某住宅小區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)利用方案分析

崔 江 玲

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)公司，山西 介休 032000)

某住宅小區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)利用方案分析

崔 江 玲

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)公司，山西 介休 032000)

結(jié)合某住宅小區(qū)使用太陽能熱水系統(tǒng)的情況，計(jì)算了太陽能熱水的供熱量，比較分析了太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)與電熱水器、燃?xì)鉄崴鞯葻崴?yīng)方式的節(jié)能量及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，結(jié)果表明：低層住宅建筑采用太陽能熱水器具有較好的節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益。

太陽能，熱水供應(yīng)，熱量，節(jié)能效益

1 項(xiàng)目基本情況

該項(xiàng)目建筑物主要包括5棟25層、1棟18層高的高層商業(yè)住宅樓和13棟3層高的低密度住宅樓。商業(yè)主要為臨街商鋪，設(shè)置在臨街高層商業(yè)住宅樓的1層處，且各棟高層商業(yè)住宅樓地上底層之間由臨街商鋪建筑圍合；小區(qū)內(nèi)部設(shè)置了居委會(huì)辦公室，社區(qū)衛(wèi)生、計(jì)生服務(wù)中心，各種活動(dòng)室等，進(jìn)一步完善業(yè)主對(duì)配套設(shè)施的需求，方便人們?nèi)粘Ｉ畹男枰ｍ?xiàng)目基地形狀為扇形，規(guī)劃布局主要采用行列式，最大化地利用土地資源，使住宅獲得最大化的自然通風(fēng)和采光條件，且各戶之間具有較好的均勻性。

該項(xiàng)目用地面積48 990.40 m2，總建筑面積136 950.00 m2，計(jì)容建筑面積107 778.88 m2，不計(jì)容建筑面積29 171.12 m2。其中計(jì)容建筑面積包括住宅建筑面積100 539.94 m2、商業(yè)建筑面積5 388.94 m2和配套公建面積1 850.00 m2；不計(jì)容建筑面積包括地下車庫面積26 856.97 m2，架空層面積2 314.15 m2。容積率為2.2，綠地面積15 187.02 m2，綠地率31%，首層建筑占地面積13 687.09 m2，建筑密度27.94%,住宅總戶數(shù)1 025戶，居住人口3 588人，設(shè)計(jì)停車位為 647 輛。抗震設(shè)防烈度為6度，耐火等級(jí)為1級(jí)～2級(jí)。

該項(xiàng)目工程總投資估算43 700萬元。其中：土地費(fèi)用為21 000萬元，主體土建工程建筑費(fèi)為 20 000萬元，設(shè)備費(fèi)用為1 000萬元，安裝工程費(fèi)為500萬元，工程勘察費(fèi)用為 60萬元，工程設(shè)計(jì)費(fèi)用為50萬元，工程建設(shè)監(jiān)理費(fèi)用為100萬元，其他工程建設(shè)費(fèi)用為990萬元。

低層住宅區(qū)屋面面積較大，同時(shí)建筑之間間距較大，采光和日照良好，滿足太陽能熱水系統(tǒng)安裝的要求。

2 太陽能熱水供應(yīng)方案分析

太陽能作為一種可再生的清潔能源,是建筑節(jié)能中十分具有潛力的新能源之一。我國具有非常豐富的太陽能資源,太陽能年輻射總量每平方米超過5 000 MJ,年日照數(shù)超過2 200 h的地區(qū)占國土面積的2/3以上。太陽能在建筑中的主要應(yīng)用方式包括:太陽能采暖、太陽能供應(yīng)熱水、太陽能發(fā)電以及太陽能空調(diào)等。隨著人們生活水平的提高，熱水供應(yīng)逐漸成為建筑必須具備的功能，熱水能耗亦將隨之越來越大，同時(shí)利用太陽能提供生活熱水符合綠色建筑的設(shè)計(jì)原則。

為減少能源消耗，充分利用可再生能源，本項(xiàng)目在方案規(guī)劃過程中根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置太陽能熱水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)安裝位置為本項(xiàng)目13棟低層住宅屋頂，為該部分住戶提供生活熱水。同時(shí)建筑屋面設(shè)置的太陽能集熱器還可以對(duì)屋面進(jìn)行隔熱，有利于降低建筑能耗。

本項(xiàng)目擬在13棟低密度住宅的樓頂設(shè)置太陽能+輔助電加熱熱水供應(yīng)系統(tǒng)，為上述13棟低密度住宅用戶提供生活熱水。根據(jù)低密度住宅熱水需求，其太陽能熱水系統(tǒng)安裝面積規(guī)劃為300 m2，取本地區(qū)1 m2太陽能真空集熱管1 d產(chǎn)生60 ℃的熱水100 kg計(jì)算[1]，其產(chǎn)生熱水的有效天數(shù)以200 d計(jì)算，則該系統(tǒng)年產(chǎn)熱水量為：

G=A×d×qm=300×200×100=6 000 t

(1)

其中，G為年熱水供應(yīng)量，t；A為太陽能集熱器面積，m2；d為太陽能供熱有效天數(shù)，d；qm為單位面積真空管太陽能熱水器每天供應(yīng)60 ℃熱水的能力，以100 kg/(m2·d)計(jì)算。

取自來水的進(jìn)口溫度tin=20 ℃，熱水的出口溫度tout=60 ℃來進(jìn)行計(jì)算，則該項(xiàng)目在采用太陽能熱水系統(tǒng)后，每年可以產(chǎn)生的熱量為：

Q=Gcp(tout-tin)=6 000×103×4.2×(60-20)=1.008×109kJ/年

(2)

其中，Q為太陽能熱水系統(tǒng)年供熱量，kJ/年；cp為常溫下水的定壓比熱，4.2 kJ/(kg·℃)。

考慮到單純利用太陽能系統(tǒng)供熱的不穩(wěn)定性，取電輔助加熱器的年開啟系數(shù)φ=20%進(jìn)行計(jì)算，即在200 d中需要電輔助加熱運(yùn)行的天數(shù)為40 d，則單純依靠該太陽能集熱系統(tǒng)年產(chǎn)生的熱量為：

Qsolar=(1-φ)Gcp(tout-tin)=8.064×108kJ/年

(3)

其中，Qsolar為單純依靠太陽能集熱器的年供熱量，kJ/年。

通過上述計(jì)算可以看出：本項(xiàng)目中設(shè)置的300 m2真空管式太陽能集熱器年產(chǎn)生熱量為8.064×108kJ/年。

針對(duì)目前高校外語教師信息素養(yǎng)的現(xiàn)狀，筆者對(duì)自己所在院校的大學(xué)外語教師進(jìn)行了問卷調(diào)查，問卷以教師基本的信息素養(yǎng)，包含信息意識(shí)和基本信息知識(shí)為主要內(nèi)容。此次調(diào)查共發(fā)放65份問卷，其中收回58份有效問卷，有效率89%。

2.2 熱水供應(yīng)方案比較分析

為分析該太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)的節(jié)能性和經(jīng)濟(jì)性，本文將太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)與電熱水器、燃?xì)鉄崴鳌⒚簩託鉄崴骱腿济哄仩t等熱水供應(yīng)方式進(jìn)行比較，以獲得不同熱水供應(yīng)方式的節(jié)能量和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

與電熱水系統(tǒng)進(jìn)行比較，則年節(jié)約電量為：

Gpower=Qsolar/(qpower·ηpower)=
8.064×108/(3 600×0.98)=228 571.4 kWh/年

(4)

其中，Gpower為年節(jié)約電量，kWh/年；qpower為每kWh電能供熱量，取3 600 kJ/kWh；ηpower為電熱水器效率，取98%。

與燃?xì)鉄崴鬟M(jìn)行比較：假設(shè)上述熱水量全部采用燃?xì)鉄崴鬟M(jìn)行供應(yīng)，以燃?xì)獾牡臀粺嶂祋gas=35 280 kJ/Nm3[4]進(jìn)行計(jì)算，則每年需要的燃?xì)饬繛椋?/p>

Ggas=Qsolar/(qgas·ηgas)=
8.064×108/(35 280×0.95)=24 060.2 Nm3/年

(5)

其中，Ggas為年燃?xì)庀牧浚琋m3/年；ηgas為燃?xì)鉄崴鞯男剩?5%[2]。

與煤層氣熱水器進(jìn)行比較：以煤層氣對(duì)上述熱水系統(tǒng)進(jìn)行供熱，則年消耗煤層氣為：

Gcoal,gas=Qsolar/(qcoal,gas·ηcoal,gas)=
8.064×108/(35 800×0.95)=23 710.7 Nm3/年

(6)

其中，Gcoal,gas為年煤層氣的消耗量，Nm3/年；qcoal,gas為煤層氣的低位熱值，取qcoal,gas=35 800 kJ/Nm3[3]。

與燃煤鍋爐供熱進(jìn)行比較：其年節(jié)約的標(biāo)煤量計(jì)算如下：

Gcoal=Qsolar/(qcoal·ηboiler·ηnet)=
8.064×108/(29 270×0.8×0.85)=40.52 tce/年

(7)

其中，Gcoal為年節(jié)約的燃煤量(標(biāo)煤)，tce/年；qcoal為標(biāo)煤低位熱值，取29 270 kJ/kg[4]；ηboiler為燃煤常壓熱水鍋爐的效率，取80%[4]；ηnet為熱管網(wǎng)的輸送效率，取85%[4]。

上述各種熱水供應(yīng)方案能耗節(jié)約量計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 各種熱水供應(yīng)方案能耗節(jié)約量計(jì)算結(jié)果

2.3 各方案節(jié)能效益分析

上述各種熱水供應(yīng)系統(tǒng)燃料節(jié)約經(jīng)濟(jì)效益分析如表2所示。

表2 各熱水供應(yīng)方案燃料節(jié)約經(jīng)濟(jì)效益分析

3 結(jié)語

從上述計(jì)算分析可以得出如下結(jié)論：

1)在低層建筑屋面采用太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行60 ℃的生活熱水供應(yīng)，300 m2的集熱面積年節(jié)約電量、天然氣量、煤層氣量和燃煤量為228 571.4 kWh/年、24 060.2 Nm3/年、23 710.7 Nm3/年和40.52 tce/年，具有較好的節(jié)能效應(yīng)；

2)采用上述太陽能熱水系統(tǒng)與電加熱器、燃?xì)鉄崴鳌⒚簩託鉄崴骱腿济哄仩t熱水供應(yīng)系統(tǒng)相比，可產(chǎn)生的年燃料節(jié)約經(jīng)濟(jì)效益分別為13.26萬元、8.42萬元、7.12萬元和2.43萬元；

3)上述計(jì)算結(jié)果未計(jì)入各熱水供應(yīng)系統(tǒng)投資及運(yùn)行費(fèi)用，但隨著太陽能熱水系統(tǒng)的普及，太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)的價(jià)格已經(jīng)低至1 000元/m2～1 500元/m2，系統(tǒng)投資及運(yùn)行并不會(huì)比其他系統(tǒng)高，與土建安裝投資相比更低，因此采用太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)具有一定的節(jié)能性和良好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 楊晚生，韓海濤，辛云嶺，等.綠色建筑應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

[2] 艾效逸，傅忠誠，詹淑慧，等.燃?xì)鉄崴鞯睦碚撔始捌溆?jì)算[J].煤氣與熱力，2007，27(3)：30-35.

[3] 陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[4] 章熙民.傳熱學(xué)[M].第5版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

Analysis on using scheme of solar water heating system of a residential district

Cui Jiangling

(ShanxiFenxiMiningGroupCo.,Ltd,Jiexiu032000,China)

Combining with the solar water heating system use situation of a residential district,this paper calculated the heating amount of solar energy hot water,compared and analyzed the energy saving amounts and economic indicators of solar energy water heating supply system and electric water heater,gas water heater and other water heating supply ways,the results showed that:the low-rise residential building using solar water heater had good energy saving and economic benefits.

solar,water heating supply,heat,energy saving efficiency

2015-10-12

崔江玲(1973- )，女，工程師

1009-6825(2015)36-0114-02

TU832.13 < class="emphasis_bold">文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A