中高層節(jié)能建筑中太陽能熱利用技術(shù)的研究及價值分析

【摘要】節(jié)能建筑太陽能利用是當前較為成熟的民用新能源技術(shù)，其通過光伏太陽能系統(tǒng)的一體化應(yīng)用，結(jié)合智能控制技術(shù)能夠有效利用太陽能為居民住宅提供取暖、制冷、照明等系列能源供應(yīng)。本文結(jié)合莊浪縣某住宅小區(qū)實例，探討分析了中高層節(jié)能建筑中太陽能利用技術(shù)的特點與應(yīng)用價值，旨在提供一定參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能建筑；太陽能；熱利用；取暖

O引言

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，我國民用住宅的建設(shè)與使用呈現(xiàn)出了智能化、節(jié)能化的整體特征，為實現(xiàn)低碳經(jīng)濟、可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了先決條件。在節(jié)能建筑的使用過程中，使用太陽能光伏系統(tǒng)，能夠有效減少傳統(tǒng)常規(guī)能源的使用，對于降低污染，維護生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。

1節(jié)能建筑中太陽能利用技術(shù)的特點

1.1太陽能節(jié)能照明技術(shù)特點

在當前的住宅小區(qū)內(nèi)部，通過加設(shè)一部分光伏太陽能系統(tǒng)，可在小區(qū)基礎(chǔ)電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，合理利用空間進行太陽能發(fā)電，為中高層節(jié)能建筑小區(qū)公共區(qū)域進行照明電力供給。另外，太陽能光伏照明系統(tǒng)智能化較高，通過部分感應(yīng)系統(tǒng)的控制作用，能夠?qū)崿F(xiàn)有人開燈，無人關(guān)閉的控制效果，有效滿足公共區(qū)域照明需求。

1.2太陽能節(jié)能取暖技術(shù)特點

節(jié)能建筑太陽能取暖系統(tǒng)由光伏集熱系統(tǒng)和取暖供給系統(tǒng)組成。太陽能取暖系統(tǒng)工作過程中，通過溫度感應(yīng)系統(tǒng)的反饋結(jié)果進行自動調(diào)節(jié)，完成系統(tǒng)內(nèi)部冷熱水體的溫度循環(huán)，同時感應(yīng)并控制住宅內(nèi)部的溫差循環(huán)，在循環(huán)作用下環(huán)境達到預(yù)設(shè)溫度后系統(tǒng)暫停工作。在太陽照度不理想的低溫或陰雨降雪的天氣條件下，系統(tǒng)將啟動輔助電力能源進行加溫作用，以滿足該條件下的取暖需求。

2中高層節(jié)能建筑太陽能利用技術(shù)應(yīng)用實例研究

莊浪縣某住宅小區(qū)總建筑總面積為28432m2，根據(jù)節(jié)能建筑的實際需求與設(shè)計原則，選用太陽能光伏系統(tǒng)進行照明與取暖能源供應(yīng)。

2.1太陽能利用條件

莊浪縣氣候?qū)俅箨懶约撅L區(qū)，年平均氣溫7.9℃；降雨偏少，年均降雨量為547.8毫米；光熱資源豐富，年均日照時為2179小時，在我國劃分的四個太陽能輻射資源帶中，屬于資源一般帶（Ⅲ帶）。

2.2太陽能照明技術(shù)應(yīng)用

該節(jié)能建筑小區(qū)太陽能照明系統(tǒng)使用單晶硅光伏電池，每支光伏太電池最大功率220W。在理想溫度與光照條件下，每天可產(chǎn)生并存儲電能5kW，并通過智能照明系統(tǒng)控制小區(qū)公共區(qū)域照明供給。太陽能照明系統(tǒng)光源為20W燈具30支，根據(jù)上述光伏電池電能供應(yīng)能力計算，可在連續(xù)48h日照條件下為小區(qū)公共區(qū)域照明提供理想的電能供應(yīng)。

2.3太陽能熱利用技術(shù)應(yīng)用

結(jié)合莊浪縣氣候規(guī)律與小區(qū)實際情況，使用IES軟件分析該小區(qū)節(jié)能建筑能耗需求，模擬結(jié)果為總采暖負荷2010kW，總制冷負荷1550kW。

（1）太陽能集熱器的選取

當前，太陽能取暖系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍的是普通真空管集熱器，該類型集熱器中溫段熱效率較低，并存在炸管危險，使用效果并不理想。結(jié)合該小區(qū)節(jié)能建筑取暖需求與太陽能取暖技術(shù)的應(yīng)用趨勢，該小區(qū)使用三維內(nèi)聚光真空管集熱器作為太陽能取暖集熱器，該型號集熱器在80℃以上的中溫段取暖效率較高，安全性能更為理想。

（2）太陽能利用計算

小區(qū)節(jié)能建筑取暖太陽能利用的計算，是在參考莊浪縣太陽輻照強度、平均日照時間、氣候溫度規(guī)律等資料的基礎(chǔ)上進行的，計算獲得太陽能取暖系統(tǒng)設(shè)計得熱功率后，進一步結(jié)合該平均功率獲得機組功率參數(shù)。取暖水箱參數(shù)的獲得，則需考慮箱體保溫系數(shù)與建筑用熱需求，從而確定高溫集熱水箱的體積參數(shù)。

（3）能源方案

根據(jù)住宅小區(qū)的用熱情況及客戶的需求，該節(jié)能建筑小區(qū)設(shè)置的太陽能集熱器面積為2856㎡。太陽能集熱系統(tǒng)夏季制冷，冬季采暖，四季生活提供熱水。

夏季：通過集熱器，系統(tǒng)提供83℃-88℃的熱源驅(qū)動太陽能專用機組，產(chǎn)生7℃～12℃的冷凍水。通過室內(nèi)末端進行室內(nèi)制冷，晚上利用空調(diào)機組余熱來滿足居民生活熱水用熱（6O℃）。

冬季：太陽能產(chǎn)生的30℃～35℃熱水通到室內(nèi)輻射吊頂末端進行室內(nèi)輻射采暖。冬季太陽能產(chǎn)生的熱水首先滿足居民生活熱水用熱（60℃），多余熱量盈余夜間輻射吊頂采暖（4O℃）。

四季：滿足居民生活用水（最高用水量82t/d），滿足鍋爐預(yù)熱。

3中高層節(jié)能建筑太陽能利用技術(shù)應(yīng)用價值分析

3.1用戶抽樣調(diào)查

用戶抽樣調(diào)查顯示，該節(jié)能建筑小區(qū)太陽能利用技術(shù)應(yīng)用具有以下優(yōu)點：

（1）室內(nèi)冬暖夏涼。小區(qū)建筑應(yīng)用智能化溫度地板進行地面取暖，冬季室內(nèi)溫度維持在18℃以上，與普通建筑相比冬季取暖費用降低60%左右；夏季制冷不需要使用空調(diào)，室內(nèi)溫度可控制在28.5℃范圍之內(nèi)；

（2）建筑熱水供應(yīng)實現(xiàn)了24小時不間斷，滿足的家庭的日常用熱需求，具有較好的節(jié)能效果與安全性；

（3）采用智能溫度控制系統(tǒng)的太陽能取暖系統(tǒng)，溫度控制更為便捷，室內(nèi)環(huán)境溫度適中維持在適宜水平，居民體感舒適；

（4）該節(jié)能建筑使用節(jié)水系統(tǒng)，提高了水資源利用效率，節(jié)水50%左右。

3.2應(yīng)用價值分析

（1）太陽能照明效益分析

該小區(qū)安裝的30支20W照明燈具集光照明系統(tǒng)，大致每天可以10 h不開燈。全年節(jié)能效果分析，可知安裝集光照明系統(tǒng)后，安裝太陽能照明系統(tǒng)每年可節(jié)省電費36800-18325 =18475（元）。

（2）太陽能熱利用效益分析

熱利用效益的核算可將建筑取暖需求換算為標準煤用量進行計算，現(xiàn)階段標準煤價格為1200元/t，該節(jié)能建筑小區(qū)使用太陽能熱利用技術(shù)全年可減少燃燒標準煤57t，即全年可節(jié)省68.5萬元。

（3）環(huán)境效益分析

太陽能利用技術(shù)最大的優(yōu)勢在于環(huán)保效益，采用該技術(shù)進行小區(qū)照明、采暖能源供應(yīng)，每年可節(jié)約標準煤57t，減少 排放1519t，減少 排放13t，減少 排放29t，減少粉塵排放49t。

結(jié)語

綜上所述，節(jié)能建筑的出現(xiàn)是環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實需要，也是建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢。在節(jié)能建筑中全面推廣太陽能利用技術(shù)是順應(yīng)世界潮流，響應(yīng)政府的號召，有利于環(huán)保節(jié)能，有利于提高生活品質(zhì)，降低生活成本。

參考文獻

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