北京清華陽光能源開發有限公司/張理靜

1設計理念

使建筑能夠融入周圍的景觀環境中，通過對大空間的逐層控制，從而達到線性空間序列的變化體驗，為小區居民創造出良好的小區人文環境。總體規劃傳承對稱穩重均衡的布局原則，充分考慮建筑與景觀相結合。

2項目概況

小區占地10.8萬m²，總建筑面積16.5萬m²，綠化率達65%的法式生活居住地。項目分為兩期，一期為高檔住宅，二期為酒店式公寓和5A 級寫字樓以及大型餐飲娛樂等公建配套，是一個集健身、休閑、居住、度假為一體的巴厘島風情社區。

該小區本著低碳環保的綠色生態理念，小區7棟建筑共15個單元全部采用太陽能全年提供24小時生活熱水和分時段洗浴熱水。每戶設計水量120L，總水量79.68噸，采用清華陽光橫式聯集器224組，集熱面積1568平米，平均每噸水集熱面積19.86平米（標準配置為14平米/ 噸），實際產出的熱水量為設計值的1.4倍，能極大地補償陰雨天等沒太陽情況下的熱水使用量。

項目采用太陽能提供生活熱水，使用橫式聯集器集中集熱集中供熱熱水系統。小區1#樓~7#樓每個單元配置設計、設備供應、施工安裝。1#樓~7#樓配置情況如表1所示。

3系統概況

太陽能系統用于提供生活熱水，該小區總熱水用水量為79.68t，熱水溫度為45℃～55℃，采用清華陽光SLL4715/56型集熱器每塊集熱器集熱面積為4m²。系統配備304－2B內膽不銹鋼水箱，用于儲存太陽能一次熱水，太陽能系統采用定溫出水與溫差循環工作方式對水箱中的水進行加熱。水箱中的一次熱水通過變頻泵主管路循環，各用戶分別減壓到合適壓力后（壓力在1公斤左右不用減壓）送入室內，實現熱水即開即熱，系統水溫達不到設定溫度時系統自動開啟電輔助加熱，加熱至設定溫度時自動停止。

3.1供水方式

一次熱水系統采用自動增壓供水系統。戶內熱水為分戶減壓后并熱水表計量直接供水。

4數據計算

太陽能集熱面積計算：根據國家現行標準《太陽熱水系統設計、安裝及工程驗收技術規范》GB/T18713-2002中的計算公式，計算過程如下：

4.1一次側集熱面積計算公式（以1000L 公斤終端用水為例）

4.2初步計算結果

經計算得出，太陽能系統的理論集熱面積為13.5m²；即每噸用戶終端的熱水需要13.5m²集熱面積提供熱量。
根據上表得出，玫瑰園需要集熱面積共計1200m²集熱面積，共計SLL 集熱器150塊。

集熱器基礎采用混凝土基礎制成（甲方預留），混凝土含預埋件，預埋鐵上螺栓連接貫穿的國標槽鋼，槽鋼上連接無焊縫的國標熱鍍鋅角鋼支架。

5儲熱水箱容積與材質

5.1計算原則

一般來說，對應于每平方米太陽集熱器采光面積，需要的貯熱水箱容積為40~100L，通常情況下，推薦采用的比例關系通常為每平方米太陽集熱器采光面積對應75L貯熱水箱容積。對于集中儲熱分戶供熱系統，實際需要水箱容量較小，水箱容積計算：

水箱容積按下式計算：

5.2 水箱容量如表2所示

5.3儲熱水箱材質

水箱內膽SUS304不銹鋼集成，厚度1.0mm以上制成，水箱外殼采用0.4mm鍍鋁鋅板組裝模塊，內膽與外殼之前有保溫層，保溫材質為聚氨酯發泡，厚度為80mm。

5.3.1分戶減壓配置

根據設計院水專業設計供水管路達到用水要求，此項可由總包完成，屋面預留供水、回水管。

6系統運行原理

6.1運行原理概述

屋面布置太陽能集熱器陣列，設備間放置保溫水箱，保溫水箱內為一次水，加熱后用于加熱用戶端水箱。
太陽能系統運行采用溫差循環（強制循環）與定溫出水的工作方式，不斷加熱太陽能水箱中的水，當太陽能水箱需要補水時，系統啟動電磁閥進行補水，將水補充到設定水位時停止。

系統一次水循環方式采用自動增壓供水泵進行加壓循環。

用戶需加裝減壓閥，用于控制供入不同樓層的水壓。

6.2 太陽能系統運行原理流程（參照運行原理圖）

1. 太陽能系統采用定時補水方式，打開E2自動補水，補充完畢后系統自動關閉補水電磁閥E2。太陽升起后，對集熱器進行加熱。當T1大于水箱實際水溫7℃(可調)時打開水泵P1a，對儲熱水箱內水循環加熱，進行溫差循環，當T1小于水箱實際水溫水溫3℃時停止，此過程為溫差循環（又稱強制循環）；水箱不滿并且水箱溫度滿足要求時，當集熱器溫度到達設定溫度時，電磁閥E1 打開，用自來水將集熱器中的熱水頂回到水箱，當集熱器水溫低于設定溫度時，電磁閥E1停止。此種方式一直將水箱中的水補滿為止，此控制過程為定溫出水（又稱直流系統）。

2. 當集熱器底部的溫度傳感器T2低于5℃時，啟動循環水泵，進行防凍循環，同時啟動電伴熱帶，保證管道防凍安全。

3. 系統一次循環供水采用自動增壓裝置。

4. 單戶減壓加裝熱水表后供入用戶室內。

6.3運行原理圖（如圖1 所示）

7效益分析

太陽能、熱泵的有效結合，優勢互補，再加上全智能化控制系統，實現了零能耗+ 低能耗無污染的運行方式，太陽能+ 熱泵做為一種環保節能制熱方式，綜合節能率可達85%以上，符合節能減排的大政策，為用戶創造了舒適的生活環境，系統值得進一步研究和推廣。

按照世界氣象組織提供的太陽常數為1367W/m²測算，每平方米太陽能集熱器年可節約標煤150kg~80kg，相當于450~500kW·h。同時，減排二氧化碳300kg，二氧化硫2kg，二氧化氮2kg，粉塵3kg。按目前我國環保治理費標準計算，每平方米太陽能集熱器產生熱水每年的環境效益為75 元，太陽能熱水器10年壽命期的總效益為750 元。每生產1m3熱水耗能70kg標煤，而太陽能熱水在10年壽命期內節能1500kg標煤以上，能源轉換率高達95.5%。

依照上述計算壽光玫瑰園小區玫瑰園采用太陽能熱水+地源熱泵輔助熱水系統，全年能節約用電約16萬kW·h，減少二氧化碳、各類有害氣體及粉塵排放約112t。玫瑰園1568m²集熱面積按照10年壽命計算，壽命期內能產生總效益117.6 萬元。

8結語

該小區在冬季太陽輻照量不足的情況下與地源熱泵結合，這套系統中太陽能采用熱水專用集熱器，集熱效率高，系統能穩定性強。輔助能源為熱泵機組（水/ 地源熱泵機組、低溫空氣源熱泵機組），它彌補了太陽能的間歇性和隨季節變化帶來的不穩定性。