太陽(yáng)能與空氣能互補(bǔ)熱水供給系統(tǒng)在建筑施工生活用水中的應(yīng)用分析

陳楠楠

摘 要 太陽(yáng)能是一種綠色可再生能源。太陽(yáng)能的作用應(yīng)用廣泛，可用于熱水及取暖方面，同時(shí)還具有長(zhǎng)遠(yuǎn)的使用價(jià)值，應(yīng)用太陽(yáng)能還能夠降低對(duì)環(huán)境的污染。但是太陽(yáng)能有一個(gè)缺點(diǎn)，即對(duì)陽(yáng)光過(guò)于依賴不能單獨(dú)成為一個(gè)能源供體，從而需要以其他物質(zhì)作為輔助來(lái)維持一個(gè)穩(wěn)定的供熱系統(tǒng)。本文參考主體為太陽(yáng)能，空氣能熱水器作為探討對(duì)象，提出合理方案設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞 太陽(yáng)能;空氣能熱水器;熱水供給系統(tǒng)

隨著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)不斷地發(fā)展深入，應(yīng)用能源日漸減少。節(jié)能環(huán)保的新能源及新材料作為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)為國(guó)家優(yōu)先扶持的，這在我國(guó)“十二五”規(guī)劃中有明確的規(guī)定。本項(xiàng)目位于海門市余東鎮(zhèn)，建筑面積為5017.55m2，高度20.35m，是一棟五層的賓館建筑。項(xiàng)目共34間客房，每日總熱水用量為11.8t。項(xiàng)目采用太陽(yáng)能與空氣能互補(bǔ)的雙能源設(shè)計(jì)系統(tǒng)供給熱水來(lái)降低成本。由此展開(kāi)了太陽(yáng)能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合的應(yīng)用實(shí)踐研究。

1應(yīng)用簡(jiǎn)介

真空管式太陽(yáng)能熱水器是由集熱管、水箱、排氣口、上水口、下水口和支架等構(gòu)成。集熱管利用的原理是熱水的上浮以及冷水的下沉。

空氣能熱水器，又名“空氣源熱泵熱水器”?！翱諝饽軣崴鳌敝恍枰獦O少的電能便可將其驅(qū)動(dòng)，把空氣中的低溫?zé)崃课者M(jìn)來(lái)，經(jīng)過(guò)氟介質(zhì)氣化，然后通過(guò)壓縮機(jī)壓縮后增壓升溫，再通過(guò)換熱器轉(zhuǎn)化給水加熱，壓縮后的高溫?zé)崮芤源藖?lái)加熱水溫[1]。

2工作分析

2.1 基本參數(shù)

客房?jī)?nèi)人員為68人，每日熱水用量一般聚集在19點(diǎn)到24點(diǎn)。一般為淋浴，每人每天用熱水量約為120L，客房熱水用量為8160L，廚房用熱水量為3800L，總用熱水量按12000L計(jì)算，此用水量根據(jù)《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算得出。因此項(xiàng)目中應(yīng)配備全玻璃三高真空管集熱器70組，每組 10根真空管，集熱面積2.47m2/組，以及2.2kW熱泵4臺(tái)，同時(shí)還需要一個(gè)保溫水箱，容量為12t。

項(xiàng)目的進(jìn)行需要統(tǒng)計(jì)地區(qū)過(guò)去幾年的天氣及溫度的變化詳情，查資料可知本地區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨水充沛，光照較足。年平均氣溫15.6℃，1月份為全年最冷月，極端年份最低平均氣溫0℃;7月為全年最熱月。冷水溫度：該地區(qū)水源采用地表水，平均溫度為5℃?？諝饽軣崴髦灰诹銛z氏度以上，就可以24小時(shí)全天候承壓運(yùn)行。因此，本地區(qū)是適合采用太陽(yáng)能和空氣能雙供熱系統(tǒng)的[2]。

2.2 工作方式介紹

陽(yáng)光充足時(shí)，冷水通過(guò)管道進(jìn)入太陽(yáng)能熱水器內(nèi)，經(jīng)過(guò)集熱板，集熱板能收集太陽(yáng)能，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，然后把冷水加熱至60℃（可調(diào)）。由于冷水的比重比熱水的比重大，熱水會(huì)自動(dòng)上升，形成一個(gè)循環(huán)動(dòng)力，水就在集熱板那逐漸升溫，達(dá)到一定溫度后就能進(jìn)入儲(chǔ)熱水箱，需要熱水的時(shí)候就能供應(yīng)熱水。

當(dāng)陽(yáng)光不足時(shí)，若保溫水箱內(nèi)的熱水水位在上午10：30～11：30

之間還未達(dá)水位的40%，熱泵加熱系統(tǒng)將自行啟動(dòng)，并向其中注入60℃的熱水，以此達(dá)到設(shè)定的水位值時(shí)，熱泵系統(tǒng)停止工作。12：30～13：30保溫水箱的水位值應(yīng)為70%，15：30～18：30保溫水箱的水位值應(yīng)為100%，依照上述工作進(jìn)行[3]。

3節(jié)能分析與效益對(duì)比

3.1 數(shù)值分析計(jì)算

太陽(yáng)能與空氣能互補(bǔ)熱水供給系統(tǒng)的特性：陽(yáng)光充足，太陽(yáng)能加熱;陽(yáng)光不足，取均值并由太陽(yáng)能將熱水加熱至30℃，之后由空熱泵加熱至60℃;雨天時(shí)，利用空氣能熱泵加熱。根據(jù)下表參數(shù)進(jìn)行計(jì)算：

3.2 與其他加熱方式費(fèi)用比對(duì)

能源單價(jià)與工作環(huán)境參數(shù)：

4項(xiàng)目?jī)?yōu)點(diǎn)

環(huán)保安全、節(jié)能減排在太陽(yáng)能與空氣能互補(bǔ)熱水系統(tǒng)在施工生活用水中的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了出來(lái)。兩者都是屬于綠色無(wú)污染且易取得的能源，而水不直接與加熱元件直接接觸解決了漏電的危害，同時(shí)避免了燃?xì)獗ㄅc中毒的危險(xiǎn)。

5結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目彌補(bǔ)了太陽(yáng)能依賴陽(yáng)光及陰雨天使用電能能耗高的弊端，也使得太陽(yáng)能在一定程度上更好地發(fā)揮作用?？諝饽軣崴骶褪且钥諝庾鳛闊嵩?，不受室內(nèi)外環(huán)境、天氣所影響。太陽(yáng)能與空氣能互補(bǔ)熱水供給系統(tǒng)在建筑施工生活用水中的應(yīng)用，節(jié)約了成本的同時(shí)更是做到了節(jié)能環(huán)保，是目前最為節(jié)能合理的系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 何鑫，康瓊仙，張英.高層建筑節(jié)能節(jié)水措施探討——以長(zhǎng)江大學(xué)人才公寓為例[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)：自科版，2018，15（21）：4-5，17-22.

[2] 王麗文，李營(yíng)，龍垚.天津地區(qū)太陽(yáng)能與空氣能互補(bǔ)供暖系統(tǒng)優(yōu)化[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019，（7）：23-24.

[3] 李效禹，李鋼，徐樂(lè)，等.多能互補(bǔ)熱水系統(tǒng)供暖效果測(cè)試與分析[J].住宅產(chǎn)業(yè)，2018，（5）：56-60.

[4] 王彬.空氣能采暖和太陽(yáng)能熱水在煤礦取暖和用熱水中的應(yīng)用[J].蒲白科技，2017，（1）：69-71.