太陽能與空氣能互補熱水供給系統在建筑施工生活用水中的應用分析

陳楠楠

摘 要 太陽能是一種綠色可再生能源。太陽能的作用應用廣泛，可用于熱水及取暖方面，同時還具有長遠的使用價值，應用太陽能還能夠降低對環境的污染。但是太陽能有一個缺點，即對陽光過于依賴不能單獨成為一個能源供體，從而需要以其他物質作為輔助來維持一個穩定的供熱系統。本文參考主體為太陽能，空氣能熱水器作為探討對象，提出合理方案設計。

關鍵詞 太陽能;空氣能熱水器;熱水供給系統

隨著國家的經濟建設不斷地發展深入，應用能源日漸減少。節能環保的新能源及新材料作為戰略新興產業為國家優先扶持的，這在我國“十二五”規劃中有明確的規定。本項目位于海門市余東鎮，建筑面積為5017.55m2，高度20.35m，是一棟五層的賓館建筑。項目共34間客房，每日總熱水用量為11.8t。項目采用太陽能與空氣能互補的雙能源設計系統供給熱水來降低成本。由此展開了太陽能與空氣能熱水系統結合的應用實踐研究。

1應用簡介

真空管式太陽能熱水器是由集熱管、水箱、排氣口、上水口、下水口和支架等構成。集熱管利用的原理是熱水的上浮以及冷水的下沉。

空氣能熱水器，又名“空氣源熱泵熱水器”。“空氣能熱水器”只需要極少的電能便可將其驅動，把空氣中的低溫熱量吸收進來，經過氟介質氣化，然后通過壓縮機壓縮后增壓升溫，再通過換熱器轉化給水加熱，壓縮后的高溫熱能以此來加熱水溫[1]。

2工作分析

2.1 基本參數

客房內人員為68人，每日熱水用量一般聚集在19點到24點。一般為淋浴，每人每天用熱水量約為120L，客房熱水用量為8160L，廚房用熱水量為3800L，總用熱水量按12000L計算，此用水量根據《建筑給排水設計規范》計算得出。因此項目中應配備全玻璃三高真空管集熱器70組，每組 10根真空管，集熱面積2.47m2/組，以及2.2kW熱泵4臺，同時還需要一個保溫水箱，容量為12t。

項目的進行需要統計地區過去幾年的天氣及溫度的變化詳情，查資料可知本地區屬北亞熱帶季風氣候區，四季分明，雨水充沛，光照較足。年平均氣溫15.6℃，1月份為全年最冷月，極端年份最低平均氣溫0℃;7月為全年最熱月。冷水溫度：該地區水源采用地表水，平均溫度為5℃。空氣能熱水器只要在零攝氏度以上，就可以24小時全天候承壓運行。因此，本地區是適合采用太陽能和空氣能雙供熱系統的[2]。

2.2 工作方式介紹

陽光充足時，冷水通過管道進入太陽能熱水器內，經過集熱板，集熱板能收集太陽能，將太陽能轉化為熱能，然后把冷水加熱至60℃（可調）。由于冷水的比重比熱水的比重大，熱水會自動上升，形成一個循環動力，水就在集熱板那逐漸升溫，達到一定溫度后就能進入儲熱水箱，需要熱水的時候就能供應熱水。

當陽光不足時，若保溫水箱內的熱水水位在上午10：30～11：30

之間還未達水位的40%，熱泵加熱系統將自行啟動，并向其中注入60℃的熱水，以此達到設定的水位值時，熱泵系統停止工作。12：30～13：30保溫水箱的水位值應為70%，15：30～18：30保溫水箱的水位值應為100%，依照上述工作進行[3]。

3節能分析與效益對比

3.1 數值分析計算

太陽能與空氣能互補熱水供給系統的特性：陽光充足，太陽能加熱;陽光不足，取均值并由太陽能將熱水加熱至30℃，之后由空熱泵加熱至60℃;雨天時，利用空氣能熱泵加熱。根據下表參數進行計算：

3.2 與其他加熱方式費用比對

能源單價與工作環境參數：

4項目優點

環保安全、節能減排在太陽能與空氣能互補熱水系統在施工生活用水中的應用中充分體現了出來。兩者都是屬于綠色無污染且易取得的能源，而水不直接與加熱元件直接接觸解決了漏電的危害，同時避免了燃氣爆炸與中毒的危險。

5結束語

本項目彌補了太陽能依賴陽光及陰雨天使用電能能耗高的弊端，也使得太陽能在一定程度上更好地發揮作用。空氣能熱水器就是以空氣作為熱源，不受室內外環境、天氣所影響。太陽能與空氣能互補熱水供給系統在建筑施工生活用水中的應用，節約了成本的同時更是做到了節能環保，是目前最為節能合理的系統。

參考文獻

[1] 何鑫，康瓊仙，張英.高層建筑節能節水措施探討——以長江大學人才公寓為例[J].長江大學學報：自科版，2018，15（21）：4-5，17-22.

[2] 王麗文，李營，龍垚.天津地區太陽能與空氣能互補供暖系統優化[J].資源節約與環保，2019，（7）：23-24.

[3] 李效禹，李鋼，徐樂，等.多能互補熱水系統供暖效果測試與分析[J].住宅產業，2018，（5）：56-60.

[4] 王彬.空氣能采暖和太陽能熱水在煤礦取暖和用熱水中的應用[J].蒲白科技，2017，（1）：69-71.