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新元热板太阳能节能热水系统在滇西明珠的工程应用

[日期:2005-11-26] 来源:  作者: [字体: ]
    风景秀丽、历史悠久的千年古城云南丽江是一方神秘的净土,独具特色的玉龙雪山、天下奇观长江第一湾以及摩梭女儿国风情等秀美的自然风光和多姿的民族传统文化,使丽江成为国内外旅游者向往的旅游胜地。在古城北郊3公里远处,在终年积雪的处女峰——玉龙雪山脚下,一座颇具民族特色又不失现代气息的五星级酒店——滇西明珠花园酒店吸引着众多游客。在蓝天、白云、雪山的衬托下,滇西明珠更显端庄、质朴。特别是它的建筑屋面更引人注目,一排排太阳能集热器完美地镶嵌在建筑的坡屋顶上,与建筑浑然一体,既美观协调,又充分利用了可再生能源,节能效果十分显著。

    示范节能技术

    丽江地处北回归线以北,北纬26.87°,东经100.02°,海拔2393.2m,日照时数2519小时年,日照百分率57%,年平均气温12.6℃,累年平均总太阳辐射量6167MJ/m 2 ·年,属于太阳能辐射资源利用丰富区。为了示范新元热板太阳节能热水系统的产品系统性能指标,该产品开发单位——云南昆明新元阳光科技有限公司与昆明官房建筑设计公司、丽江官房房屋开发有限公司合作,在其开发建设的滇西明珠花园酒店采用了复合能源系统,系统由节能和保障系统复合构成,节能系统为太阳能热水系统,保障系统为电、燃气、燃油热水系统。据新元阳光科技公司陈振祖先生介绍,该项目为国家十五攻关项目“太阳能供热制冷试点示范”项目,总用地21.8公顷,总建筑面积93750.67m 2 ,有标间院落、贵宾院、办公楼、别墅等不同类型建筑295幢,总客房数939间。根据不同的建筑及需求,集热面积分别为6~170m2不等,总集热面3400m2,全部为中式坡屋顶建筑。酒店于2003年元月6日开工建造,2003年12月25日竣工验收。运行效果表明,此复合能源系统节能效果显著,达到了太阳能建筑一体化设计要求。该项目关键技术是具有建材属性的平板型太阳集热器,技术创新点为屋面板与太阳集热器一体化。其主要研究内容为:

    单元集热器形体尺寸研究;
    单元集热器作为屋面板所需刚度、强度研究;
    透明盖板选材;
    由单元集热器构成阵列作为建筑屋面的安装使用问题,如防风、防雨,防雷;
    保温、隔热性能,上下、左右周边与各类瓦片连接关系,以及排水问题研究;
    作为屋面板热水器阵列水循环及管路研究
    作为屋面板热水器阵列水循环控制研究。

    系统设计特色

    陈振祖说,由于我们对复合能源系统进行了优化设计,使其技术指标、经济指标和环境指标都达到了较好的节能和环保效果。
    节能系统构成
    太阳热水系统由屋面模块化建筑构件型太阳集热器、室内设备间放置的模块化换热承压贮热水箱和系统控制器、循环水泵三部分组成,其特点如下:

    模块化建筑构件型太阳集热器可独立构成建筑坡屋面或与传统建筑坡屋面复合共同构成建筑屋面;

    模块化承压贮热水箱可方便地在室内设备间组合设置,并与承压保障系统连接;
    系统强迫循环、二次换热、工质运行,可安装使用在气温不低于-40℃的广大地区;

    技术指标中考虑到产品作为屋面板应有的刚度、强度,应在檩条跨距3m内,承受安装检修人员体重,不产生永久变形;单体产品长度应达9m;单体产品具备普通平板太阳热水器功能;太阳能系统热性能指标优于国家标准。热水保障系统参照国家建筑标准设计图集01S122-1~10《水加热器选用及安装》及01SSl26《住宅用热水器选用及安装》的规定。
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    经济指标

    产品可取代现有钢板夹芯瓦建筑屋顶,除具有原屋顶功能外,还有保温、隔热功能,并能产出热水;新建或改建坡屋面建筑可直接采用本产品作为屋面板。

    环境指标

    环境指标主要指建筑节能、减排温室气体情况,主要有:产品使用材料的90%以上均为3R材料,外观、色彩、比例尺度与建筑协调,集热器可与屋面瓦片搭配、相得益彰。另外,每年可减排C025300T,以系统寿命20年计,系统寿命期可减排C02106000T。由于是根据气象资料提供的丽江年太阳日照时数及辐射量计算出“滇西明珠”太阳热水系统,每年可获得卫生热水71400T,以系统寿命20年计,系统寿命期可获得卫生热水1428000T。具体运行数据,别墅热水系统集热器面积6-8.4m 2 热水箱容量420L,系统远行自动控制、强迫循环,晴好天气Tmax=60℃3天累积最高水温76℃,循环泵220V0.42kW,系统运行期间最低室外气温-5℃;集中热水系统集热器面积15.6-162m 2 ,配套电锅炉功率有18、32、72kW三种, 热水箱水温晴好天气Tmax=65℃(3天累积最高水温83℃,循环水泵为A220V)0.76KW,系统运行期间最低室外气温也是-5℃。

    节能系统高效

    作为一项新技术,新元热板太阳能节能热水系统实际应用效果如何,恐怕是生产研发企业和建筑商最关心的问题了。滇西明珠花园酒店工程部提供的今年一季度用电情况数据证明,该系统的节能效果十分显著。今年1 月份,酒店的太阳节能系统未投入使用,用电量为1067880度;2月份部分太阳节能系统投入使用,用电量为537320度,节约了40%多的用电;3月份太阳节能系统正常投入使用后,用电量仅为394120度,节约了60% 多用电量;4月份用电量458840度(注:3、4月份住房率较高)。根据丽江太阳能资源状况,3、4月份每平方米太阳能可节电2.7度,3329.2m 2 太阳节能系统,全年可节电280万度。从投资回报看,太阳节能系统投资446万,投资回收年限估算:电价为0.5元kWh时,3.2年可回收投资;电价为l元/kWh时,1.6年可回收投资。据陈振祖介绍,年节能率计算主要是依据国标GB50015-2003《建筑给排水设计规范》取中间值,每人每天热水定额为60℃热水60L,自来水水温按10℃计算,每人每天耗热量为60X50=0.3万kcal,每人每年耗热量0.3X360=108万kcal。太阳热水系统国标合格产品平均日效率约45%,若按太阳资源五级地区年平均简算最少得热量80X0.45=36万kcal/m 2 ,则年太阳节能热水系统节能率36/108≈0.33=33%。

    系统的设计选用要点:

    1.新元热板太阳节能热水系统屋面太阳集热组合阵列可独立构成具有防水、保温、隔热、透光功能的建筑集热坡屋面,也可与传统建筑坡屋面复合构成局部集热的表面铺贴各种形式瓦的建筑坡屋面。系统贮热水箱为模块化小直径超高设计,可方便地搬入室内设备间,组合为容量较大的系统。应注意,集热器阵列设计作为建筑坡屋面时,支撑檩条间距应不大于1.5m。

    2.新元热板太阳节能热水系统按节能要求、安装建筑条件及使用地太阳资源情况选定大小。如太阳节能热水系统屋面集热阵列长宽尺寸、屋面位置由建筑设计确定太阳节能系统最小设计集热面积不小于6m 2 ;安装建筑坡屋面朝向最佳为正南,坡度最好为安装地纬度+10°。

    3.节能要求确定后,安装建筑朝向和坡度偏差较大时,可按比例通过增加集热器面积进行补偿,屋面偏东或偏西、单坡面安装补偿面积不超过1倍;东西向双坡安装补偿集热面积不超过0.5倍。保障系统设备根据节能要求、安装地能源供应条件推荐系统选用及安装。

    4.设备间设计要求。系统设计选用时应按系统配水量折算水箱数量容量,按贮热水箱连接要求及辅助设备安装位置留足设备间面积。设备间要按热水系统要求留有电源及冷热水口、排水口;设备间楼地面标高和防水做法参照厨房、卫生间设计施工规范。另外,设备间要有通道供热水系统保温上、下循环管及温度传感器导线管穿至屋面太阳集热阵列。

    5.太阳节能热水系统保温上、下循环管从设备间至屋面段,应设计安装为无接头、热水塑料管温度传感器导线应为专用无接头导线并穿管敷设。太阳节能热水系统保温上、下循环管及温度传感器导线应与建筑水电同步设计、同步施工。

    昆明新元阳光科技有限公司
    电话:0871-5896087
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