脹螺栓焊接固定，且整體支架與樓面拉纖固定，保證集熱器的穩(wěn)固性，達到國家的設備抗風規(guī)定。
3 系統(tǒng)運行結果及安裝實景圖
本太陽能熱水系統(tǒng)項目已于2013年3月份竣工驗收，已投入運行使用近3年，運行情況良好。
4 結語
作為太陽能熱水系統(tǒng)應用于工程實際的倡導者和推廣者，北京市太陽能研究所集團有限公司已在全國各地的工程項目中積累了豐富的設計與施工經驗，技術水平在全國太陽能企業(yè)中處于領先地位。河北中國大酒店工程為在河北地區(qū)及全國推動綠色建筑的建立，提供了較為堅實的技術基礎。
