太阳能采暖-制冷-热水三联供系统案例浅析.pdf
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1、太阳能采暖 - 制冷-热水三联供系统案例浅析 北京旺安佳智能采暖有限公司 吴仕安张振华 一 、引言 近年来,人类社会经济发展迅猛,煤、电、石油、天然气等能源日益短缺,能源危机、环境污染等问 题日渐突显,已成为威胁人类生存的头等大事,对新能源的开发利用显得尤为重要,特别是对太阳能的开 发利用。太阳能作为一种可再生的清洁能源具有其它能源无可比拟的优势。我国太阳能资源十分丰富,绝 大部分地区年平均日辐射量在4kwh/.d 以上,全国 2/3 以上地区年辐照量大于502 万 KJ/ , 年日照时数 在 2000 小时以上。太阳能取之不尽用之不竭,处处均可开发应用,无需开采和运输,不会污染环境和破 坏生
2、态平衡,符合国家倡导的“建设资源节约型、环境友好型社会”的要求,具有良好的节能减排效果。 因此对太阳能的开发利用必将创造出良好的社会效益、环境效益和经济效益。 我们通过深入的调查,收集了大量的信息资料,经专业人员潜心研究,设计出了太阳能采暖- 制冷 - 热 水三联供系统, 并运用于多个工程。本系统不但能够满足用户冬季采暖、夏季制冷的需求,还能四季提供 日常生活用热水。现根据在北京市房山区长阳镇实施的工程案例进行浅析。 二 、工程概况 1、 工程简介 该建筑是一座新建的节能民居,上下两层建筑面积为419 ,大小房间共15 间,砖混结构,中空玻 璃塑钢门窗,外墙为370 厚空心砖,外墙加装70 厚
3、标准挤塑板保温层,房顶采用200 厚聚苯板保 温,建筑外围护结构符合节能50标准。 . 2、设计要求 夏季按 3 个月制冷,冬季4 个月采暖,全年每天提供480 升 45热水。设计参数参照下表 空调室外计算参数(表一) 干球温度()湿球温度()相对湿度( % ) 夏季32 26.4 65 冬季-9 - 45 空调室内计算参数(表二) 夏季冬季 房间功能温度()相对湿度( % )温度()相对湿度( % ) 客厅24 65 18 45 卧室26 65 22 45 厨卫餐厅26 65 20 45 太阳能计算参数(表三)北京地区北纬 39 48 ,东经 116 28 . 月份1 2 3 4 5 6 T
4、 -4.6 -2.2 4.5 13.1 19.8 24.0 H 15.081 17.141 19.155 18.714 20.175 18.672 月份7 8 9 10 11 12 T 25.8 24.4 19.4 12.4 4.1 -2.7 H 16.215 16.430 18.686 17.510 15.112 13.709 T月平均室外温度; H等纬度角太阳月平均日辐射量(MJ/ d)。 3、负荷计算依据 建设部建筑设计院、北京市建筑设计院编著建筑设备专业设计技术资料, 建筑节能设计标准 (JGJ26-95) , GB/T187132002 太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范, G
5、B/T170491997 全玻璃真空集热管 , 给水排水工程施工手册, 地面低温辐射供暖技术规程(JGJ142-2004 ), 夏热冬冷地区居住节能设计标准等及表一、表二的数据做表如下: 建筑面积 m 2冷负荷热负荷生活热水日负荷 总面积 F=419m 2 q=35W/m 2 Q小时=q*F=14.67 kw q=20.6w/m2 Q小时=q*F=8.63 kw Q=CM T=1*480kg* ( 45-10) /860kcal=19.5kwh 注:1、 根据夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准, 围护结构达到节能50%的建筑热负荷指标为20.6w/m 2,则419m2的建筑冬季采暖总负荷为248
6、54KWh.冷负荷指标为35W/m 2, 419m 2的建筑夏季制冷总负荷为 15844KWh (每天 12 小时)。 2、冬季供暖供水温度:35,回水温度:30 3、冬季供暖热负荷设计比例:太阳能冬季采暖贡献率为40% ,剩余 60% 由辅助热源低温热泵提供。 4、系统组成及工作原理 太阳能采暖 - 制冷 - 热水三联供系统(如下图所示)由以下六个子系统组成:太阳能集热系统、低温热 水辐射地板采暖系统、热水供应系统、辅助能源系统、风冷系统、自动控制系统。 4.1 太阳能集热系统 太阳能集热系统主要由太阳能集热器、集热器支架、循环管路、循环泵、阀门、过滤器、储热水箱等 组成。 集热器由太阳能采
7、暖专用真空管和特制的采暖联箱组成,本集热器实现了承压运行、超低温差传导、 防垢、防冻、防漏、抗风功能,真空管经过特殊加工处理,即使玻璃管损坏系统也不会漏水,能够照常运 行。集热器及支架设计安装合理,且功能与景观完美结合,不破坏建筑物美观,并可起到屋顶隔热层作用。 集热器采集的热量以水为载体,通过循环管路储存于储热水箱中。水箱有两个,一个是热水水箱,主 要用于生活热水和洗浴热水,另一个是膨胀水箱,主要用于采暖和制冷。水箱与集热器采用高位集热器低 位水箱安装方式,强制循环,停机排空的运行方式,实现太阳能的采集和系统防冻,大大提高了对太阳能 的采集效率和系统安全性。 4.2 辅助能源系统 当太阳能不
8、能满足系统需求的热量时,不足的热能由辅助能源提供。本工程选用新一代低温空气源热 泵机组作为辅助能源,制冷量31KW, 制热量 32KW, 电源电压380V。本空气源冷热泵机组已成功实现室外温 度- 15时,额定制热量衰减比普通热泵机组减少25% 左右。而且,其最低运行温度可低至- 20。机组在 室外温度0时运行的能效比可达到3.0 。 4.3 低温热水地板辐射采暖系统 本工程采用低温热水地板辐射采暖,上下两层共设四组分集水器,每组分别采用温控器控制,优先使 用太阳能能源,根据采暖区域温度的要求,合理利用辅助热源,大大减少运行费用。进入冬季采暖时,必 须先将系统进行冬夏季行环管路转换,以集热系统
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