太阳能热利用行业在工农业上的应用是近几年来探索的新方向，2015-2016年山东工业绿动力项目已经完成130多项，集热面积达到18万平方米。而太阳能与辅助能源在农业大棚应用技术示范，正在为农业科技部门种植和养殖业等现代农业的发展和精准扶贫提供条件。太阳能集热系统在该领域的应用在节能减排方面有更大作为。

微山信威食品有限公司太阳能工业热水应用系统

微山信威食品有限公司主要生产销售各种果蔬类罐头，热水需求量巨大，每天使用热水20吨以上，需求温度40℃~121℃不等，供原料清洗、杀青、脱气、杀菌、设备和容器清洗等加工环节使用。其中，杀青、脱气、杀菌热水需求量最大，温度也最高。

信威食品在安装太阳能之前完全靠燃气锅炉供应热力

在安装工业热力系统之前，信威食品采用燃气锅炉为各工艺流程供应热水。本着最大限度降低设备初投资和系统运行成本的原则，华春太阳能为该罐头企业设计了“以太阳能工业热力系统为主，以燃气锅炉为辅助能源”的多能复合应用方案。其中，太阳能工业热力系统集热面积507.68㎡，每日供应60℃~80℃水20吨以上。

华春太阳能工业热力系统运行原理图

在天气晴好的情况下，太阳能集热器吸收阳光，通过光热效应把光能转化为热能，把冷水加热至60℃~80℃的设定温度，然后在经过燃气锅炉加热至生产工艺需求温度;当阳光不足及阴雨天气时，则由辅助能源补充提供能量。系统控制柜可显示各处温度及设备运行情况，具备自动/停止/手动功能。

信威食品安装太阳能工业热力系统实际总投资25万元左右。试运行检测所得，燃气使用量平均减少82m³／天，工业管道天然气单价为4.14元／m³，节约能源成本339.48元／天。静态回收期计算如下：

（1）天然气的燃烧热值为35.88-39.82MJ/m³，综合该企业燃气锅炉运行数据（热效0.85），燃烧1立方米天然气实际传递给热水的热量为Q1=30.498-33.847MJ，取中间值32.17MJ/m³。

（2）水吸收太阳能热量的计算：山东省太阳能年辐照量为4200~5400MJ/㎡·a。以下按照平均值4800MJ/㎡·a计算。则信威食品安装的507.68㎡华春

太阳能工业热力系统，其年平均效率不低于47%，一年可吸收的热量Q2为：

（3）507.68㎡华春太阳能工业热力系统一年可节约天然气为：

（4）太阳能集热器每年节约工业管道天然气35602.3m³，折算节约成本为：

以上数据说明，安装太阳能工业系统507.68㎡，每年可节约天然气费用14.74万元。信威食品太阳能工业热力系统实际总投资25万元左右，则静态投资回收期为1.7年。

考虑到太阳能辐照总量变化，以及系统操作过程中的误差等原因，并参考其他案例的实际运行情况，20吨以下的太阳能工业热力系统实际静态回收期在1.5~1.8年之间。且从长期趋势来看，天然气、煤的价格将会越来越高，而太阳能工业热力系统的使用寿命高达15年。所以，罐头行业投资太阳能热力系统的投资回报率从技术上、经济上来说均有较高的使用价值。

枣庄海扬中泰服装有限公司太阳能工业热力集热系统

一、工程概况：

工程所在地：山东省枣庄市。

工程地理位置：东经117.32 °、北纬34.82°。

用水情况：设计太阳能热水工程量为250吨/天（温升60℃）。

其他情况：枣庄海扬中泰服装有限公司, 生产加工牛仔服，其水洗车间需要大量的温水，由太阳能集热系统产生75℃的水供到水洗车间，混合自来水到需要的温度进行使用。阴雨天气使用电厂蒸汽加热使用。

二、设计指标：

1、集热系统管道材质采用：镀锌钢管（冷热水）；

2、系统管道保温采用：5cm聚乙烯保温；

3、保温水箱采用：SUS304不锈钢内胆水箱；

4、三高集热站支架材质：采用热镀锌角钢支架；

5、系统安装YGBS-58-18-50型集热器836组，总集热面积为6044.28㎡，在集热器倾斜面接受的年日均辐照量大于15770kJ/㎡、太阳能保证率55%的条件下，每天满足将250吨水从基础水温15℃升高到75℃（温升60℃），太阳辐照不好时及冬季利用电厂蒸汽加热。

三、设计依据：

1、GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

2、GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》

3、GB/T17581-2007《真空管太阳集热器》

4、GB50017-2003 《钢结构设计规范》

5、GB5009-2001《建筑结构载荷规范》

6、GB50207-2002《屋面工程质量验收规范》

7、GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》

8、GB50242-2002《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》

9、GB50303-2002《建筑电气安装工程施工质量验收规范》

10、GB50300《建筑工程施工质量验收统一标准》11、GB/T17049 -2005《全玻璃真空太阳集热管》

12、GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》

13、GB50345-2004《屋面工程技术规范》

14、GB/T20095-2006《太阳能热水系统性能评定规范》

15、GB/T4271-2007《太阳能集热器性能试验方法》

运行原理说明：

根据用户要求，结合贵方的实际用水情况，初步确定采用公司YGBS5818-50型三高集热站、智控系统（包括传感器），保温水箱等主要设备，来完成贵方需求的各项功能。

（一）系统原理图

图为系统原理示意图，不表示实际连接方式。

（二）运行原理说明

1、自动补水：

a、当水箱水位低于设定值，进行自动补水，达到设定值停止补水；

b、手动停止补水：点按“进水”键，“进水”闪烁显示；当水箱B水位小于“水箱设定水位”时，则DCF1启动进水，达到设定水位后，延时30秒关闭，进水期间若再按一次“进水”键则关闭。

2、集热温差循环: 当集热器温度T1与集热水箱中的水温T2温差≥5℃时，集热循环泵P1启动，将集热器中热水打进集热水箱中，当两者温差≤2℃时，循环泵P1停止；（初步设计4个集热系统，单独循环控制）；

3、管道防冻循环：当水箱A水位≥1水位，当防冻传感器温度T4<5℃时，P1启动，当防冻传感器温度T4≥10℃时，P2关闭；

4、防炸管循环：当水箱A水位大于1水位时，若集热器温度T1>95℃时, 集热循环泵P1每循环60分钟，停61分钟；

5、辅助能源：当太阳能不足时，采用电厂蒸汽加热；

6、冷水管道和水箱之间的管道缠敷电伴热带，防止冬季管道冻堵；

7、电磁阀进水口前要安装过滤器，水平管道上的单向阀要用升降式，垂直管道上的单向阀要用旋启式。

设计计算及说明：

一集热系统集热面积计算：

式中：

Ac——直接系统集热器采光面积，㎡；

Qw——日均用水量，250吨；

tend——储水箱内水的终止温度（用水温度），75℃；

Cw——水的定压比热容，4.18KJ/（㎏·℃）；

ti—— 水的初始温度，15℃；

Jt——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，15770KJ/㎡；

f——太阳能保证率，根据系统使用期内的太阳辐照、楼顶可供安装面积等因素综合考虑后确定，60％；

ηcd——集热器全日集热效率，国标经验值取0.40～0.55，在此工况下为0.5；

ηL——管路及储水箱热损失率，无量纲，此处取0.2。

系统安装YGBS-58-1800-50联集管式太阳集热器836组，每组集热器含50支∮58×1800mm真空管，单台集热器的集热面积为7.23㎡，总集热面积为6044.28㎡。当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量15770KJ/㎡，太阳保证率取55%时，每天能将250吨水从基础水温15℃升高到75℃，不足部分及冬季采用电厂蒸汽加热。

本太阳能系统每年可节省标准煤1309吨，减少二氧化碳排放3273吨。 

项目施工后照片

拉萨农业大棚项目平板太阳能应用项目

该项目为城关区净土农业科技示范中心的中空玻璃光热连栋智能温室，项目建设时间为2015年，第一期面积为8200余平方米，项目采用新型建筑结构体系和新型建筑材料，温室大棚采暖方式为太阳能采暖系统。

此项目由浙江煜腾新能源股份有限公司负责设计安装与维护，总面积50000平方米，分为6个项目段实施。第一期安装面积8200㎡，采用的平板太阳能集热器平铺在大棚棚顶的方式，第二期安装面积1.2万㎡，采用平板太阳能做成建筑构件、与大棚钢结构相结合的形式，在保证采暖效果的前提下可以进一步节省投资成本。项目建成后，大棚室内温度采用分区温控、智能控制的方式，,根据各种蔬菜对温度的不同需求将控制在18℃~22℃之间,棚顶根据室内温度可自行控制通风。

小结：随着太阳能光热技术的不断进步，低温系统集成、可靠性、辅助能源结合技术水平在实践中得到逐步提高。此外，中高温技术也出现一批成果，在前期以CPC集热技术为代表的中温技术基础上，可广泛应用于洗涤熨烫、生物化工、蒸汽干燥、食品加工、工程养护、蒸汽清洗、蒸汽供应行业的“中温太阳能蒸汽系统”，适用于工业供热的“中温太阳能油供热系统”等等技术取得示范成功。已经出现一些公司采用中高温技术瞄准工农业应用领域进行业务拓展，开展示范项目建设。这些技术推动着太阳能热利用行业在工农业领域朝着更广更深的层次发展进步！

（原标题：再回首，部分“绿色”工农业应用精品案例）