Projet de chauffe-eau solaire du collège Huimin n° 3 du Shandong

Projet de chauffe-eau solaire du collège Huimin n° 3 du Shandong

I. Contexte du projet : Alignement des besoins de subsistance du campus et du développement écologique

Collège public clé du comté de Huimin, le collège n° 3 de Shandong Huimin répond aux besoins d'enseignement et de vie de près de 3 000 enseignants et élèves, dont plus de 60 % sont internes. L'approvisionnement quotidien en eau chaude est directement lié aux moyens de subsistance de base, tels que la toilette quotidienne des élèves et le nettoyage de la cantine. Auparavant, l'établissement dépendait depuis longtemps de chaudières à gaz pour son approvisionnement en eau chaude, ce qui posait non seulement des problèmes de coût d'approvisionnement élevé et d'approvisionnement instable pendant la période de chauffage hivernale, mais ne respectait pas non plus l'orientation politique de développement d'un campus vert dans le contexte de la « double empreinte carbone » (pic carbone et neutralité carbone) en raison des émissions de combustion.

En 2023, le Bureau de l'éducation et des sports du comté de Huimin a lancé une campagne spéciale pour la construction d'un « campus vert », exigeant clairement des écoles primaires et secondaires, ainsi que des lycées professionnels, qu'ils privilégient les énergies renouvelables pour répondre à leurs besoins énergétiques essentiels à la subsistance. En tenant compte de sa propre consommation d'eau et de la configuration de ses bâtiments, le collège n° 3 de Huimin a décidé de mettre en œuvre un projet de chauffe-eau solaire. Ce projet répond non seulement aux exigences des politiques locales, mais réduit également considérablement le coût de l'approvisionnement en eau chaude et améliore la stabilité du service, créant ainsi un meilleur cadre de vie pour les enseignants et les élèves. Les travaux ont débuté au second semestre 2023 et ont été officiellement mis en service début 2024, devenant ainsi le premier projet d'approvisionnement en eau chaude de campus à grande échelle du comté de Huimin utilisant l'énergie solaire comme source principale et une énergie auxiliaire en complément.

II. Échelle du projet principal : répondre précisément à la demande quotidienne de 180 tonnes d'eau chaude du campus

1. Paramètres de base et scénarios de couverture

Le projet prévoit une production quotidienne de 180 tonnes d'eau chaude, avec une température d'eau chaude maintenue à 55-60 °C (conformément aux exigences de la norme sanitaire nationale relative à l'eau potable pour l'eau chaude sanitaire des campus). Il couvre trois scénarios clés :

Utilisation de l'eau des dortoirs pour les étudiants : Desservant plus de 2 200 étudiants internes, avec une demande quotidienne de 110 tonnes (calculée à 50 litres d'eau chaude par étudiant et par jour), représentant 61 % de l'approvisionnement total ;

Consommation d'eau logistique pour les cantines : Répondre aux besoins de nettoyage de la vaisselle et de prétraitement des aliments dans 3 cantines, avec une consommation d'eau quotidienne de 40 tonnes, soit 22 % ;

Utilisation de l'eau pour les bâtiments d'enseignement et les bureaux : Couverture des besoins en eau de nettoyage et d'urgence dans les bureaux des enseignants et les salles de classe multifonctionnelles, avec une consommation d'eau quotidienne de 30 tonnes, soit 17 %.

2. Conception du système et de la capacité de production

Pour atteindre l'objectif d'approvisionnement de 180 tonnes par jour, le projet adopte un mode « captage centralisé de chaleur + stockage distribué de chaleur » : 300 ensembles de capteurs solaires plans (d'une surface de captage de 2,5 m² par ensemble et d'une surface totale de 750 m²) sont installés sur les toits des bâtiments d'enseignement, à l'est et à l'ouest du terrain de sport de l'école. Ils sont associés à quatre ballons d'eau chaude isolés de 50 m³ chacun (d'une capacité totale de stockage de chaleur de 200 m³ et d'une réserve de sécurité de 10 %). Un système intelligent de régulation de la température surveille la température et le niveau de l'eau dans les ballons en temps réel. Lorsque le captage solaire est insuffisant, des pompes à chaleur aérothermiques (de type chauffage électrique indirect, conformes aux normes de sécurité électrique du campus) sont automatiquement activées pour le chauffage d'appoint, garantissant un approvisionnement stable et conforme aux normes, même par temps extrêmement pluvieux ou nuageux.

III. Principaux avantages du projet : solutions ciblées aux problèmes d'approvisionnement en eau chaude du campus

1. Avantages significatifs en matière d'économie d'énergie et de réduction des coûts, allégeant le fardeau du fonctionnement des écoles

Français Par rapport aux chaudières à gaz traditionnelles, le projet réduit les coûts d'exploitation de 72 % : Sur la base du prix du marché du gaz naturel dans le comté de Huimin (3,8 yuans par mètre cube), les chaudières à gaz doivent consommer 2 880 mètres cubes de gaz naturel pour produire 180 tonnes d'eau chaude par jour, avec un coût quotidien de 10 944 yuans ; tandis que le système de chauffe-eau solaire ne nécessite que le paiement quotidien de la consommation d'électricité auxiliaire des pompes à chaleur aérothermiques (environ 800 kWh, avec un prix de l'électricité de 0,56 yuan par kWh) et des frais de maintenance des équipements, pour un coût quotidien total de moins de 3 000 yuans. Cela permet à l'école d'économiser plus de 2,8 millions de yuans de dépenses annuelles. Dans le même temps, le système a une durée de vie de 15 ans et un délai de retour sur investissement de seulement 3,5 ans, ce qui présente des avantages économiques à long terme importants.

2. Technologie adaptée aux scénarios de campus, conciliant sécurité et commodité

En ciblant les caractéristiques de l'utilisation de l'eau sur le campus – « une demande élevée pendant les heures de pointe et une demande stable pendant les heures creuses » – le projet a réalisé trois conceptions ciblées :

Optimisation de l'approvisionnement en eau aux heures de pointe : Pendant les trois périodes de pointe de consommation d'eau (6h00-8h00 le matin, 11h30-13h30 le midi et 18h00-22h00 le soir), des pompes à eau à fréquence variable sont utilisées pour augmenter la pression d'alimentation en eau, garantissant ainsi l'absence de pression d'eau insuffisante lorsque 6 bâtiments dortoirs et 3 cantines utilisent l'eau simultanément ;

Mise à niveau de la protection de sécurité : les réservoirs de stockage d'eau chaude sont équipés de doubles vannes de débordement et de systèmes de filtration de la qualité de l'eau, qui détectent automatiquement la dureté de l'eau et les indicateurs bactériens chaque mois pour éviter l'accumulation de tartre et la croissance microbienne, garantissant la santé des enseignants et des élèves lors de l'utilisation de l'eau ; des supports antichute sont installés pour les collecteurs, et les canalisations du toit sont enveloppées de coton isolant thermique et de feuilles d'aluminium pour éviter le gel et les fissures en hiver et le contact accidentel des élèves ;

Gestion intelligente et pratique : Le service logistique de l'école peut consulter en temps réel la production d'eau chaude, le niveau du réservoir d'eau et l'état de fonctionnement des équipements grâce à une plateforme de gestion mobile. Les pannes déclenchent des notifications d'alarme automatiques, éliminant ainsi la nécessité d'une permanence manuelle 24 h/24 et réduisant les coûts de gestion.

IV. Valeur de mise en œuvre du projet : de la « garantie des moyens de subsistance » à l'« autonomisation du développement »

La mise en œuvre du projet de chauffage solaire de l'eau au collège Huimin n°3 de Shandong résout non seulement le problème de longue date de l'approvisionnement en eau chaude du campus, mais réalise également une triple amélioration de valeur : premièrement, en termes de valeur économique, il réduit considérablement les coûts de fonctionnement de l'école, et les fonds économisés sont investis dans la mise à jour du matériel pédagogique et la formation des enseignants ; deuxièmement, en termes de valeur écologique, il met en pratique le concept de campus verts avec des actions concrètes, fournissant un modèle pour l'application des énergies renouvelables dans le système éducatif régional ; troisièmement, en termes de valeur éducative, il transforme le projet en un vecteur d'éducation environnementale, cultivant la conscience des étudiants en matière de faibles émissions de carbone et leur culture scientifique.