Proyecto de calentamiento solar de agua de la escuela secundaria Huimin n.º 3 de Shandong

Proyecto de calentamiento solar de agua de la escuela secundaria Huimin n.º 3 de Shandong

I. Antecedentes del proyecto: Alineación de las necesidades de subsistencia del campus y el desarrollo verde

Como escuela secundaria pública clave en el condado de Huimin, la Escuela Secundaria N.º 3 de Shandong Huimin atiende las necesidades de enseñanza y alojamiento de casi 3000 docentes y alumnos, de los cuales más del 60 son internos. El suministro diario de agua caliente está directamente relacionado con las garantías básicas de subsistencia, como el aseo diario de los alumnos y la limpieza del comedor. Anteriormente, la escuela dependía de calderas de gas para el suministro de agua caliente durante mucho tiempo, lo que no solo presentaba problemas de altos costos de adquisición de gas y suministro inestable durante el período de calefacción invernal, sino que además incumplía la orientación política de desarrollo de campus ecológicos en el contexto de "carbono dual" (pico de carbono y neutralidad de carbono) debido a las emisiones de combustión.

En 2023, la Oficina de Educación y Deportes del Condado de Huimin lanzó una campaña especial para la construcción de un "Campus Verde", exigiendo claramente a las escuelas primarias, secundarias y profesionales que priorizaran las energías renovables para satisfacer sus necesidades energéticas. Combinando su propio consumo de agua y la distribución de sus edificios, la Escuela Secundaria N.º 3 de Huimin decidió implementar el proyecto de calentamiento solar de agua, que no solo responde a las demandas de las políticas locales, sino que también reduce significativamente el costo del suministro de agua caliente y mejora la estabilidad del servicio, creando un mejor ambiente de vida en el campus para profesores y estudiantes. El proyecto comenzó su construcción en el segundo semestre de 2023 y se puso en marcha oficialmente a principios de 2024, convirtiéndose en el primer proyecto a gran escala de suministro de agua caliente en el condado de Huimin que utiliza la energía solar como fuente principal y la energía auxiliar como complemento.

II. Escala del proyecto principal: Satisfacer con precisión la demanda diaria de 180 toneladas de agua caliente del campus.

1. Parámetros básicos y escenarios de cobertura

La escala de diseño principal del proyecto es de 180 toneladas de agua caliente suministradas al día, con una temperatura estable entre 55 y 60 °C (cumpliendo así con los requisitos de temperatura del agua caliente sanitaria del campus según la "Norma Sanitaria para el Agua Potable" nacional). Puede cubrir tres escenarios principales:

Uso de agua en dormitorios de estudiantes: Atiende a más de 2.200 estudiantes internos, con una demanda diaria de 110 toneladas (calculada en 50 litros de agua caliente por estudiante por día), lo que representa el 61% del suministro total;

Uso logístico de agua para comedores: Atender las necesidades de limpieza de vajilla y preprocesamiento de alimentos en 3 comedores, con un consumo diario de agua de 40 toneladas, lo que representa el 22%;

Uso de agua en edificios docentes y oficinas: Cubrir las necesidades de agua de limpieza y emergencia en despachos de profesores y aulas multifuncionales, con un consumo diario de agua de 30 toneladas, lo que representa el 17%.

2. Diseño del sistema y capacidad de producción

Para alcanzar el objetivo de suministro de 180 toneladas diarias, el proyecto adopta un modelo de "captación de calor centralizada + almacenamiento de calor distribuido": Se instalaron 300 conjuntos de colectores solares planos (con una superficie de captación de calor de 2,5 m² por conjunto y una superficie total de captación de calor de 750 m²) en los tejados de los edificios docentes, en los lados este y oeste del campo deportivo escolar. Estos conjuntos se combinaron con cuatro depósitos de agua caliente aislados de 50 metros cúbicos cada uno (con una capacidad total de almacenamiento de calor de 200 metros cúbicos y un 10 % de reserva de reserva para emergencias). Un sistema inteligente de control de temperatura monitoriza la temperatura y el nivel del agua en los depósitos en tiempo real. Cuando la captación de calor solar es insuficiente, se activan automáticamente bombas de calor aerotérmicas (calefacción eléctrica indirecta, que cumplen con las normas de seguridad eléctrica del campus) para la calefacción auxiliar, garantizando un suministro estable y de calidad incluso en condiciones de lluvia o nubosidad extremas.

III. Ventajas principales del proyecto: Soluciones específicas para los problemas del suministro de agua caliente en el campus

1. Ventajas significativas de ahorro de energía y reducción de costos, aliviando la carga operativa escolar.

En comparación con las calderas de gas tradicionales, el proyecto reduce los costos operativos en un 72 %: según el precio de mercado del gas natural en el condado de Huimin (3,8 yuanes por metro cúbico), las calderas de gas necesitan consumir 2880 metros cúbicos de gas natural para producir 180 toneladas de agua caliente al día, con un costo diario de 10 944 yuanes; mientras que el sistema de calentamiento solar de agua solo requiere el pago diario del consumo eléctrico auxiliar de las bombas de calor aerotérmicas (unos 800 kWh, con un precio de la electricidad de 0,56 yuanes por kWh) y las tarifas de mantenimiento de los equipos, lo que suma un costo diario total de menos de 3000 yuanes. Esto le ahorra a la escuela más de 2,8 millones de yuanes en gastos anuales. Al mismo tiempo, el sistema tiene una vida útil de 15 años y un período de recuperación de la inversión de solo 3,5 años, lo que presenta importantes beneficios económicos a largo plazo.

2. Tecnología adaptada a los escenarios del campus, equilibrando seguridad y comodidad

Teniendo en cuenta las características del consumo de agua en el campus —"alta demanda durante las horas punta y demanda estable durante las horas valle"—, el proyecto ha diseñado tres opciones:

Optimización del suministro de agua en horas pico: durante los tres períodos pico de uso de agua (de 6:00 a 8:00 de la mañana, de 11:30 a 13:30 del mediodía y de 18:00 a 22:00 de la tarde), se utilizan bombas de agua de frecuencia variable para aumentar la presión del suministro de agua, lo que garantiza que no haya una presión de agua insuficiente cuando 6 edificios de dormitorios y 3 comedores usan agua simultáneamente;

Actualización de protección de seguridad: Los tanques de almacenamiento de agua caliente están equipados con válvulas de desbordamiento duales y sistemas de filtración de calidad del agua, que detectan automáticamente la dureza del agua y los indicadores bacterianos mensualmente para evitar la acumulación de sarro y el crecimiento microbiano, lo que garantiza la salud de los maestros y estudiantes en el uso del agua; Se instalan soportes anticaída para los colectores y las tuberías del techo están envueltas con algodón aislante térmico y láminas de aluminio para evitar la congelación y el agrietamiento en invierno y el contacto accidental por parte de los estudiantes;

Gestión inteligente y práctica: El departamento de logística escolar puede consultar en tiempo real el suministro de agua caliente, el nivel del tanque de agua y el estado de funcionamiento del equipo mediante una plataforma de gestión móvil. Las fallas activan notificaciones de alarma automáticas, lo que elimina la necesidad de guardias manuales las 24 horas y reduce los costos de gestión.

IV. Valor de Implementación del Proyecto: De la "Garantía de Subsistencia" al "Empoderamiento para el Desarrollo"

La implementación del proyecto de calentamiento solar de agua en la escuela secundaria Huimin No. 3 en Shandong no solo resuelve el problema de larga data del suministro de agua caliente del campus, sino que también logra una mejora de triple valor: primero, en términos de valor económico, reduce significativamente los costos operativos de la escuela y los fondos ahorrados se invierten en la actualización de equipos de enseñanza y la capacitación de maestros; segundo, en términos de valor ecológico, practica el concepto de campus verdes con acciones concretas, proporcionando un modelo para la aplicación de energía renovable en el sistema educativo regional; tercero, en términos de valor educativo, transforma el proyecto en un portador de educación ambiental, cultivando la conciencia de bajo carbono de los estudiantes y la alfabetización científica.