太阳能采暖工程应用案例研究

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1、太阳能采暖工程应用案例研究陈廷敏（宁夏银晨太阳能科技有限公司，宁夏，石嘴山，753000）【摘要】以宁夏银晨公同办公楼工程采暖工程为例，介绍了空气源热泵辅助太阳能采暖系统的设计指标和运行原理，并对其经济性、采暖效果、节能环保效益、稳定程度以及能源利用率进行计算与分析，探宄太阳能采暖工程的实践应用效果。【关键词】太阳能釆暖；空气源热泵；效益分析引言近年来，可再生能源的利用成为了社会各界广泛关注的焦点。作为可再生能源，太阳能以其储量的无限性、存在的普遍性、利用的清洁性和经济性等优点，被公认为最具有竞争性的能源之

2、一。一、项目概况木项目位于宁夏石嘴山市平罗县，始建于2011年6月，工期6个月。宁夏银晨太阳能科技有限公司科研楼是一幢局部4层框架结构建筑，屋顶形式为平屋顶，建筑面积2388m?。计划投资781.37万元。1、项目位置及当地气候条件项目所在地平罗县位于宁夏回族自治区北部，北纬38°53″-39°5″,东径106°20″—106°30″,东与内蒙古鄂托克前旗相临，丙与阿拉善左旗接壤，南与银川市贺兰县、北与石嘴山市惠农区相连，面积2

3、086.13平方公里。平罗县地处宁夏北部，处于中国季风区边缘，属中温带干早气候区，具有明显的大陆性气候特征。雨雪稀少，H照充足，年降雨量199.6mm。四季分明，昼夜温差大，年平均气温为9.4°C,一年中以一月份的气温最低，月平均气温为一7.5°C,以七月份气温最高，月平均气温为24.0°C。极端最低温为一22.7°C，极端最高温为37.1°C。气温年较差平均为12.2°C—14.0°C。当地太阳能资源丰富，年平均日照吋间2800-3100小吋，日照保证率60%-70%，年太阳能辐射强度约3850-6036

4、兆焦/平方米，是全国太阳能资源较丰富地区。2、维护结构及采暖设备设置情况科研楼墙体材料为混凝土空心砌块，具奋保温隔热和减轻荷载的作用，外墙采用挤塑板阻燃保温材料，XPS挤塑板外保温传热系数≤0.48W/m?K。玻璃采光窗及幕墙采用中空钢化玻璃、断桥铝合金节能窗，传热系数2.7W/m?K。另外还采用空气集热器窗代替外围护砌体，减轻荷载，提高性价比，全楼共计50块空气集热器，集热面积103.02m?；其中一层14块空气集热器，集热面积28.85m?；二层14块空气集热器，集热面积28.85m?;三层11块

5、空气集热器，集热面积22.06m?；四层11块空气集热器，集热面积22.06m?。全楼采用空气源热泵与风机盘管节能机组，夏季给楼内制冷换热；二层楼顶安装40块平板太阳能辅助空气源热泵与风机盘管节能机组供冬季采暖；女儿墙及人厅安装光伏板发电。其中女儿墙安装36块光伏板发电量3240w/h,大厅顶部安装92块光伏板发电量27600w/ho根据相关规范和设计要求，对研发中心进行采暖需求分析，计算出采暖设计指标如下：①建筑物耗热量指标：=65W/m2；②太阳能日平均辐射强度（HQ:太阳能日平均辐射强度5400—67

6、00Mj/m2;③太阳能保证率设计值⑴：太阳能保证率设计值为30%〜50%;④集热器安装倾角：集热器安装倾角宜在33°53″—48°53″之间；⑤集热器瞬间效率（ηo.a）:集热器瞬间效率为0.62〜0.67;⑥集热器总热损系数（U）:集热器总热损系数应S0.2;⑦环境和周围空气温度（ta）整个冬季采暖周期为90天，按最冷月份月平均气温计算，平罗县全年最冷月份为1月份，月平均气温为一7.5°C。（1）系统控制原理在科研楼屋顶设置太阳能平板集热器，室外的空地上放

7、置储热水箱和空气源热泵机组。太阳能平板集热器吸收热量，将换热介质加热，经由空气源热泵通过风机盘管将热量传送到室内，从而在建筑内发挥供暖的功能。该系统冇三种运行模式：①当太阳能辐射照度充足吋，只开启太阳能制热模块，即可节能高效地满足楼内采暖需求。②如果在多云天气或者是阴雨天气吋，太阳能的辐射照度不能满足需求,则可启动空气源热泵制热模块与太阳能协同作用，即可消除由于太阳能的不稳定性对采暖效果的影响。③当深冬极限天气出现吋，太阳能集热器不能满足采暖需求时，热泵机组将在夜间低谷电吋段对水箱循环加热，若空气源热泵也满

8、足不了要求时，则可启动电辅助加热，避免室内温度下降。(2)部件设计及选型系统采用40组平板太阳能集热器，以40°的倾角安装，间隔3m分两排摆放。采用直径1000mm的圆形水箱，水箱高1500mm,容量1177.5L,接U位置为上进下出式。选取上海新杰功率为22kW,厂程25m，流量20t/h的水泵。管道型号为主管道长20m、内外径?80mm，支管道长80m，内外径?60mm;保温材料采用40mm厚橡塑管。