1 引言
我國經濟飛速發展，同時伴隨著能源消耗急劇增長，環境污染加劇。環境保護成為當下民眾關注重點。但是經濟發展離不開能源的支持，開發和使用新能源及綠色能源是今后發展的趨勢，在建筑設計過程中如何采取節能措施和利用可再生能源成為工程設計人員的一項重要任務。
2 太陽能利用
2.1太陽能資源
可再生能源開發利用中，太陽能是人類迄今為止所認識的最清潔的可再生能源，太陽能一直是大家廣泛關注的重點，受太陽能熱水利用的啟發，越來越多的人在考慮如何將太陽能用于建筑供暖系統中。
我國是世界上太陽能資源最豐富的大國之一，擁有得天獨厚的自然資源。根據國家標準《建筑熱工設計規范》，我國的太陽能資源分為四類地區，第一類，太陽輻照量大于6700MJ/m2年的資源豐富區。二類：太陽輻照量在5400MJ/m2~6700MJ/m2年的資源較豐富區。三類：太陽輻照量在4200MJ/m2~5400MJ/m2年的資源一般區。四類：太陽輻照量在小于4200MJ/m2年的資源貧乏區。山東濟南地處山東屬于三類地區，太陽輻照量為5276MJ/m2年，太陽能資源為一般情況。太陽能作為建筑供暖是否合適需綜合考慮。
2.2太陽能供暖
太陽能供暖系統與常規能源供暖系統的主要區別，在于它是以太陽能集熱器
作為能源，部分替代以煤、石油、天然氣、電力等作為能源的鍋爐。太陽能集熱器獲取太陽輻射能而轉化的熱量，通過散熱系統送至室內進行采暖；過剩熱量儲存在儲熱水箱中內；當太陽能集熱器收集的熱量小于供暖負荷時，由儲存的熱量來補充；若儲存的熱量不足時，由備用的輔助熱源提供。
2.3太陽能供暖特點
太陽能供暖系統與常規能源供暖系統相比，有如下幾個特點：
2.3.1系統運行溫度低 太陽能集熱器效率隨運行溫度升高而降低，要降低集熱器和供暖系統溫度。
2.3.2推薦地盤管供暖，運行溫度35℃～45℃。風機盤管和暖氣運行溫度為55℃～65℃。
2.3.3有儲存熱量的設備 太陽輻射受氣候和時間的支配，太陽能不能成為連續、穩定的能源。
系統必須有儲存熱量的設備；如儲熱水箱等。
2.3.4與輔助熱源配套使用 氣候變化或陰雨天等沒有日照時，太陽能不能成為獨立的能源。
輔助熱源可采用電力、燃氣、燃油和生物質能等。
2.3.5適合在節能建筑中應用 建筑物供暖的需求且達到一定的太陽能保證率，需要足夠多的太陽能集熱器。
2.3.6保溫水平低，門窗氣密性差的建筑不適合使用太陽能供暖系統。
3 工程模擬
3.1工程概況
濟南市某別墅，建筑面積300m2，地下一層，地上2層，由于城市集中供熱尚未覆蓋此區域，故供暖系統熱源擬采用燃氣鍋爐+太陽能供熱系統，供暖末端采用低溫地板輻射供暖系統。實現太陽能輔助燃氣爐供暖及供熱水系統的集成，以適應當前的低碳經濟政策和推廣太陽能的綜合開發利用。
圖1 工程概況
圖2 太陽能建筑相結合
3.2設計數據
3.2.1 日照情況
濟南市當地緯度為北緯36°41′，平均日照時數為2272.1小時，年平均日太陽能輻照量為17447kJ/ m2，太陽能保證率為30％。
3.2.2 供暖參數
計算采暖期平均環境溫度1.8℃供暖室外計算溫度-5.3℃室內設計溫度：18℃；設計供/回水溫度45℃/35℃。
3.2.3 生活熱水參數
冷水溫度15℃。設計熱水供水溫度60 ℃
3.2.4 系統熱負荷
3.2.4.1供暖熱負荷：3.2.4.1.1太陽能集熱系統負擔的供暖熱負荷：31269kJ/h3.2.4.1.2燃氣鍋爐負擔的供暖熱負荷：45360kJ/h3.2.4.2熱水熱負荷：3925kJ/h系統設計總熱負荷負荷為49285kJ/h
4 系統原理及控制方法
4.1系統形式：間接式太陽能加燃氣鍋爐輔助加熱供熱采暖系統。末端供暖系統類型：低溫熱水地板輻射供暖系統。
4.2 系統原理：4.2.1集熱循環：太陽能集熱器中加熱液態傳熱工質，再通過儲熱水箱內換熱器由該種傳熱工質與儲熱水箱內的水進行換熱。4.2.2供暖循環：利用循環泵將熱水送至低溫地板輻射供暖系統中的分水器，分水器將熱水送至各個房間進行供暖，放熱后的水再進入集水器，回到儲熱水箱，再換熱；4.2.3生活熱水：直接利用。4.2.4當太陽能不能提供系統的全部能量時，燃氣鍋爐啟動加熱供水。
4.3 控制方法
水箱水溫設定溫度60℃。4.3.1集熱系統高溫保護及溫差循環控制：當T1-T2大于等于8℃且水箱內溫度≤75℃時，集熱循環泵P1啟動溫差循環；當T1-T2小于等于3℃或水箱內溫度＞75℃時，集熱循環泵P1關閉。4.3.2燃氣爐啟?？刂疲寒斔渌淮笥诘扔诜栏蔁O定水位且水箱溫度T3小于55℃時，燃氣爐及循環泵P3開啟；當水箱水位小于等于水箱防干燒設定水位或T3大于60℃時，燃氣爐及循環泵P3關閉。4.3.3水箱補水控制：當水箱水位小于補水水位時，補水電磁閥2開啟；當水箱水位大于等于水箱補水水位時，補水電磁閥2關閉。4.3.4生活熱水控制：當管道溫度T4小于55℃時，電磁閥3開啟；當管道溫度T4大于60℃時，電磁閥3關閉。增壓泵P2采用變頻控制，維持水泵出口壓力恒定。4.3.5防凍控制：當溫度T5小于等于5℃時，循環泵P1啟動；當T5大于等于10℃時，循環泵P1關閉。當溫度T5小于等于4℃時，電伴熱啟動；當T5大于等于9℃時，電伴熱關閉。
圖3 控制原理圖
6 經濟性分析
6.1本方案：燃氣爐成本10000元 水箱：3000元 集熱器成本:20*1500=30000元 循環泵3000元 安裝費用2000元 日燃氣費用1.37m3/h(燃氣熱值)*24h*2.7元=88.78元/d
供暖季燃氣費用88.78元/d*120d=10654元
按修正系數后燃氣費用10654*0.7（太陽能不保證率）*0.7（使用時間）=5219元 供暖季，泵運行費用：1*24*0.55*120*0.7*0.7=776元6.2 集中供熱：供暖季供熱費用26.7*300=8010元
燃氣熱水器（供生活熱水）6000元
按5年考慮總費用： 5年集中供熱:5*8010+6000=46050元5年本方案：10000+30000+3000+2000+5219*5+776=71871 元經計算需要18年才能回收。
版權歸作者所有，如有侵權請聯系管理員刪除
分享到：
4006-360-390
當前位置：