襄陽“白云人家”太陽能熱水工程項(xiàng)目簡析

廣東萬和電氣有限公司 ■ 夏道明

1 工程概況

“白云人家”社區(qū)項(xiàng)目是襄陽尹集城鄉(xiāng)一體化建設(shè)第一個(gè)開工的新型農(nóng)村社區(qū)，選址位于中華紫薇園以北、305省道以東，距尹集中心城區(qū)2 km。白云人家社區(qū)規(guī)劃占地約13.3萬m2，建筑風(fēng)格以簡約現(xiàn)代歐式為主，總建筑面積達(dá)10.5萬m2，183棟戶型面積為180 m2的三層小樓，將安置該村6個(gè)組，共496戶1 755人，社區(qū)建設(shè)有民居、公共服務(wù)中心、文化廣場(chǎng)、幼兒園等。該項(xiàng)目為新型農(nóng)村社區(qū)建設(shè)樣板。依據(jù)以上特點(diǎn)，最終確認(rèn)安裝太陽能集熱器總面積為439.2 m2。

2 系統(tǒng)解決方案

襄陽尹集鄉(xiāng)地處東經(jīng) 112°00′，北緯 31°54′，年平均日照1 987 h，年平均太陽能輻照量4 210.95 MJ/(m2·a)，太陽能集熱器采光面上年平均日太陽輻照量11 540 kJ/(m2·a)，太陽能保證率可達(dá)65%。

設(shè)計(jì)每戶采用一臺(tái)水箱容量150 L平板斜屋面式太陽能系統(tǒng)來提供生活熱水，系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)。強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)是指在集熱器和儲(chǔ)熱水箱之間設(shè)有一個(gè)循環(huán)水泵相連接，以循環(huán)水泵為動(dòng)力，將儲(chǔ)熱水箱的水強(qiáng)制通過集熱器來獲取熱量，再回到儲(chǔ)熱水箱，不斷循環(huán)提高水溫，滿足熱水用水要求。強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)由平板集熱器、支架、儲(chǔ)熱水箱、集熱管道、循環(huán)水泵、控制器組成。

2.1 方案示意圖

方案示意圖如圖2所示。

2.2 系統(tǒng)運(yùn)行原理說明

2.2.1 集熱循環(huán)

當(dāng)T1-T2≥設(shè)定溫度時(shí)，循環(huán)水泵啟動(dòng)，將太陽能集熱器吸收的熱量置換至儲(chǔ)熱水箱中的水，使水箱中的水升溫；當(dāng)儲(chǔ)熱水箱溫度T2達(dá)到用戶設(shè)定的用水溫度時(shí)，循環(huán)水泵停止，集熱循環(huán)完成。

2.2.2 預(yù)約加熱循環(huán)

在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)，測(cè)得儲(chǔ)熱水箱水溫T2低于設(shè)定溫度時(shí)，電熱啟動(dòng)進(jìn)行加熱，使儲(chǔ)熱水箱中的水升溫，達(dá)到用戶設(shè)定的用水溫度時(shí)停止。

2.2.3 智能加熱循環(huán)

在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，檢測(cè)儲(chǔ)熱水箱水溫T2低于設(shè)定溫度時(shí)，電熱啟動(dòng)進(jìn)行加熱，使儲(chǔ)熱水箱中的水升溫，達(dá)到用戶設(shè)定的用水溫度時(shí)停止。

2.2.4 防凍循環(huán)

在冬季陰雨天，測(cè)得集熱器下部溫度T3低于2 ℃時(shí)，循環(huán)水泵啟動(dòng)，將儲(chǔ)熱水箱中的熱水循環(huán)到太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)中。

3 產(chǎn)品配置

3.1 平板型太陽能集熱器規(guī)格參數(shù)

集熱器流道采用紫銅管(厚0.6 mm)，耐腐蝕、能承壓；邊框采用厚壁鋁合金型材成型；密封材料采用耐候性強(qiáng)的三元乙丙橡膠材料；保溫棉材料為玻璃棉；吸熱板材質(zhì)為鋁板(厚0.3 mm)，吸收涂層工藝為鍍黑鉻；集熱器蓋板類型為鋼化玻璃(厚4.0 mm)；集熱器背板材料為鍍鋅板。

表1 平板型太陽能集熱器規(guī)格參數(shù)

3.2 承壓儲(chǔ)熱水箱規(guī)格參數(shù)

儲(chǔ)熱水箱采用優(yōu)質(zhì)合金鋼板內(nèi)襯進(jìn)口高密度特殊硅化物經(jīng)高溫熔煉形成的“藍(lán)金剛”內(nèi)膽，內(nèi)含抗結(jié)垢覆層，另加陽極鎂棒，防腐耐用；采用高密度聚氨酯整體發(fā)泡工藝，國際先進(jìn)的氣體保護(hù)焊接技術(shù)、濕搪工藝，保證了產(chǎn)品高品質(zhì)。

表2 承壓儲(chǔ)熱水箱規(guī)格參數(shù)

四 系統(tǒng)安裝技術(shù)方案

系統(tǒng)安裝技術(shù)方案示意圖如圖3所示。

5 節(jié)約能量計(jì)算

5.1 集熱系統(tǒng)得熱量

太陽能集熱系統(tǒng)每天提供的熱量QZ計(jì)算式為：式中：A為輪廓采光面積；JT為太陽能集熱器總面積上年平均日輻照量；ηcd為太陽能集熱器年平均集熱效率，根據(jù)檢測(cè)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為55%；ηL為管道和水箱熱損失，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)取10%。

將A=2.2 m2，JT=11 540 kJ/(m2·d)代入式 (1)，可得QZ=12 567.1 kJ。

5.2 全年常規(guī)能源替代量

各種鍋爐效率見表3。由表3可知，該系統(tǒng)太陽能集熱面積相對(duì)常規(guī)燃煤系統(tǒng)每年可節(jié)約260.8 kg標(biāo)準(zhǔn)煤、138.8 kg燃油、151.9 N·m3燃?xì)狻? 341.2 kWh電。

表3 各種鍋爐效率

5.3 CO2、SO2、粉塵減排量

5.3.1 CO2減排量QCO2

式中：2.47為標(biāo)準(zhǔn)煤的CO2排放因子，無量綱；Qbm為標(biāo)準(zhǔn)煤節(jié)約量，kg/a。

5.3.2 SO2減排量QSO2

5.3.3 粉塵減排量Qfc

該系統(tǒng)太陽能集熱器每年減排CO2644.176 kg、SO25.216 kg、粉塵 2.608 kg。

6 結(jié)論

該系統(tǒng)安裝于屋頂不占用室內(nèi)空間，與建筑完美結(jié)合、性能穩(wěn)定、安全可靠、承壓頂水，用水舒適。該項(xiàng)目于2013年5月建成后，平板太陽能集熱器總面積為439.2 m2，可滿足居民熱水需求，同時(shí)具有可觀的環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益，每年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤47 726.4 kg，減排CO2117 884.2 kg，其可觀的環(huán)保效益助推了國家節(jié)能減排政策的實(shí)行，對(duì)政府建設(shè)新型農(nóng)村社區(qū)提供了參考。

[1] 鄭瑞澄. 民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手冊(cè)(第二版)[M] . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2011.