太阳能采暖工程应用案例研究.docVIP

精品论文 参考文献 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】以宁夏银晨公司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，探究太阳能采暖工程的实践应用效果。 　　【关键词】太阳能采暖；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一。 　　一、项目概况 　　本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38deg;53Prime;－39deg;5Prime;，东径106deg;20Prime;－106deg;30Prime;，东与内蒙古鄂托克前旗相临，西与阿拉善左旗接壤，南与银川市贺兰县、北与石嘴山市惠农区相连，面积2086.13平方公里。平罗县地处宁夏北部，处于中国季风区边缘，属中温带干旱气候区，具有明显的大陆性气候特征。雨雪稀少，日照充足，年降雨量199.6mm。四季分明，昼夜温差大，年平均气温为9.4℃，一年中以一月份的气温最低，月平均气温为－7.5℃，以七月份气温最高，月平均气温为24.0℃。极端最低温为－22.7℃，极端最高温为37.1℃。气温年较差平均为12.2℃－14.0℃。当地太阳能资源丰富，年平均日照时间2800－3100小时，日照保证率60%-70%，年太阳能辐射强度约3850－6036兆焦/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，具有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le;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；女儿墙及大厅安装光伏板发电。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/h。 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/㎡； 　　②　太阳能日平均辐射强度(H)：太阳能日平均辐射强度5400－6700MJ/㎡； 　　③　太阳能保证率设计值(f)：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33deg;53Prime;－48deg;53Prime;之间； 　　⑤　集热器瞬间效率（eta;o.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≦0.2； 　　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－7.5℃。 　　（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。该系统有三种运行模式： 　　①　当太阳能辐射照度充足时，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时，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时，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时段对水箱循环加热，若空气源热泵也满足不了要求时，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40deg;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，接口位置为上进下出式。