馬 艦，汪磊磊，陳 丹（.天津市房屋質(zhì)量安全鑒定檢測(cè)中心有限公司， 天津 00060；.天津住宅建設(shè)發(fā)展集團(tuán)有限公司， 天津 00060；.天津建科建筑節(jié)能環(huán)境檢測(cè)有限公司， 天津 00060）

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用工程中，由于系統(tǒng)熱損失、用戶熱水使用時(shí)間集中、水泵能耗等影響，導(dǎo)致項(xiàng)目不能有效利用太陽(yáng)能系統(tǒng)集得的熱量。其需額外消耗較多的常規(guī)能源，造成太陽(yáng)能保證率高，實(shí)際運(yùn)行能耗也高的問(wèn)題。本文以天津市實(shí)際運(yùn)行項(xiàng)目為例，基于 CSUS-GBC 05—2014《綠色建筑檢測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的檢測(cè)方法，提出了太陽(yáng)能系統(tǒng)能效評(píng)價(jià)新指標(biāo)。

1 太陽(yáng)能系統(tǒng)概述及現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法

1.1 太陽(yáng)能系統(tǒng)概述

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)能輻射能，并為用戶制備和提供熱水的系統(tǒng)。太陽(yáng)能是與建筑相結(jié)合的可再生能源，其利用形式是能源利用效率最高、與建筑實(shí)際需求結(jié)合緊密的一種技術(shù)形式。相比太陽(yáng)能光伏技術(shù)其能量利用效率更高，是迄今為止最有效最成熟的太陽(yáng)能利用方式之一，值得大力推廣。但是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題，由于太陽(yáng)輻射能密度較小、不穩(wěn)定而且非人為所能掌控，所以無(wú)論系統(tǒng)大小都需要配備貯熱水箱，以保證提供熱水的可靠性和穩(wěn)定性，還需要配備輔助加熱裝置。由此可以發(fā)現(xiàn)最基礎(chǔ)的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)包括太陽(yáng)能集熱器、貯水箱、輔助加熱裝置、供回水管路以及水泵等。

1.2 現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法概述

GBT 50801—2013《可再生能源建筑應(yīng)用工程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》指出太陽(yáng)能系統(tǒng)的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括太陽(yáng)能保證率、集熱系統(tǒng)效率、貯熱水箱熱損因數(shù)和靜態(tài)回收期等。評(píng)價(jià)從節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)性能等對(duì)太陽(yáng)能系統(tǒng)進(jìn)行考核。

理論上，若太陽(yáng)能系統(tǒng)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)限值的要求，則證明系統(tǒng)運(yùn)行效果較好，相比常規(guī)能源熱水系統(tǒng)能耗更低，節(jié)能、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)效益更優(yōu)。也有研究者認(rèn)為，在進(jìn)行太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)該突出“以實(shí)際運(yùn)行能耗為導(dǎo)向”，即以常規(guī)能源替代量為主要考察指標(biāo)，而不僅是以太陽(yáng)能系統(tǒng)參數(shù)作為節(jié)能性指標(biāo)。

在過(guò)去 20 a，由于受到市場(chǎng)利好政策的推動(dòng)，太陽(yáng)能工程市場(chǎng)發(fā)展迅速，而太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在建筑領(lǐng)域應(yīng)用尤為廣泛。但是，經(jīng)過(guò)近幾年的項(xiàng)目實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在許多問(wèn)題。如用戶普遍反映水溫偏低、穩(wěn)定性較差和水價(jià)高；物業(yè)反映維護(hù)、收費(fèi)及管理較難；開(kāi)發(fā)商為了應(yīng)付驗(yàn)收工作采取租賃的方式安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)等。

1.3 現(xiàn)有評(píng)價(jià)方法分析

GBT 50801—2013 分別用不同指標(biāo)對(duì)太陽(yáng)能熱利用系統(tǒng)、太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)評(píng)價(jià)。其中，對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)從系統(tǒng)性能、節(jié)能效果、經(jīng)濟(jì)性以及減排效果 4 個(gè)方面進(jìn)行了評(píng)價(jià)。除對(duì)太陽(yáng)能保證率、集熱系統(tǒng)效率、熱損因數(shù)、供熱水溫度給了明確標(biāo)準(zhǔn)限值外，對(duì)常規(guī)能源替代量、靜態(tài)投資回收期、CO2減排量、SO2減排量以及粉塵減排量等評(píng)價(jià)指標(biāo)均無(wú)明確規(guī)定，僅要求在評(píng)價(jià)報(bào)告中給出。

2 項(xiàng)目概述

某產(chǎn)業(yè)園區(qū)辦公大樓，規(guī)劃總用地面積為 7 209.80 m2，總建筑面積為 18 088.09 m2，地上 5 F，地下 1 F。項(xiàng)目采用奇威特槽式集熱器，與傳統(tǒng)真空管集熱器相比，采用太陽(yáng)跟蹤裝置，使太陽(yáng)光線可以以大致與拋物面垂直的角度入射到槽式拋物面反光鏡上，反光鏡將接收到的太陽(yáng)光聚集到集熱管表面。如此，集熱管便接收到了高熱流密度的太陽(yáng)輻射能，通過(guò)與管內(nèi)介質(zhì)的熱傳遞，將管內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)加熱，從而為生產(chǎn)、生活提供動(dòng)力。

本項(xiàng)目設(shè)餐廳、淋浴、洗手盆等生活熱水取水點(diǎn)，過(guò)渡季為地源熱泵系統(tǒng)蓄熱，其余時(shí)間為各分散取水點(diǎn)提供生活熱水。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的熱水供水溫度為 50 ℃，配備了 2 臺(tái) 15 t 不銹鋼保溫水箱，屋頂共安裝 1 組槽式太陽(yáng)能集熱器，總集熱面積為 320 m2。

3 傳統(tǒng)檢測(cè)方法結(jié)果分析

根據(jù) GBT 50801—2013，分別對(duì)系統(tǒng)各指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算，結(jié)果如表1 所示。根據(jù)各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果，在滿足基礎(chǔ)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，本太陽(yáng)能系統(tǒng)的太陽(yáng)能保證率、集熱系統(tǒng)效率均達(dá)到了 2 級(jí)性能指標(biāo)的要求，系統(tǒng)性能效果較好。

表1 按傳統(tǒng)檢測(cè)方法檢測(cè)的結(jié)果

4 新型指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

本項(xiàng)目的太陽(yáng)能系統(tǒng)主要為廚房用水、淋浴間用水、衛(wèi)生間分散用水點(diǎn)提供生活熱水。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)條件，在太陽(yáng)能供回水環(huán)路、廚房用水點(diǎn)、淋浴間供水干管末端、每層衛(wèi)生間供水干管末端安裝熱計(jì)量表。測(cè)試、計(jì)算結(jié)果如表2 所示。

表2 新型檢測(cè)數(shù)據(jù)

系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，儲(chǔ)熱水箱、管路都會(huì)產(chǎn)生熱損失。由檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)項(xiàng)目熱水用水量較小時(shí)，由于循環(huán)管路仍持續(xù)工作，系統(tǒng)損失熱量占比較高。在工作日，由于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)正常運(yùn)行，系統(tǒng)熱水需求穩(wěn)定，單位熱水耗電量在為 1.50～1.89 kWh。周末大部分員工不上班，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)正常運(yùn)行，單位熱水耗電量為 27.89～48.50 kWh。

5 不同檢測(cè)方法的指標(biāo)對(duì)比分析

經(jīng)對(duì)比 2 種檢測(cè)方法分析可知，由于項(xiàng)目存在用水高峰需要借助電輔熱、循環(huán)水泵長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)、管道熱損失等情況，常規(guī)能源消耗量占比不容忽視。若增加可再生能源系統(tǒng)貢獻(xiàn)率等指標(biāo)，作為不同類型熱水系統(tǒng)能源利用情況比較的指標(biāo)，不僅能體現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果，對(duì)于系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)也至關(guān)重要。其相比于傳統(tǒng)檢測(cè)方法更符合實(shí)際情況且更具有科學(xué)性。

6 結(jié) 語(yǔ)

當(dāng)前，太陽(yáng)能熱水仍十分依賴政策的支持，不管是強(qiáng)制安裝還是資金補(bǔ)貼。但只有在解決技術(shù)問(wèn)題的基礎(chǔ)上，讓系統(tǒng)更好地服務(wù)于人民，才能更好地發(fā)揮可再生能源的節(jié)能、低碳作用。因此，只有優(yōu)化系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)指標(biāo)，增加以結(jié)果為導(dǎo)向的政策，鼓勵(lì)技術(shù)不斷進(jìn)步，才能避免市場(chǎng)參與者以短期快速獲利為目標(biāo)的發(fā)展模式。