帥永剛

(山西六建集團有限公司設(shè)備安裝一分公司，山西太原 030001)

某住宅小區(qū)幼兒園太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能分析

帥永剛

(山西六建集團有限公司設(shè)備安裝一分公司，山西太原 030001)

對某住宅小區(qū)幼兒園的太陽能熱水供應(yīng)方案進行了分析，并將該熱水供應(yīng)系統(tǒng)與電熱水系統(tǒng)和燃氣熱水系統(tǒng)作了對比，獲得了三種熱水系統(tǒng)的節(jié)能量和投資效益指標，促進了該地區(qū)太陽能熱水系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

幼兒園，太陽能，熱水系統(tǒng)，節(jié)能

1 項目基本情況

本項目總建筑面積211 915.75 m2，容積率為1.999，計容建筑面積為181 050.100 m2，其中住宅建筑面積為173 791.410 m2，配套用房(由1棟3層幼兒園和其他配套用房組成)建筑面積4 040.034 m2，沿街商業(yè)建筑面積為3 218.654 m2;不計容建筑面積30 865.650 m2，其中地下室建筑面積23 893.093 m2，架空層建筑面積6 972.557 m2。建筑首層占地面積19 377.406 m2，建筑密度21.393%，綠地面積27 477.411 m2，綠地率30.336%，道路廣場面積43 722.093 m2，住宅總戶數(shù)1 707戶，居住人口5 612人，停車位為913個，建筑最大層高為87.85 m。項目抗震設(shè)防烈度為7度;8棟28層高層住宅樓耐火等級為一級，12棟18層高層住宅和低層建筑的耐火等級為二級。

本項目配套幼兒園擬采用太陽能熱水系統(tǒng)進行供熱，在幼兒園建筑頂部設(shè)置太陽能熱水器，此建筑頂部面積1 100 m2，建筑屋面無遮擋，滿足太陽能熱水系統(tǒng)集熱器的安裝要求。

2 太陽能熱水系統(tǒng)供應(yīng)方案

本項目在方案規(guī)劃過程中根據(jù)實際需要在配套幼兒園建筑中設(shè)置太陽能熱水系統(tǒng)，為幼兒園提供生活熱水。本幼兒園建筑屋面面積約1 100 m2，擬采用真空管式太陽能集熱器進行集熱，同時太陽能集熱器設(shè)置于建筑屋面還可以對屋面進行遮陽隔熱，有利于降低建筑屋面?zhèn)魅胧覂?nèi)的熱量。

2.1 太陽能熱水供熱量分析

本項目擬在幼兒園建筑樓頂設(shè)置太陽能+輔助電加熱熱水供應(yīng)系統(tǒng)，為幼兒園用戶提供生活熱水。根據(jù)熱水需求，其太陽能熱水系統(tǒng)集熱器安裝面積設(shè)計為200 m2，本地區(qū)太陽能真空集熱管可產(chǎn)生60℃的熱水100 kg/(m2·d)［1］，太陽能利用天數(shù)以200 d計，則該系統(tǒng)年產(chǎn)熱水量為:

其中，G為年熱水產(chǎn)量，t/年;A為集熱器面積，m2;d為太陽能利用天，d;qm為單位面積集熱能力，以100 kg/(m2·d)計算。

太陽能集熱器按進水溫度tin=20℃，集熱器出水溫度tout= 60℃進行計算，則該幼兒園采用太陽能熱水系統(tǒng)年供熱量為:

其中，Q為熱水系統(tǒng)年供熱量，kJ/年;cp為水的比熱，取4.2 kJ/(kg·℃)。

太陽能電輔助加熱器的年使用系數(shù)取φ=25%，則依靠太陽能集熱(不開啟電加熱)該系統(tǒng)每年供熱量為:

其中，Qsolar為太陽能集熱器年供熱量(不開啟電加熱)，kJ/年。

2.2 熱水供應(yīng)方案比較分析

本文將太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)與原來準備設(shè)置的電熱水器和燃氣熱水器的熱水供應(yīng)方案進行比較，可以獲得三種不同熱水供應(yīng)方案下的技術(shù)經(jīng)濟性評價指標。

采用太陽能熱水系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)相比可節(jié)約的年耗電量:

其中，Gpower為年節(jié)電量，kWh/年;qpower=3 600 kJ/kWh; ηpower為電熱水器加熱效率，取98%。

假設(shè)本項目熱水全部采用燃氣熱水器進行加熱，取本地區(qū)燃氣的熱值qgas=35 280 kJ/Nm3［4］進行計算，則每年需要消耗的燃氣量計算如下:

其中，Qgas為年燃氣消耗量，Nm3/年;ηgas為燃氣熱水器的效率，取95%［2］。

上述三種熱水供應(yīng)方式的節(jié)能量計算結(jié)果見表1。

表1 熱水供應(yīng)方式的節(jié)能量計算

2.3 節(jié)能效益分析

上述三種熱水供應(yīng)方式的經(jīng)濟指標計算分析見表2。

表2 三種熱水供應(yīng)方式的經(jīng)濟指標分析

3 結(jié)語

本文主要結(jié)論如下:1)在本項目幼兒園采用太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)進行熱水供應(yīng)年節(jié)約電量、天然氣量分別為142 857.2 kWh/年和15 037.6 Nm3/年;2)本項目采用太陽能熱水系統(tǒng)可產(chǎn)生的年節(jié)能效益分別為8.29萬元和5.26萬元;3)太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng)的價格以100元/m2計算，則太陽能熱水系統(tǒng)總投資為20.0萬元，與電熱水器和燃氣熱水器相比可在2.4年～3.8年內(nèi)回收投資(未計算電熱水器和燃氣熱水器的投資成本)。

［1］楊晚生.綠色建筑應(yīng)用技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011.

［2］艾效逸，傅忠誠，詹淑慧.燃氣熱水器的理論效率及其計算［J］.煤氣與熱力，2007，27(3):30-35.

［3］陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.

［4］章熙民.傳熱學(xué)［M］.第5版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

On energy-saving analysis of solar energy hot-water system of kindergarten in some residential complex

Shuai Yonggang
(Equipment Installation Branch，Shanxi No.6 Construction Group Co.，Ltd，Taiyuan 030001，China)

The paper analyzes the solar-energy hot-water supply scheme of the kindergarten of some residential complex，compares the hot-water supply system with the electric hot-water system and the gas hot-water system，concludes the energy-saving amounts and investment benefits of the three hot-water system，so as to enhance the application of the solar-energy hot-water system.

kindergarten，solar energy，hot-water system，energy-saving

TU201.5

:A

1009-6825(2016)36-0197-02

2016-10-15

帥永剛(1978-)，男，工程師