梁 錕 ，曹 慧

1.陜西省建筑職工大學(xué)，陜西西安 710068

2.陜西省建筑科學(xué)研究院，陜西西安 710082

西安市位于中國(guó)大陸腹地黃河流域的中部的關(guān)中盆地，東經(jīng)108°56′、北緯34°18′之間。全年日照時(shí)數(shù)為2 800h～3 200h，輻射量在5 860～6 700MJ/m2·a，月平均氣溫≥10℃、日照時(shí)數(shù)≥6h的天數(shù)為230d～275d，是我國(guó)太陽(yáng)能資源較為豐富的區(qū)域。

以西安市某家屬樓為例對(duì)民用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)節(jié)能效益進(jìn)行分析研究。該項(xiàng)目位于陜西氣候三區(qū)，建筑物南北朝向，其建筑面積為20 164m2，建筑總高為35.8m，12 層，共4個(gè)單元，共136戶(hù)，采用外墻外保溫構(gòu)造體系，樓梯間不采暖。屋面保溫層為55厚XPS 擠塑聚苯板，外墻保溫采用55 厚EPS 發(fā)泡聚苯板，外窗采用中空玻璃斷橋鋁合金窗。外窗及陽(yáng)臺(tái)門(mén)氣密性均不低于4 級(jí)，戶(hù)門(mén)采用三防門(mén)。樓梯間隔墻采用20 厚EPS 發(fā)泡聚苯板保溫，抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)為8 級(jí)烈度。

根據(jù)《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》條文，對(duì)于年日照時(shí)數(shù)大于1 200h，年太陽(yáng)輻射量大于3 500MJ/m2的地區(qū)，適合使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。使用基本原則是：對(duì)于太陽(yáng)能資源豐富和較為豐富的地區(qū)，應(yīng)在有熱水供應(yīng)需求的民用建筑上推廣使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；對(duì)于資源一般地區(qū)，應(yīng)優(yōu)先考慮和選擇太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；資源貧乏的地區(qū)，應(yīng)進(jìn)行投資收益分析，并在合理的前提條件下優(yōu)先選擇使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的選型不僅要合理設(shè)計(jì)集熱器安裝的位置，還要結(jié)合建筑功能及用戶(hù)對(duì)熱水供應(yīng)的需求，綜合考慮環(huán)境、氣候、太陽(yáng)能資源，可供給的常規(guī)輔助能源類(lèi)型和施工條件等諸因素。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可選用的類(lèi)型主要有兩種：一是普通家用太陽(yáng)能熱水器，一戶(hù)一機(jī)供應(yīng)熱水；另一種是太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)，統(tǒng)一集中供應(yīng)熱水。在充分綜合比較后，該項(xiàng)目確定最終采用太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)，可滿(mǎn)足建筑一體化的設(shè)計(jì)要求，又可解決136業(yè)主生活熱水的要求，全年全自動(dòng)運(yùn)行。未采用普通家用太陽(yáng)能熱水器，一戶(hù)一機(jī)供應(yīng)熱水的原因如下：1）由于屋面面積不足；2）如采用單戶(hù)單機(jī)熱水，供水管路不進(jìn)行循環(huán)，低層用戶(hù)需將30多米管道內(nèi)冷水放盡才能使用到熱水，造成水資源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)性差；3）如采用單戶(hù)單機(jī)熱水，屋面管道雜亂，不便于管理。

太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)是指利用太陽(yáng)能集熱器吸收太陽(yáng)輻射熱能，加熱冷水使其升溫，經(jīng)由循環(huán)管路系統(tǒng)把熱水輸送到保溫水箱，再通過(guò)專(zhuān)用管路至用戶(hù)。為確保太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)在陰雨雪天能正常供應(yīng)熱水，除了太陽(yáng)能集熱器、保溫水箱、管路系統(tǒng)、支架等部分之外還增加控制系統(tǒng)、輔助能源加熱系統(tǒng)，輔助能源可采用清潔能源天然氣輔助加熱。

該項(xiàng)目按一戶(hù)日用水150L的需求計(jì)，每天該項(xiàng)目的業(yè)主需要大約20t 熱水。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的日產(chǎn)水量，與太陽(yáng)的輻射強(qiáng)度和日照時(shí)數(shù)有關(guān)，冬、夏季的產(chǎn)水量出入很大，若按夏季工況設(shè)計(jì)，投資低但一年三季需要輔助其他能源，運(yùn)行費(fèi)用會(huì)提高；若按冬季工況設(shè)計(jì)，運(yùn)行費(fèi)用低，投資高。如按春秋季設(shè)計(jì)，可以保證三季不用輔助能源（陰雨天除外），不足部分由其他常規(guī)能源輔助加熱，初投資和運(yùn)行費(fèi)用都更合理，技術(shù)經(jīng)濟(jì)性更高。根據(jù)《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，系統(tǒng)集熱器總面積為320m2，太陽(yáng)能循環(huán)系統(tǒng)參數(shù)為：流量：3.20L/s；水泵揚(yáng)程：12m。

該項(xiàng)目太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)初投資約需39萬(wàn)元，系統(tǒng)年運(yùn)行費(fèi)用約5.70萬(wàn)元，燃?xì)鉄崴仩t年運(yùn)行費(fèi)用約17.25萬(wàn)元。按照靜態(tài)投資回收年限計(jì)算，不考慮鍋爐設(shè)備的增投資費(fèi)用，未考慮太陽(yáng)能使用期內(nèi)（15年）互補(bǔ)能源燃料價(jià)格的上漲因素，靜態(tài)回收期約為3.4年。目前國(guó)產(chǎn)太陽(yáng)能熱水器的工作壽命是10年～15年，和價(jià)格偏低的天然氣相比，該項(xiàng)目太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)能在壽命期內(nèi)回收增投資。

該項(xiàng)目用戶(hù)設(shè)計(jì)熱水需求為年7 300t，按照太陽(yáng)能資源Ⅲ類(lèi)的寒冷地區(qū)，太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)太陽(yáng)能保證率為50%，系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度15℃，出水溫度60℃計(jì)算，該建筑使用太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)一年節(jié)約23 500kg的標(biāo)準(zhǔn)煤（相當(dāng)于16 450kg原油，19 353 方天然氣，19 1212 度電），減少排放二氧化碳58 045kg，減少排放二氧化硫470kg，減少排放氮氧化物235kg。

《2009年西安統(tǒng)計(jì)年鑒》提出最新年竣工房屋面積，2007 為835.95萬(wàn)m2，按照新建建筑總面積的10%采用太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)，應(yīng)用面積可達(dá)到83.6萬(wàn)m2，有效降低建筑運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)能源的可持續(xù)發(fā)展。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，對(duì)能源的需求量日益高漲，能源緊缺與居民生活舒適度提高的矛盾必將凸現(xiàn)，太陽(yáng)能的利用勢(shì)必成為今后能源利用的發(fā)展新方向，陜西省在太陽(yáng)能建筑應(yīng)用方面已有一定基礎(chǔ)，已成功實(shí)施應(yīng)用太陽(yáng)能集熱器面積達(dá)到300萬(wàn)m2，政府發(fā)布文件《陜西省人民政府關(guān)于進(jìn)一步加快新能源發(fā)展的若干意見(jiàn)》，促進(jìn)太陽(yáng)能建筑應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。

[1]中國(guó)建筑科學(xué)研究院，等.民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用 技術(shù)規(guī)范.GB50364—2005.

[2]西安市統(tǒng)計(jì)局.2009年西安統(tǒng)計(jì)年鑒，2009.