太阳能技术在新农村改造与应用
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发布时间：2022-04-23 20:22
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时间：2023-10-08 23:35
本文以北京郊区的某新农村住宅建设为研究对象，给出了利用太阳能供生活热水的方案。并利用Retscreen软件分别对所给出的方案进行了模拟和分析，在上述分析的基础上将太阳能与农村传统使用的房间空调器+燃煤锅炉+电热水器系统进行了经济和节能比较。分析结果表明，在所研究对象条件下，从节能和全寿命费用角度综合来看，采用太阳能供建筑生活热水和采暖是推荐实施的方案。1 引言
党的十六届五中全会通过的《**关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》，提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，其中重要的一项就是加强村庄规划和人居环境治理。长期以来，北方农村住宅一般仅利用火炕和火炉取暖，供暖质量不能保证，更谈不上空调和生活热水的供应。为了有效提高农村的人居环境，缩短城乡差距，有必要在有条件的地区为农村住宅增设供暖空调和生活热水供应系统。
2 项目概况与负荷分析
本文所研究对象是北京市新农村改造示范项目之一，一期规划建设十四万平方米的回迁楼23栋，均为6层的多层住宅，每户住宅建筑面积在75－120平方米之间，共包含住宅1416户，配套公共建筑面积1000平方米，屋顶形式为坡屋面。
据建设方提供的规划图和各栋住宅的标准层平面图，作者按照相关标准规范对全部23栋回迁楼的生活热水和空调采暖负荷进行了估算，所有住宅楼的汇总见表1所示。
表1 生活热水和空调采暖负荷估算汇总
户数
(户)
面积
(m2)
总人数
(人)
最高日用水量(m3)
采暖负荷（W）
供冷负荷（W）
平均日用水量(m3)
设计小时耗热量（kW）
1375
134118
4748
356.10
5032945
8184585
178.05
2708.29
根据作者以往的工作经验，在缺少相关详细资料的情况下作者在估算中采用了以下假设和估算指标：
（1）所有住宅均满足北京市地方标准DBJ 01-602-2004《居住建筑建筑节能设计标准》。
（2）三室两厅户型按每户4人计算热水用量，二室两厅户型按每户3人计算热水用量，一室两厅户型按每户2人计算热水用量。
（3）生活热水供水温度50℃，自来水上水温度12℃。
（4）村民最高日用热水量按规范低限选取，折合为50℃供水温度为每人75L/（人·天），日平均用水量按最高日用热水量的50％选用。
（5）考虑到回迁楼位于市郊，采暖负荷热指标按照35W/m2选取，略高于北京市节能设计标准推荐的最高采暖设计热负荷指标32W/m2。
（6）根据经验，住宅空调负荷指标按照60W/m2选取。
通过以上方式估算出的生活热水和空调采暖负荷将作为以下系统方案规划和经济分析的基础。
3 方案分析
在本项目中，太阳能可以通过以下两种形式来应用：
（1）太阳能系统仅供应建筑生活热水。太阳能系统与负责空调采暖地源热泵系统完全，与辅助能源一起负责建筑生活热水的供应。太阳能集热系统集热器面积按照生活热水平均日用水量和60%的太阳能贡献率来设置。
（2）太阳能系统可同时供应生活热水和采暖。通过优化控制太阳能系统在生活热水和建筑采暖功能之间的转换，尽可能增加太阳能的利用。在本工程中，当仅考虑在建筑南向坡屋面布置太阳集热器时，满布太阳集热器也不能满足供热能耗要求，本着尽量利用太阳能的原则，在南向坡屋面满布太阳集热器。
由于项目所在地地下水缺乏，也无适当的地表水可资利用，地源热泵系统采用地埋管系统。经地质勘探，当地覆土25米以下为厚厚的铁矿岩，垂直埋管困难；且项目所在地有大面积的绿化带可用，因此地源热泵系统选用水平式地埋管系统。
空调采暖系统末端采用常规的风机盘管系统，地源热泵机组采用水－水机组，管路系统采用两管制，太阳能和地源热泵综合利用系统生成的冷热水通过循环泵送入风机盘管中进行空调采暖。生活热水系统采用传统集中供热水系统，只不过热源优先使用太阳能而已。
按太阳能应用方式的不同，作者拟定了以下三种系统作为主要研究对象：
（1）系统1：太阳能仅供建筑生活热水，电辅助加热；水平式地埋管系统空调采暖
太阳能系统仅供应建筑生活热水
表2 太阳能系统仅供应建筑生活热水时系统选型与模拟结果 太阳能保证率f=60％
集热器数量
集热器面积 m2
年水泵耗电量 MWh
全年太阳能得热量 MWh
贮热水箱容积m3
有效贮热容积m3
设计小时耗热量kW
辅助热源用电加热
辅助热源用地埋管
辅助热源功率kW
盘管长度m 1756
3512
32.48
1734.36
210.72
70.2
2708.29
1932.24
45195
323.8
40676
814.07
年耗电量MWh
所需地表面积m2
地热提供热量MWh
1756
3512
32.48
1734.36
210.72
70.2
2708.29
1932.24
45195
323.8
40676
814.07
表2给出了太阳能系统仅供应建筑生活热水时通过Retscreen软件模拟得出的各楼太阳能系统的选型和运行结果。在模拟过程中，系统太阳能保证率取为60％，太阳能集热系统采用单水箱间接式系统，供水温度50℃。
从模拟结果中可以看出，如果采用地源热泵作为系统辅助热源，地热能和太阳能这两项可再生能源在生活热水系统中的贡献率将达到88.73%，该生活热水供应系统全年能效比高达8.15。即使采用电辅助加热，系统全年能效比也可高达2.52。
热心网友
时间：2023-10-08 23:35
市场很大 前景乐观！
