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民用住宅太阳能系统分析

'民用住宅太阳能系统分析'
民用住宅太阳能热水系统方案 分析及建议 北京海林太阳能设备有限公司 2013.07目录 Ø北京实施太阳能热水背景 Ø应用管理办法要点:系统要求,责任与验收,销售规定,运营收费 Ø新节能标准 Ø太阳能热水系统分类 Ø结论 Ø太阳能热水系统分析案例实施太阳能热水背景 一、2012年3月1日起实施《北京市太阳能热水系统城镇建筑应用管理 办法》京建法【2012】3号 Ø适用北京行政区域内居住建筑、有生活热水的公共建筑,太阳能系统应与建筑同步 Ø未通过施工图外审的项目需增设太阳能热水系统方能外审通过 n设计相关规范图集 Ø《居住建筑节能设计标准》北京新地标2013年1月1日实施 Ø《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005,DB11/T461-2010 Ø《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009年版) Ø《住宅太阳能热水系统选用及安装》11CJ32(2011年9月) Ø《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》2011年7月第2版(建研院环能所专家、 住建部建筑节能专家委员会委员郑瑞澄主编)应用管理办法要点 n系统要求 (一)城镇公共建筑和7至12层的居住建筑,应设置集中式太阳能集热系统。 (二)13层以下的居住建筑,当屋面能够设置太阳能集热器的有效面积大于或等 于按太阳能保证率为50%计算的集热器总面积时,应设置集中式太阳能集热系统。 (三)13层以上的居住建筑,当屋面能够设置太阳能集热器的有效面积小于按太 阳能保证率为50%计算的集热器总面积时,应采取集中式与分散式相结合的太阳 能集热系统,亦可采用集中式太阳能集热系统与空气源热泵相结合的热水系统。 (四)6层以下的居住建筑可选用集中式或分散式太阳能热水系统。 Ø辅助热源应当选用城市热网、燃气或低谷电;必须采用普通电时宜采用分散辅 助热源形式 n责任与验收 Ø建设单位对太阳能热水系统的质量负总责 Ø建设单位组织建筑节能专项验收时,应当包括太阳能热水系统相关内容应用管理办法要点 n销售规定 Ø建设单位 当在房屋销售场所 太阳能热水系统的类型和辅助能源形式,并 将 内容和产权归属等情况纳入 Ø在《住宅质量保证书》、《住宅使用说明书》等文件中载明热水系统户内设施 的技术指标、使用方法、维修及养护责任、保修年限、使用年限等信息 n运营收费 Ø太阳能集热系统使用费的 (包括日常维护费、系统运行电费、运行人员费、 节能服务公司垫付的改造投资) ; (包括热水费、集 中补热的辅助热源费)可按使用的热水量计量,按月缴纳或按年预缴。提倡使用智 能卡计费实施太阳能热水背景 二、 《居住建筑节能设计标准》DB11/891-2012 北京新地标2013年1月1日实施 Ø集体宿舍、养老院、幼儿园(托儿所)的性质与住宅基本一致,执行本标准 Ø2013年1月1日未通过施工图外审的项目需按本标准增设太阳能热水系统方能外审 通过 n相关规定及其解释条文 Ø生活热水热源的选择 1 首选热源 工业余热和废热、太阳能 2 宜采用热源 城市热网 3 限制热源 蒸汽、电(不包括居民自行设置的电热水器)实施太阳能热水背景 n强制性条文 北京市住建委《关于进一步提高住宅节能标准的请示》中,要求北京地区住宅 强制采用太阳能热水系统 1 12层及其以下的住宅和12层以上Fwx ≥Ajz的住宅,应设置供应楼内所有用户 的太阳能热水系统。 Fwx 屋面能够设置集热器面积的有效面积 Ajz 计算集热器总面积 无南向遮挡的平屋面和南向坡屋面的最小投影面积不小于计算集热器总面积的Ajz 2.5倍 2 太阳能热水系统必须与建筑设计和施工统一同步进行 集中生活热水系统应设循环加热系统 本条包括太阳能系统辅助热源的加热设备太阳能热水系统分类 系统选择原则 太阳能热水系统分类 n按供热水范围分为: 、分散系统3大类; n按运行方式分为:自然循环、 ; n按传热方式分为: (换热) 系统选择原则 n系统运行安全可靠:主要指安装及运行的可靠 n后期物业管理容易:包括易运营维护与易计量收费 n初始投资及系统运行成本较低 n户内及公共空间(计分摊面积部分)占用少 n客户使用简单方便1、太阳能生活热水系统形式 集中集热、集中储热 集中集热、分户储热 分户集热、分户储热1、太阳能生活热水系统形式 1.1 系统特点-集中集热、集中储热 优点: (1)、可以实现热水资源共享,系统不受楼层高低限制 (2)、只有一个系统,运行可靠,上楼维修率低 (3)、辅助热源选择种类较多 (4)、造价较低 缺点: (1)、增加热水计量装置,如果入住率低,采用不合适的 辅助能源时,则物业运营困难,易出现天价水费。 (2)、太阳能热水的成本随天气阴晴和季节不同而变化, 运行过程中热水成本变化较大。 (3)、冷热水供应方式不同,需考虑冷热水压力平衡措施 (4)、集中储热水箱体积较大,如放置在屋顶,需建筑提 供水箱间及增加屋顶结构荷载,如放置在地下室,需建筑物 提供地下室水箱间且会增加供水泵的投资。 集中集热、集中储热1、太阳能生活热水系统形式 1.2 系统特点-集中集热、分户储热 优点: (1)、各用户使用自家水箱里的热水和辅助热源,不存在 单独计量收费的问题,物业无负担。 (2)、便于物业管理,系统运行成本与入住率关系很小。 (3)、室内水箱承压运行,采用顶水出水方式供热水,冷 热水压力平衡。 (4)、太阳能资源能够共享,底层用户不存在遮挡问题, 适宜多层建筑群使用。 缺点: (1)、户内水箱占用室内空间,换热立管占用室内空间 (2)、承压水罐成本稍高 集中集热、分户储热1、太阳能生活热水系统形式 1.3 系统特点-分户集热、分户储热 优点: (1)、各用户的太阳能相互独立,互不影响,不存在单独 计量收费的问题,物业无负担。 (2)、用户控制灵活,不需物业管理,系统运行成本与入 住率关系很小。 (3)、室内水箱承压运行,采用顶水出水方式供热水,冷 热水压力平衡。 缺点: (1)、高密度小区底层用户会存在遮光问题 (2)、安装分散,投资稍高 分户集热、分户储热1、太阳能生活热水系统形式 1.4 系统特点比较 系统类型 集中集热、集中储热 集中集热、分户储热 分户集热、分户储热 运营管理 日常由物业管理 物业无负担 物业无负担 运营成本 高 低 低 系统投资 低 较高 较高 集热器布置 集中布置、影响较小 集中布置、影响较小 分散设置、有一定影响 用水计量 热水需增加计量装置 热水无计量要求 热水无计量要求2.太阳能热水系统组成示意图 循环介质 辅助加热 ?水 ?集中加热 集热器 ?防冻液 ?分户加热 ?全玻璃真空管 辅助热源 ?U型管 ?城市热网 ?热管型真空管 ?燃气 ?平板集热器 ?低谷电 ?普通电 户内用水点 户内装置 前端水箱 ?成品电热水器 集热循环泵 ?膨胀水箱 ?换热水箱+电 ?储热水箱 辅助加热(间 Ø 开式非承压 接系统) Ø 闭式承压 ?燃气热水器+ Ø 直接供热式 二次循环泵 太阳能热水并 Ø 换热式 ?用于分户加热 联 `` 间接系统 ?直接系统无此 泵3.不同系统分析比较   集中集热,集中供热 集中集热,分户储热 分散集热,分户储热 屋顶安装太阳能集热系 屋顶安装太阳能集热系统,不 太阳能集热器安装在阳台、 系 统,带辅助加热系统,通 带辅助加热系统,通过主管路 南立墙面,自然循环向分户 统 过主管路直接供满足温 向分户水箱换热(等程),各户 水箱换热,各户用自家的 简 度的热水到各户的所有 用自家的水,当水温不够时 水,当水温不够时用户内电 介 各用水点。 用户内电或气再加热。 或气再加热。 投资成本低,综合效益 系统运行易于计量和管理; 系统运行易于计量和管理, 高,室内各用水点随用 收取系统固定费,无需计收 无需计收水费电费。 随有,即开即热,水温 水费电费。 优 保证。无户内水箱; 点 需物业管理,除系统运 初始投资较大; 初始投资较小; 行的固定费外,还需收 取变动费:热水费(冷 缺 水费、辅助能源费等综 点 合计收),收费客户抗 性大;3.不同系统分析比较   集中集热-分户供水 集中集热-分户储热 结构荷载 屋面设置大容量储热水箱,需增加结构荷载。 储热水箱分户设置 若自来水供水分区设计,热水底层住户需要安 水压 户内冷热水同压力 装减压阀或设计分区换热罐 收水费 需计量,收费标准(收冷/热水费?) 不计费 需要在热水入户位置安装卡式热水计量设备, 虽是按照冷水标准收费,也会相应增加设备投 不计费 资和管理成本; 管理 升以上的容积式换热器质监部门需要定期 1000 无 检验 热水使用 较早使用业主要放掉很多管道的冷水,较晚使 顶层业主和底层业主水 公平性 用的业主将没有热水可用; 箱温差不超过3度太阳能热水系统经济性 根据《居住建筑节能设计标准》北京地标2013年1月1日实施1.0.3 条文说明3) 假设均用电能加热生活热水,以每户2.8人、占据建筑面积为90m2计(不包括车 库等公用面积),每人平均日热水定额按30L取值,则平均单位面积生活热水电加 热功率约为2.3W/m2,全年耗电量约为20kW?h/m2;如采用太阳能生活热水系统, 节省电能与太阳能保证率成正比关系,例如太阳能保证率为0.5时,全年节省电能 为10kW?h/m2 ; 按民电:0.4883元/ KWh估算 ,则本例每年节约电费440元太阳能热水系统运行维护管理 根据《居住建筑节能设计标准》北京地标2013年1月1日实施1.0.3 条文说明3) 假设均用电能加热生活热水,以每户2.8人、占据建筑面积为90m2计(不包括车 库等公用面积),每人平均日热水定额按30L取值,则平均单位面积生活热水电加 热功率约为2.3W/m2,全年耗电量约为20kW?h/m2;如采用太阳能生活热水系统, 节省电能与太阳能保证率成正比关系,例如太阳能保证率为0.5时,全年节省电能 为10kW?h/m2 ; 按民电:0.4883元/ KWh估算 ,则本例每年节约电费440元太阳能热水系统分析案例 分析案例 Ø春天里二期:高层(27层);1核两户,共54户;太阳能热水用于全部住户设计 参数 Ø人员设定:按每户90平米,每户2.8人 Ø平均日用热水量:按30L/人(新地标6.2.5条文说明) Ø太阳能保证率为0.5时,满足每户热水量需要的太阳能集热器面积100平米, 1.85平米/户(新地标意见稿6.2.5) Ø辅助加热:户内燃气热水器 Ø热水出水温度:不采用集中辅助加热系统,不保证出水温度太阳能热水系统分析案例 分析案例 Ø蓟门桥项目:公租房(16层);1核6户,共96户;太阳能热水用于全部住户设 计参数 Ø人员设定:每户2人 Ø平均日用热水量:按30L/人(新地标6.2.5条文说明) Ø太阳能保证率为0.5时,满足每户热水量需要的太阳能集热器面积128平米, 1.33平米/户(新地标意见稿6.2.5) Ø辅助加热:户内燃气热水器 Ø热水出水温度:不采用集中辅助加热系统,不保证出水温度太阳能热水系统分析案例 分析案例 Ø旧宫(万科朗润园):大户型小高层(9层);1核两户,共18户;太阳能热水 用于全部住户 Ø回龙观007(万科金域华府):小户型高层(28层); 1核四户,共112户;太 阳能热水用于高区部分50%住户 设计参数 Ø人员设定:旧宫小高层按每户150平米,每户4人;回龙观007高层按每户90平 米,每户2.8人 Ø平均日用热水量:按30L/人(新地标6.2.5条文说明) Ø太阳能保证率为0.5时,满足每户热水量需要的太阳能集热器面积2.0平米/户 (新地标意见稿6.2.5) Ø热水出水温度:不采用集中辅助加热系统,不保证出水温度太阳能热水系统分析案例 分析案例 Ø万科魅力之城(万青岛):大户型小高层(11层);1核两户,共22户;太阳能 热水用于全部住户 设计参数 Ø人员设定:小高层按每户90平米,每户2.8人 Ø平均日用热水量:按30L/人(新地标6.2.5条文说明) Ø太阳能保证率为0.5时,满足每户热水量需要的太阳能集热器面积2.0平米/户 (新地标意见稿6.2.5) Ø热水出水温度:不采用集中辅助加热系统,不保证出水温度4、太阳能集热器主要类型 全玻璃真空集热管 玻璃热管 真空管型集热器 金属热管 太阳能集热器 U型管 平板型集热器4、太阳能集热器主要类型 4.1太阳能集热器类型比较 真空管型集热器 集热器种类 平板型集热器 全玻璃真空集热管 玻璃热管 金属热管 U型管 系统形式 不承压 不承压 可承压 可承压 可承压也可不 承压 运行介质 一般是水 水 水或防冻液 防冻液 水或防冻液 防冻方式 伴热带或防冻循环 管道采用防冻循 管道采用防冻 可根据要求配 管道采用防冻 环及伴热带。集 循环及伴热带。 比不同防冻液。 循环及伴热带。 热管自身可承受- 集热管自身可 抗冻能力极强。 集热管自身可 40℃。 承受-40℃。 承受-40℃。 管道材质 热镀锌钢管、热水 热镀锌钢管、热 热镀锌钢管、 铜管、不锈钢 热镀锌钢管、 PPR、铜管、不锈钢 水PPR、铜管、 热水PPR、铜 管 热水PPR、铜 管 不锈钢管 管、不锈钢管 管、不锈钢管 安全 通过控制解决炸管问 炸管不影响使用 炸管不影响使 炸管不影响使 坚固安全 题 用 用 系统形式 直接加热或间接加热 直接加热或间接 直接加热或间 间接加热 直接加热或间 加热 接加热 接加热4、太阳能集热器主要类型 4.2太阳能集热器类型比较 真空管型集热器 集热器种类 平板型集热器 全玻璃真空集热管 玻璃热管 金属热管 U型管 水质适应性 流道宽阔水质适应 加热面温度比较 流道小适应性 使用防冻液 流道小适应性 性很强 低,流道适宽阔 较差。建议采 无水质问题 较差。建议采 应性较强 用间接形式, 用间接形式。 或作水处理。 或作水处理。 效率 热水直接加热效率 进行一次换热效 进行至少两次 进行两次换 保温比较差, 最高 果略有下降 换热效率不高, 热效率不高 冬季散热比较 长期使用由于 严重。春夏秋 工质密封问题 三季性能良好, 效率明显下降 但低于真空管 累集热器。 最高温度 100℃以下 100℃以下 可大于100摄 可大于100摄 可大于100摄 氏度 氏度 氏度 造价 造价最低 造价再次 造价其次 造价最高 造价略高于玻 璃热管集热器 从节省甲方投资,且能满足实际使用的角度 集中集热、分户储热系统适宜选择平板、全玻璃真空管 分户集热、分户储热适宜选择平板、U型管集热器5、太阳能高层方案详细比选5、太阳能高层方案详细比选 满足太阳能50%保证率,每单元集 5.1 集中集热分户储热 热器面积约为220m2。 调节水箱2m3及循环泵(功率很小) 每户主卫生间内预留分户水罐、换 热立管位置5、太阳能高层方案详细比选 太阳能热水管、冷水管临近太阳能水罐 设置;热水靠循环泵在系统内不断循环 1、4户型 2、3户型5、太阳能高层方案详细比选 5.2 集中集热、集中储热系统5、太阳能高层方案详细比选 5.2 集中集热、集中储热、分户辅热系统5、太阳能高层方案详细比选 集中水箱 立管6. 系统造价分析 序号 比较项 分散集热、分散储热 集中集热-分户储热 集中集热-集中储热 1 集热器数量 相当 相当 相当 2 储热水箱 每户80L独立水箱 每户80L独立水箱 集中水箱 3 楼内供水管道 软管与预留连接即可 3根—带同程 1根 4 辅助热源 水箱内置电加热 水箱内置电加热 户内可配燃气热水器 5 控制器+阀门 与水箱一体 每户一套,500元 每户一套,500元 6 卡式预付费热水表 无 无 400元(安装100) 太阳能系统户均建造 7 4500 5500 4000 成本(VK提供) 交钥匙工程 交钥匙工程 太阳能+燃气热水器+水表 热水系统综合户均成本 5000 5500 4000+1000+500=5500 注:费用仅供参考结论· n初步确定
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