瞿端人

摘要：本文以某學(xué)校太陽能熱水系統(tǒng)為檢測(cè)對(duì)象，通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，分析太陽能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行性能，評(píng)估項(xiàng)目的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，給出系統(tǒng)運(yùn)行的改善建議。對(duì)太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和管理，起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：太陽能熱水系統(tǒng)；性能檢測(cè)；能效評(píng)估；建筑應(yīng)用

基金項(xiàng)目：廈門市綠色建筑檢測(cè)與運(yùn)營(yíng)技術(shù)研究（課題編號(hào)：2014-02-07）。

中圖分類號(hào)：TU832.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2016）14-149-02

前言

從2009年開始，福建省各市縣級(jí)政府積極響應(yīng)國(guó)家可再生能源建筑應(yīng)用示范城市和農(nóng)村地區(qū)示范項(xiàng)目的申報(bào)工作?？稍偕茉唇ㄖ?yīng)用示范市縣在推廣太陽能光熱技術(shù)上作出了重大貢獻(xiàn)，眾多學(xué)校、住宅、醫(yī)院、工廠宿舍等建筑上都應(yīng)用了太陽能熱水系統(tǒng)。本文以福建省某學(xué)校太陽能熱水系統(tǒng)為檢測(cè)對(duì)象，通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算處理，分析太陽能熱水系統(tǒng)的運(yùn)行性能，評(píng)估項(xiàng)目的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，并給出系統(tǒng)運(yùn)行的改善意見。

1項(xiàng)目概況

本項(xiàng)目太陽能熱水系統(tǒng)安裝于1#樓、2#樓和3#樓，建筑功能為宿舍，總建筑面積42622m²。項(xiàng)目設(shè)計(jì)日用熱水總量為150.8m³，采用平板型太陽能集熱器，總集熱面積為1150m²。為確保陰雨天時(shí)不間斷供應(yīng)生活熱水，項(xiàng)目采用循環(huán)式空氣源熱泵機(jī)組輔助加熱。

2系統(tǒng)運(yùn)行原理

冷水通過電動(dòng)閥控制補(bǔ)進(jìn)貯熱水箱中，貯熱水箱與集熱器之間為溫差加熱；當(dāng)貯熱水箱內(nèi)的水溫升高至55℃時(shí)，將貯熱水箱內(nèi)的熱水輸送至恒溫水箱中。重復(fù)以上步驟使恒溫水箱內(nèi)的水位逐漸升高。當(dāng)恒溫水箱溫度降低至設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)空氣源熱泵加熱；當(dāng)恒溫水箱水位降低至低水位時(shí)，將生活水箱中的水補(bǔ)進(jìn)恒溫水箱中，同時(shí)啟動(dòng)空氣源熱泵加熱。

本項(xiàng)目太陽能熱水系統(tǒng)運(yùn)行原理圖如下：

3系統(tǒng)性能檢測(cè)

3.1檢測(cè)依據(jù)及內(nèi)容

本項(xiàng)目檢測(cè)依據(jù)為《可再生能源建筑應(yīng)用示范項(xiàng)目測(cè)評(píng)導(dǎo)則》，檢測(cè)內(nèi)容為1#樓太陽能熱水系統(tǒng)的集熱系統(tǒng)得熱量、系統(tǒng)常規(guī)能源耗能量、集熱系統(tǒng)效率、太陽能保證率、貯熱水箱熱損系數(shù)。

3.2測(cè)點(diǎn)布置

3.2.1貯熱水箱水位以下沿中軸線方向布置上下2個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)；

3.2.2在集熱器平面同一傾角、同一朝向布置兩個(gè)太陽輻射計(jì)；

3.2.3在集熱系統(tǒng)進(jìn)水管和集熱系統(tǒng)出水管處分別布置溫度測(cè)點(diǎn)；

3.2.4沿集熱系統(tǒng)進(jìn)水管同一側(cè)面放置2個(gè)超聲波流量計(jì)探頭，探測(cè)面與進(jìn)水管之間敷設(shè)耦合劑使兩者充分接觸，安裝時(shí)，確保上游直管段的長(zhǎng)度在lO倍管道內(nèi)徑以上，下游直管段的長(zhǎng)度在5倍管道內(nèi)徑以上；

3.2.5在距離集熱器和水箱水平方向1.5m、距離屋面1m位置布置環(huán)境風(fēng)速測(cè)點(diǎn)和環(huán)境溫度測(cè)點(diǎn)。

3.3檢測(cè)結(jié)果

檢測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果如下表所示：

通過對(duì)以上系統(tǒng)性能檢測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，1#樓太陽能集熱系統(tǒng)效率偏低。該建筑太陽能集熱系統(tǒng)效率設(shè)計(jì)值為40%，而實(shí)際檢測(cè)集熱系統(tǒng)效率為30.69%～35.72%。通過進(jìn)一步分析，該系統(tǒng)集熱器循環(huán)流量設(shè)計(jì)值為140L/min，但實(shí)際檢測(cè)值僅為55L/min。在實(shí)際集熱循環(huán)流量偏低的情況下，集熱器內(nèi)經(jīng)過太陽能輻射加熱的水無法及時(shí)送進(jìn)貯熱水箱且長(zhǎng)時(shí)間處于較高溫度狀態(tài)，造成系統(tǒng)散熱量加大，從而使集熱系統(tǒng)效率降低。

4能效評(píng)估

在系統(tǒng)性能檢測(cè)的基礎(chǔ)上，展開對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的評(píng)估，能效評(píng)估內(nèi)容包括全年太陽能保證率、全年常規(guī)能源替代量、項(xiàng)目費(fèi)效比、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的評(píng)估。能效評(píng)估結(jié)果詳見表2。

對(duì)以上能效評(píng)估結(jié)果分析如下：

（1）本項(xiàng)目全年太陽能保證率設(shè)計(jì)值為30%，已按圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面最大容許安裝面積設(shè)計(jì)和安裝太陽能集熱器。而本項(xiàng)目全年太陽能保證率評(píng)估值為28.65%，稍低于設(shè)計(jì)值，主要原因?yàn)榧療嵯到y(tǒng)效率偏低，此處不再?gòu)?fù)述。

（2）該項(xiàng)目費(fèi)效比為0.23元/kWh，約為學(xué)校用電價(jià)格的一半。

（3）本項(xiàng)目太陽能熱水系統(tǒng)壽命期內(nèi)可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤共計(jì)1441.5噸，二氧化碳、二氧化硫和粉塵的減排量亦較為可觀。

（4）通過經(jīng)濟(jì)效益分析，本項(xiàng)目靜態(tài)投資回收期為6年。

5改善建議

5.1通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算可知，該項(xiàng)目集熱循環(huán)水泵實(shí)際流量偏低，建議排查是否存在管堵現(xiàn)象或更換水泵，以改善集熱系統(tǒng)循環(huán)加熱效果。

5.2屋面熱水管道保溫材料干裂、脫落，影響系統(tǒng)熱效率。建議加強(qiáng)保溫防護(hù)措施，如將外包鋁箔改為鋁板等。

5.3恒溫水箱補(bǔ)水控制宜改為：當(dāng)水位低于設(shè)定值時(shí)，若貯熱水箱水溫大于生活水箱水溫達(dá)到設(shè)定值，則恒溫水箱從貯熱水箱補(bǔ)水。如此，可最大化利用收集的太陽能，避免恒溫水箱低于低水位時(shí)，直接從生活水箱補(bǔ)冷水。

5.4本項(xiàng)目檢測(cè)前發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)控制參數(shù)被業(yè)主管理人員更改，貯熱水箱水溫未達(dá)到設(shè)計(jì)值時(shí)即放入恒溫水箱中，造成空氣源熱泵機(jī)組運(yùn)行時(shí)間增加，系統(tǒng)耗電量增大。因此，建議業(yè)主管理人員應(yīng)避免更改系統(tǒng)控制參數(shù)。

6結(jié)語

近年來，國(guó)家出臺(tái)一系列政策支持可再生能源在建筑中的推廣應(yīng)用。目前，福建省累計(jì)成功申報(bào)3個(gè)示范城市、5個(gè)示范縣以及一個(gè)集中連片示范區(qū)，福建省太陽能熱水系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用由此進(jìn)入了快速發(fā)展的時(shí)期，同時(shí)，太陽能熱水系統(tǒng)示范項(xiàng)目的能效測(cè)評(píng)工作也逐漸展開。通過對(duì)學(xué)校建筑太陽能熱水系統(tǒng)示范項(xiàng)目的檢測(cè)，分析系統(tǒng)存在的問題，并給出合理化建議，對(duì)福建省太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工和管理方面，起到一定的借鑒作用。