中国铁建玫瑰湾小区太阳能空气源热泵辅助加热集中热水系统应用情况报告 1分析.docx
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中国铁建玫瑰湾小区太阳能空气源热泵辅助加热集中热水系统应用情况报告1分析
中国铁建·玫瑰湾小区
太阳能（空气源热泵辅助加热）集中热水系统应用实施情况
中铁十六局集团置业投资有限公司梧州公司
二○一五年一月
目录
一、项目概况3
二、示范目标及主要内容4
三、项目能耗情况分析5
四、项目可再生能源利用可行性分析5
（一）设计参数6
（二）太阳能集热面积计算公式7
（三）太阳能集热器的计算8
（四）太阳能集热分析论证结果9
五、项目可再生能源利用技术方案9
（一）概述9
（二）设计依据10
（三）太阳能热水系统原理11
（四）设备选型12
（五）供热系统安全性设计14
（六）、系统清洗及维护16
六、项目投资及效益分析16
1、项目投资预算包括：
属于工程自用项目固定资产投资方式16
2、投资预算编制据16
3、可再生能源部分投资概算17
4、节能量计算18
5、可再生能源部分增量成本计算19
6、项目费效比计算19
7、能效益分析19
七、项目运行维护方案20
八、项目论证结论22
一、项目概况
中铁十六局集团置业投资有限公司梧州公司开发的中国铁建·玫瑰湾小区位于梧州市长洲区红岭ZS-02-20号地块，本项目总建筑面积74998.08㎡，其中住宅面积55549.34㎡，商业面积4310.54㎡，地下车库建筑面积12793.12㎡，公建配套面积约2345.08㎡。
项目建设7栋楼房，其中有6栋楼为17～18层高层商住楼、1栋楼为两层低层颐老院。
按照《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2009）相关规定，当日照时数大于1400h/年且年太阳辐射量大于4200MJ/㎡及年极端最低不低于-45°的地区，宜优先采用太阳能作为热水供应系统。
本项目设计有1#、2#、3#、5#、6#、8#六栋高层商住楼所有住户提供生活热水。
参照《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）中热水用水定额要求设计，本项目热水用水标准设定为复式日用热水量300升、4房2厅日用热水量200升、3房2厅日用水量175升、2房1厅日用水量125升、1房1
（2）厅（或1房）日用水量100升，并根据项目实际情况、相关规定及设计总平图、给排水图纸，分析如下表1：
表1：
楼号
供水楼层（层）
复式
户数（户）
4房2厅
户数（户）
3房2厅
户数（户）
2房1厅
户数（户）
用水量合计（吨/天）
用水量总合计（吨/天）
1#
2~17.5
4
15
45
12.075
91.9
2#
2~16
8
28
70
14
22
3#
2~16
4
42
14
10.5
5#
2~17
4
45
15
10.95
6#
2~17
8
30
96
24.15
8#
1~18
67
4
12.225
二、示范目标及主要内容
本工程按照广西建设厅桂建科〔2009〕1号文件及《梧州市民用建筑节能管理规定》和《关于加强可再生能源在建筑中推广应用的实施意见》的要求应用可再生能源的民用建筑的要求，进行太阳能（空气源热泵辅助加热）集中热水系统设计安装，实现可再生能源规模化使用。
本项目的太阳能（空气源热泵辅助加热）集中热水系统每天提供约91.9吨热水，预计本项目入住率超过60％后年总节能量约168.9万KWh，节约电费约92.9万元（每度电电费按0.55元计算），节约标准煤约523.58吨，减少粉尘排放量约5.24吨，减少二氧化碳排放量约1293.24吨，减少二氧化硫排放量约10.47吨。
相关气象及自然资源情况如下：
（1）自来水水温
根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003），梧州地区自来水计算温度取15℃。
（二）太阳辐射照量
梧州市年太阳辐照总量大于4600MJ/（㎡•a），太阳年日照数为1800~2250小时，属于太阳能资源三类地区。
附图1：
中国太阳能资源分布图
表2：
太阳能资源分布
等级
太阳能条件
年日照时数（h）
水平面上年太阳能辅照量[MJ/（m2·a）]
地区
集热面积（m2）
一
资源丰富区
3200～3300
＞6700
宁夏北、甘肃西、新疆东南、青海西、西藏西
1.2
二
资源较丰富区
3000～3200
5400～6700
冀西北、京、津、晋北、内蒙古及宁夏南、甘肃中东、青海东、西藏南、新疆南
1.4
三
资源一般区
2200～3000
5000～5400
鲁、豫、冀东南、晋南、新疆北、吉林、辽宁、云南、陕北、甘肃东南、海南、粤南
1.6
四
资源贫乏区
1000～1400
＜4200
川、黔、渝
2.0
根据国家气象中心提供的《中国气象辐射资料年册》（2005），梧州（区站号为Z9774；东经111°18′、，北纬23°29′）月日均总辐照量及年总辐照量如下MJ/（㎡•a）：
表3
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
月均
262
213
255
318
458
482
567
551
503
455
358
315
年总
4736
年日均
12.98
保证率
0.5~0.8
（三）环境空气温度
项目所处的梧州市属于夏热冬暖气候区，温度适宜，湿度适宜，年平均温度为23.5℃。
（四）地质及水源资源
因本项目主要功能为住宅楼，不适合安装地源空调系统，且周边无可利用的地表水资源，不具备采用水源热泵系统。
三、项目能耗情况分析
本项目每天热水量为91.9吨，按照传统的能源计算：
加热方式
能源热值
能效比
单价
所需能量
（1吨水）
所需费用（1吨水）
全年费用（91.9吨/天）
燃煤锅炉
4000kcal/kg
40%
0.64元/kg
25.10kg
16.07元
539044.05元
电热水器
860kcal/kwh
90%
0.8元/kwh
51.68kwh
41.34元
1386688.29元
全年的煤消耗总量为：
25.10kg×91.9吨水×365天=841941.85kg
全年的耗电总量为：
51.68千瓦时×91.9吨水×365天=1733528.08千瓦时
四、项目可再生能源利用可行性分析
（一）设计参数
根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015—2009）进行设计
“中国铁建·玫瑰湾”太阳能光热应用设计满足6栋楼所有住户生活用热水需要，热水设计量见表1。
《建筑给水排水设计规范》（GB50015—2009）5.2.2A中描述：
当日照时数大于1400h/年且年太阳辐射量大于4200MJ/m²及年极端最低气温不低于－45℃的地区，宜优先采用太阳能作为热水供应热源。
（二）太阳能集热面积计算公式
由国标可知，集热器的总面积可据用户的每日用水量和用水水温确定，公式如下（来源于《太阳能热水系统设计手册》和《建筑给水排水设计规范》GB-2009）：
Ac=
其中：
AC——直接系统集热器总面积，m2
Qw1——日最大用水量（按设计用水量）
Cw——水的定压比热容，kJ/（kg.℃（取4.187kJ/（kg.℃）
tend——贮水箱内水的终止温度，℃（设计参数55℃）
ti——水的初始温度，℃（设计参数15℃）
JT——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，kJ/m2（设计参数13017kJ/m2）
f——太阳能保证率，无量纲；（设计参数0.45）
ηcd——集热器年平均集热效率，无量纲；（设计参数0.5）
ηL——由于采用了定温和分时间段回水装置，管路及贮水箱热损失率可以按照0.20计算。
当地水的初始温度，根据NASA的数据及《民用建筑太阳热水系统工程技术手册》：
地区
地面水温度（℃）
地下水温度（℃）
黑龙江、吉林、内蒙古的全部，辽宁的大部分，河北、山西、陕西偏北部分，宁夏偏东部分
4
6～10
北京、天津、山东全部，河北、山西、陕西的大部分，河北北部，甘肃、宁夏、辽宁的南部，青海偏东和江苏偏北的一小部分
4
10～15
上海、浙江全部，江西、安徽、江苏大部分，福建北部，湖南、湖北东部，河南南部
5
15～20
广东、台湾全部，广西大部分，福建、云南南部
10～15
20
重庆、贵州全部，四川、云南的大部分，湖南、湖北的西部，山西和甘肃秦岭以南地区，广西偏北的一小部分
7
10～15
考虑到太阳能不足时由空气源热泵辅助系统补充，根据国家气象中心提供的《中国气象辐射资料年册》（2005），梧州纬度为23度，结合《民用建筑太阳热水系统工程技术手册》及相关设计规范，集热器若是要在冬季获得更多的能量，则安装角度应为23度-10度，若是要在夏季获得更多的能量，则安装角度应为23度+10度；本项目主要考虑夏季及过度季节获得更多能量，则集热器倾角采用30度角，以便太阳能集热器在非冬季可以获得更多的能量。
太阳能集热器30度角平面上日平均辐射量（kWh/m2/d）
一月
二月
三月
四月
五月
六月
七月
八月
九月
十月
十一月
十二月
2.92
3.01
3.35
3.8
3.91
3.91
4.05
4.18
4.34
4.33
4.16
3.98
可以基本按照初始水温的平均值为15℃设计。
用户设计温度的需求为55℃。
f为太阳保证率。
集热器和系统的综合效率按照45%计算。
因非冬季基本完全依靠太阳能，太阳能集热面积按照非采暖季日平均辐射量和环境温度较低的（3.8）设计，太阳能集热器的效率为0.5。
（三）太阳能集热器的计算
1、根据集热器面积计算公式，计算出各楼太阳能集热面积为：
如下表：
楼号
集热器生产热水（吨）Qw
所需集热器集热面积（㎡）Ac
屋顶可安放集热器面积（㎡）Ac
1#楼
12.075
174.78
134
2#楼
22
318.44
256
3#楼
10.5
151.98
126
5#楼
10.95
158.50
118
6#楼
24.15
349.56
264
8#楼
12.225
176.95
140
合计
91.9
1330.21
1038
2、太阳能集热器安装面积实际情况：
根据屋面可摆放面积及太阳能集热器尺寸，1#、2#、3#、5#、6#、8#楼屋顶太阳能集热面积能满足热水设计用量78%以上要求，设计使用辅助设备空气源热泵系统加以补充热水用量。
则该项目可采用集中供水方式，设置一套太阳能热水系统（每单元），系统型式为强制循环双水箱直接系统。
（四）太阳能集热分析论证结果
由以上分析对比可知，本项目各楼顶屋面均有较大的屋面面积摆放太阳能热水系统的各种设备，周边无高达建筑物遮挡阳光，采光条件非常充裕，且投资、运行、维护费用均使该项目利益最大化。
因此，该项目适合开发利用的可再生能源是太阳能集热系统。
对比浅层土壤源热泵、浅层地下水源热泵、地表水源、污水源热泵、太阳能集热这几种可再生能源系统中，太阳能集热属于低投资经济型，也属于该项目最佳的可再生能源应用范畴。
所以太阳能集热应用在本项目工程上时最优的方案，因此本项目拟采
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