医院太阳能热水工程系统解决方案

医院太阳能热水工程系统设计方案实例

一、医院太阳能热水工程系统概况

本系统是专为XX医院设计生产安装的、晴好天气状况下日产120吨60度热水的太阳能热水系统。系统配置有470块热管式太阳能集热器、一个120吨储热水箱、一套德国西门子系统智能控制器、不锈钢系统管路、一台归丽晶水处理器、两台格兰富太阳能循环水泵、两台格兰富供热水水泵以及水箱补水电磁阀和铸钢阀门管配件等。系统的热管集热器安装在屋面上，在B区14层屋面停机坪两侧有廊架对称屋檐式太阳能支架，每侧的廊架上安装355块热管式集热器。

　　楼面不锈钢管道采用串、并联的连接方式与集热器完成加热循环。楼顶热管集热器和不锈钢管道设有两个温度采集点。系统采集的集热器出口端的温度升高后会与储热水箱的温度产生温度差来自动完成循环加热。不锈钢管路的末端循环管道温度主要完成冬季系统的防冻保护措施(冬季运行模式)。

系统的120吨储热水箱、格兰富水泵、水箱补水电磁阀、德国西门子智能控制系统、系统动力柜均安装在地下室负二层设备间。补水电磁阀根据储热水箱的液位自动给水箱补水;格兰富太阳能循环泵通过在集热器温度和储热水箱温度之间设定的温差自动启停，来完成一个循环次的热量采集，给储热水箱加温。格兰富供热水泵会把储热水箱的热水送到汽水换热器，经过汽水换热器后，恒压、稳定的进入到办公区和病房区的每一个用水点。

二、医院太阳能热水工程系统工作原理

2.1、医院太阳能热水工程系统加热原理：

正常情况下，太阳能集热系统采用温差循环的方式给水箱加热：

如原理图(附后)所示：在光照条件下，太阳能集热器内的热媒(本系统热媒为自来水)被加热。当太阳能集热器出口水温T1超过储热水箱循环温度T2的温差大于上限设定值(可调节，本系统默认值为10℃)时，格兰富太阳能循环泵自动启动;当太阳能集热器出口水温T1超过储热水箱循环温度T2的下限设定值(可调节，本系统默认值为5℃)时，太阳能循环泵自动停止。

2.2、医院太阳能热水工程系统供热原理：

2.2.1：当储热水箱的温度高于水箱设定的最低温度且水箱的水位高于最低水位时，格兰富供热水泵(ABB变频器设为恒压)自动启动，将储热水箱的热水送到汽水换热器(换热器可自动检测，自动加温)，经过分水器进入楼内办公区和病房区里的每个用水点;

2.2.2：当储热水箱的温度低于水箱设定的最低温度(或水箱的水位低于最低水位时)。汽水换热器的进水阀会自动打开(恒压)，向汽水换热器供水(换热器可自动检测，自动加温)，同时格兰富供热水增压泵自动停止。当储热水箱的温度高于水箱设定的最低温度且水箱的水位高于最低水位时，格兰富供热水泵(ABB变频器设为恒压)将自动重新启动启动，同时汽水换热器的进水阀会自动关闭(恒压)，系统重新进入太阳能直接供热模式。

2.2.3：当太阳能系统进入检修维护阶段时，系统会自动切换至冷水模式;

当系统在正常运行时，系统会根据自动程序里设置的参数自动转换运行模式

2.3、硅磷晶水处理系统水处理原理：

由于地区水质钙镁离子浓度较高，自来水如不经过处理的话，则结垢严重，影响系统的使用寿命。软水处理器原理：原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成分Ca2+、Mg2+与树脂中的Na2+相交换从而吸附水中Ca2+、Mg2+使水得到软化，有效地减小太阳能系统的结垢问题。

2.4、医院太阳能热水工程系统储热水箱补水原理：

储热水箱的水位设定为最低保护水位、保持水位、最高水位(参数均可调)。当储热水箱水位低于最低保护水位时，水箱补水电磁阀会自动打开，冷水通过硅磷晶水处理器进入水箱;当水箱水位达到或等于最低保护水位时，水箱补水电磁阀会自动关闭。当水箱温度大于等于设定的温度下限时(可调)，补水电磁阀会自动打开，补水至保持水位。当水箱水位在保持水位和最高水位之间，且水箱温度大于等于设定的温度下限时(可调)，为最大化利用太阳能，水箱补水电磁阀可以设定在规定的时间段内向水箱补水至设定的满水位(可调)。

2.5、医院太阳能热水工程系统远程自动化控制系统原理：

由西门子PLC全自动远程控制动力柜和电脑组成，实现系统可编程控制，通过控制柜

的操作界面和旋钮标示，可以方便快捷的对集热器温度、防冻温度、循环温度、供热温度、循环压力、供水压力、水箱液位、变频器的频率等参数进行设置，并对整套太阳能系统实现手动或自动控制;与计算机实时通讯，则可实现全球范围内的计算机实时监控，在授权情况下，可通过局域网实现系统远程监控与维护。

2.6、医院太阳能热水工程系统保护措施：

2.6.1楼顶的太阳能防雷击保护：

在楼面太阳能廊架上用不小于￠12的镀锌圆钢作防雷引下线与楼顶的僻雷网做可靠连接;将系统中不锈钢管道之间、不锈钢管道与水箱之间用不小于￠12的镀锌圆钢跨接后相焊接，焊接长度应不小于圆钢直径的5～10倍，在与避雷网做可靠连接。

2.6.2水箱间水泵、电磁阀 电控柜等的防漏电保护：

所有温度传感器、水位变送器的信号线均有接地保护;

所有设备间的水泵、电磁阀均有可靠地接地保护。

三、医院太阳能热水工程系统操作流程

(一)、控制箱内有漏电保护开关;线路有短路、过载、接地等故障保护

在系统初次使用或者停用了一段时间重新启用时，应按以下步骤进行：

1)打开系统所有需要打开的手动阀门(包括：冷水总阀门、泵和电磁阀以及太阳能集热器阵列两侧的阀门，并检查有无异常;

2)检查系统所有的动作部件(电磁阀、恒温阀、各种控制器等)是否正常;

3)设置控制器上各种参数值(见本说明书)，或者检查原参数值是否正确或丢失;

4)水箱上水至保护水位，旋开格兰富集热器循环水泵和供热水泵腔的排气孔，排尽腔体内的空气(必须操作);

5)以上操作、检查完成后，系统即可投入正常使用。

(二)、医院太阳能热水工程系统控制柜的操作说明

本控制柜是专为XX医院太阳能热水工程设计、生产的智能化控制柜，操作灵活简便，自动化程度高，充分利用太阳能供给热水、最大化节约常规能源。主要功能

1 自动补水：

当水箱水位低于最低设定水位(可调)时或当水箱温度大于设定温度时，水位在保持水位和最高水位之间时，冷水电磁阀打开，给水箱补水。直到水箱水位达到最高设定水位。

2 温差循环

当集热器出口温度即太阳能温度高于水箱温度10℃(可调)，太阳能循环泵启动，进行温差循环。当太阳能温度与水箱温度温差小于5℃(可调)时，太阳能循环泵停止，即温差循环停止。

3 防冻功能

当太阳能管路温度低于4℃(可调节)时，并且水箱水位高于最低水位，进行防冻循环。当太阳能管路温度高于10℃(可调节)时，防冻循环停止。

4 定压供水功能

太阳能供水系统采用定压供水，可以根据实际需求在控制柜触摸屏上设置供水压力。在供水时间段内系统增压泵对供水管路增压，并设有二次循环系统，保证了用水端打开水龙头马上出热水的需求。

5 按钮与指示灯

1)系统处于手动时，“手动指示”灯亮。

2)控制柜通电时，“电源指示”灯亮。

3)各泵、阀(太阳能循环泵、供水增压循环泵、太阳能冷水电磁阀)运行时，泵、阀对应的指示灯亮。

4)各个按钮与指示灯均有文字标示，操作简便。

(三)、医院太阳能热水工程系统手动操作说明

1 参数设定

所有参数可在控制柜触摸屏进行设置，主要设定参数如下：

 

序号	参数	是否可调
1	水箱最低水位	可调
2	水箱保持水位	可调
3	水箱最高水位	可调
4	温差循环启动、停止温度	可调
5	供热水启动、停止温度	可调
6	供热水时的恒定压力	可调
7	供水时间段及水位	可调
8	防冻循环的启动、停止温度（冬季模式）	可调

 

2 手动操作

在对太阳能系统进行调试或者维修时，应将“手动、自动”旋钮开关旋转至“手动”位置，此时手动指示灯亮。

在手动状态下，对泵、阀的操作应特别谨慎，必须有专业人员在现场监督，防止别人误操作发生危险!!!

1) 系统维修时，特别注意应先切断电源，切勿在更换电机接线或者传感器接线时手动启动水泵或是给传感器供电。

2) 系统调试时，应该时刻注意水位以及温度等参数变化，防止因水位过低手动启动供水泵导致供水泵无水空转而损坏。

将“手动、自动”旋转开关旋至手动位置时，系统处于手动状态。

正常状况下应将旋转开关旋至自动状态。系统处于手动状态时，请注意系统各个指示灯，是否显示系统有异常状况，然后谨慎进行操作。

3) 太阳能集热循环泵手动操作：

首先确定水箱水位是否正常，然后按启动或停止按钮来启停循环泵。

切记：应急状态下手动启动太阳能循环泵时，先按下动力柜面板上循环泵“启动”按钮后，然后手动慢慢顺时针旋转左侧(2号)动力柜里面的变频器旋钮，此时变频器显示面板上的频率会随着旋钮旋转的角度从0 Hz开始逐渐增大，当变频器频率增加到设定频率 40 Hz时(可调)，即可停止操作。此时循环增压泵会以40Hz(可调)时的频率、0.86Mpa的恒定压力进行工作，通过水泵将集热器里和储热水箱的水进行循环加热;当循环水泵需要手动停止时，应先手动逆时针旋转2号动力柜里面的变频器手动旋钮，此时变频器显示面板上的频率会随着旋钮旋转的角度从40Hz(可调)逐渐减小，当变频器的频率降低至20Hz及以下频率时，方可按下2号动力柜面板上循环泵“停止”按钮。此操作完成后，循环泵即停止给水箱换热。

4) 太阳能供热水泵手动操作：

首先确定水箱水位正常，然后按启动或停止按钮来启停供热水泵。

注：启动供热水泵时，按下动力柜面板上供热泵“启动”按钮后，需手动慢慢顺时针旋转右侧(1号)动力柜里面的变频器旋钮，此时变频器显示面板上的频率会随着旋钮旋转的角度而增加，当频率增加到设定频率40Hz时(可调)，即可停止操作。此时供热水泵会以会以40Hz(可调)时的频率、0.90Mpa(可调)的恒定压力给各楼层用水点恒压供水;当供热水泵需要手动停止时，应先手动逆时针旋转1号动力柜里面变频器手动旋钮，此时变频器显示面板上的频率会随着旋钮旋转的角度而减小，当变频器的频率降低至20Hz及以下频率时，方可按下1号动力柜面板上供热泵“停止”按钮。供热水泵即停止运转(此时与供水泵联动的汽水换热器供水电磁阀会自动打开向汽水换热器供水)。

5) 储热水箱补水电磁阀手动操作：按启动或停止按钮来开关太阳能补水电磁阀。

6) 汽水换热器电磁阀手动操作：按启动或停止按钮来开关汽水换热器补水电磁阀。

(四)、医院太阳能热水工程系统注意事项

1) 传感器与控制器接线请严格按照接线图对应连接。

2) 定期检查控制柜各仪器、传感器、继电器、接触器、保险是否正常，如有问题请及时请专业人员处理。

3) 定期检查各循环泵、电磁阀是否工作正常，如有异常及时请专业人员处理。

4) 非专业人员请不要私自拆卸电器元件。

5) 定期检查控制柜接地端，确定良好接地!!!

四、医院太阳能热水工程系统控制柜触摸屏操作流程

4.1 医院太阳能热水工程系统首页画面

控制柜通电之后，触摸屏首先显示如下首页画面

　　首页画面为监控设备总图，包括储水箱、循环水泵、供水泵、补水阀等。首页画面主要是用于监控，并无实际的操作功能。主要操作功能在分页画面上。

4.2 医院太阳能热水工程系统水箱加热系统画面

　　水箱加热画面主要水箱循环水系统，由供回水温差控制，首先将屏上的旋扭开关打到“自动”上，让状态栏显示“自动状态”，如图：

其次：在水泵启动温差一栏上设定参数，如：

这样当集热器出口温度-循环水温度>10℃时，循环水泵会自动启动。同时当水泵停止温差值，集热器出口温度-循环水温度<5℃时，即：此时循环水泵会自动停止。

再次：设定好保护温度设定参数时：

比如设定水箱温度为60℃，此时当水箱温度到达60℃时，水箱会自动补水，小于55℃时会自动停止补水。

最后：防冻温度设定值用于冬季防冻，当外界环境温度太低时，可能会对管道造成破坏，为防止冻结，此时应设定防冻温度，如：。

当管道温度到达4℃时，循环泵自动启用，给管道升温保护。

4.3 医院太阳能热水工程系统供水系统画面

　　首先：

将1号动力柜里供水变频器选择开关打到“自动状态”，如图;

将供水阀选择开关打到“自动状态”，如图：

其次：将水泵启动温度赋值：

供水压力赋值：

水泵停止温度赋值：

如图所示，设定水泵启动温度为50℃，供水压力设定为8Kg，水泵停止温度为35℃。当供水箱供水温度>50℃时，供水泵会自动启动，给用户供热水，并保证供水压力为8Kg左右，此时供水阀关闭，由供水箱给用户供水;当供水箱供水温度<35℃时，供水泵自动停止，供水阀打开，由供水阀给用户供水;

最后：季节模式启用时，

将选择开关打到相应的季节上，

点击季节模式启用，如：

4.4 医院太阳能热水工程系统补水系统画面

　　补水系统画面是给供水箱补水，主要靠定时时间来补水，如图： 首先：将补水阀打到“自动状态”，设定水箱补水最低液位和水箱停止液位及补水温度上限和下限，如图：

　　当水箱补水液位低于：150CM时，水箱自行补水，当液位高于160CM时，水箱停止补水，当水箱温度>60℃时，补水阀打开，进行补水降温，但最高液位不能高于160CM，当补水温度<55℃时，水箱停止补水。

这些过程均在时间参数情况下执行，点击“水箱补水参数设定”，如下一页图：

　　如上图所示，起始时间和结束时间，设定最低水位与最高水位，系统会自动在这个时间段按要求补水。

如上图所示，在8：00到10：00时，水箱按150-155CM来设定最低和最高水位，如此类推，可以设定任意时间段来设定水箱水位。

4.5 医院太阳能热水工程系统故障诊断界面

点击故障诊断，系统显示所有报警故障信息，如下图所示：

　　4.6 医院太阳能热水工程曲线系统界面

在画面中点击曲线系统即可进入如下图所示画面中。在该画面中观察曲线等。

　　以上画面可显示供水压力、循环水压力、液位、集热器循环管路温度、供水温度、供水泵频率等。

五、医院太阳能热水工程系统日常维护保养注意事项

(一)、医院太阳能热水工程系统首次通水运行方法

1 根据使用要求，设置好控制柜参数。

2 检查水泵、电磁阀两端阀门是否打开。

3 手动检查各水泵、各电磁阀是否运行正常。

4 检查控制柜各转换开关是否置于自动位置。

5 检查控制柜显示器各参数显示是否正常。

6 系统自动运行，投入使用。

(二)、医院太阳能热水工程系统日常维护保养注意事项

1水箱水位是否正常(调整水箱水位及运行参数方法，详见《太阳能控制柜说明书》);

2 水箱温度定时观察;

3 各水泵运行是否正常;

4 控制柜运行是否正常;

5 定期检查供电、探头连接、信号传递线路，保证接触良好;

6 定期观察楼顶各连接处和阀门是否漏水，并对其进行维修;

7 应确保水箱间和监控室内干燥通风、卫生、无尘土;

8 监控室电脑严禁用于宽带上网，以防电脑中毒影响系统运行!

9 软化水处理装置内首次装有归丽晶颗粒，其属于损耗品，此后，应经常查看使用量的变化情况，并每隔三个月及时补充120公斤的归丽晶颗粒!!!

(三)、医院太阳能热水工程系统日常操作规程

1上班时首先通过显示屏，观察一系列参数，尤其是水箱水位是否正常并作详细记录。

.2检查各阀门开闭状态是否正常。

3下班前检查水箱水位是否正常及各阀门开闭状态是否正常。

(四)、医院太阳能热水工程系统定期巡检内容

1 系统有无漏水情况，如集热器漏水、水箱溢流、管路阀门漏水等。

2 控制柜显示信息是否正常，水箱温度水位、太阳能集热器温度、太阳能管路温

3 太阳能循环泵、供水增压泵、各电磁阀到等是否正常。

4 管道压力是否正常。

5 检查供电、探头连接、信号传递线路，保证接触良好。

(五)、医院太阳能热水工程系统系统常见故障处理

 

故障现象	故障可能原因	处理方法
循环泵无法启动	1、按钮处在停止位 2、水箱水位过低	1、查看水泵按钮，并根据实际情况将旋钮开的1#或者2#泵 2、提高水箱水位至规定水位，并检查管道是否有漏水处
自动补水失败	1、自来水水压不够 2、补水电磁阀故障	1、增加水压 2、维修或更换电磁阀
水箱溢流	1、水位过高 2、水位传感器损坏 3、补水电磁阀关闭不严或损坏	维修、更换或修正设定值
太阳能水箱水位过低	1、自来水停水或压力过低 2、系统停电 3、水位传感器故障	1、检查自来水压力 2、恢复供电 3、维修或者更换故障部件
太阳能集热器 温度过高	1、太阳能循环泵未启动 2、系统停电 3、太阳能温度传感器故障	1、检修太阳能循环泵 2、恢复供电 3、维修或者更换故障部件
太阳能集热器与太阳能水箱温差过高	1、太阳能循环泵故障 3、温度传感器故障	1、检修太阳能循环泵 2、更换故障温度传感器
控制柜漏电跳闸	1、系统设备漏电 2、漏电保护开关损坏 3、电源开关损坏	1、检修漏电设备 2、更换漏电保护开关 3、更换电源开关
温度显示不稳	1、控制柜接地线松动 2、传感器屏蔽线接地松动 3、传感器线缆松动 4、传感器故障	1、拧紧控制柜接地线 2、拧紧传感器屏蔽线接地 3、拧紧传感器接头 4、更换故障传感器
显示屏参数模糊	信号线脱落	将信号线插到主机上

 

(六)、医院太阳能热水工程系统系统应急情况处理措施

 

序号	问题	应急处理措施
1	集热联箱波纹管接头漏水	关闭漏水点所在列的上下两端阀门，然后
	波纹管接头处松动； 波纹管接头处的密封垫片损坏； 波纹管损坏；	拧紧波纹管连接头； 更换波纹管接头处的密封垫片； 更换波纹管。
	夏季高温，注意防止烫伤！！！
2	供水水泵损坏	切换至备用泵，并及时报修。
3	水箱补水电磁阀损坏	可打开旁通阀们向水箱补水，并及时报修。
4	水箱溢流	最高水位设置不当、进水电磁阀故障或水位传感器故障将进水阀门关掉做进一步检查，然后报修。
5	水泵不能自动运行	检查控制柜面板上水泵的旋钮是否在自动位置，如果在停止位置，切换到自动位置； 水泵故障，暂时手动启动； 控制器设置参数丢失，需重新输入参数。
6	高区病房无热水	供热水泵故障，可切换至备用水泵或者切换至汽水 换热器补水阀； 汽水换热器补水阀故障，可切换至供热水泵。
7	高区病房热水压力小	调高供热水泵的原设定压力