某住宅小區幼兒園太陽能熱水系統節能分析

帥永剛

(山西六建集團有限公司設備安裝一分公司，山西太原 030001)

某住宅小區幼兒園太陽能熱水系統節能分析

帥永剛

(山西六建集團有限公司設備安裝一分公司，山西太原 030001)

對某住宅小區幼兒園的太陽能熱水供應方案進行了分析，并將該熱水供應系統與電熱水系統和燃氣熱水系統作了對比，獲得了三種熱水系統的節能量和投資效益指標，促進了該地區太陽能熱水系統的推廣應用。

幼兒園，太陽能，熱水系統，節能

1 項目基本情況

本項目總建筑面積211 915.75 m2，容積率為1.999，計容建筑面積為181 050.100 m2，其中住宅建筑面積為173 791.410 m2，配套用房(由1棟3層幼兒園和其他配套用房組成)建筑面積4 040.034 m2，沿街商業建筑面積為3 218.654 m2;不計容建筑面積30 865.650 m2，其中地下室建筑面積23 893.093 m2，架空層建筑面積6 972.557 m2。建筑首層占地面積19 377.406 m2，建筑密度21.393%，綠地面積27 477.411 m2，綠地率30.336%，道路廣場面積43 722.093 m2，住宅總戶數1 707戶，居住人口5 612人，停車位為913個，建筑最大層高為87.85 m。項目抗震設防烈度為7度;8棟28層高層住宅樓耐火等級為一級，12棟18層高層住宅和低層建筑的耐火等級為二級。

本項目配套幼兒園擬采用太陽能熱水系統進行供熱，在幼兒園建筑頂部設置太陽能熱水器，此建筑頂部面積1 100 m2，建筑屋面無遮擋，滿足太陽能熱水系統集熱器的安裝要求。

2 太陽能熱水系統供應方案

本項目在方案規劃過程中根據實際需要在配套幼兒園建筑中設置太陽能熱水系統，為幼兒園提供生活熱水。本幼兒園建筑屋面面積約1 100 m2，擬采用真空管式太陽能集熱器進行集熱，同時太陽能集熱器設置于建筑屋面還可以對屋面進行遮陽隔熱，有利于降低建筑屋面傳入室內的熱量。

2.1 太陽能熱水供熱量分析

本項目擬在幼兒園建筑樓頂設置太陽能+輔助電加熱熱水供應系統，為幼兒園用戶提供生活熱水。根據熱水需求，其太陽能熱水系統集熱器安裝面積設計為200 m2，本地區太陽能真空集熱管可產生60℃的熱水100 kg/(m2·d)［1］，太陽能利用天數以200 d計，則該系統年產熱水量為:

其中，G為年熱水產量，t/年;A為集熱器面積，m2;d為太陽能利用天，d;qm為單位面積集熱能力，以100 kg/(m2·d)計算。

太陽能集熱器按進水溫度tin=20℃，集熱器出水溫度tout= 60℃進行計算，則該幼兒園采用太陽能熱水系統年供熱量為:

其中，Q為熱水系統年供熱量，kJ/年;cp為水的比熱，取4.2 kJ/(kg·℃)。

太陽能電輔助加熱器的年使用系數取φ=25%，則依靠太陽能集熱(不開啟電加熱)該系統每年供熱量為:

其中，Qsolar為太陽能集熱器年供熱量(不開啟電加熱)，kJ/年。

2.2 熱水供應方案比較分析

本文將太陽能熱水供應系統與原來準備設置的電熱水器和燃氣熱水器的熱水供應方案進行比較，可以獲得三種不同熱水供應方案下的技術經濟性評價指標。

采用太陽能熱水系統與電加熱系統相比可節約的年耗電量:

其中，Gpower為年節電量，kWh/年;qpower=3 600 kJ/kWh; ηpower為電熱水器加熱效率，取98%。

假設本項目熱水全部采用燃氣熱水器進行加熱，取本地區燃氣的熱值qgas=35 280 kJ/Nm3［4］進行計算，則每年需要消耗的燃氣量計算如下:

其中，Qgas為年燃氣消耗量，Nm3/年;ηgas為燃氣熱水器的效率，取95%［2］。

上述三種熱水供應方式的節能量計算結果見表1。

表1 熱水供應方式的節能量計算

2.3 節能效益分析

上述三種熱水供應方式的經濟指標計算分析見表2。

表2 三種熱水供應方式的經濟指標分析

3 結語

本文主要結論如下:1)在本項目幼兒園采用太陽能熱水供應系統進行熱水供應年節約電量、天然氣量分別為142 857.2 kWh/年和15 037.6 Nm3/年;2)本項目采用太陽能熱水系統可產生的年節能效益分別為8.29萬元和5.26萬元;3)太陽能熱水供應系統的價格以100元/m2計算，則太陽能熱水系統總投資為20.0萬元，與電熱水器和燃氣熱水器相比可在2.4年～3.8年內回收投資(未計算電熱水器和燃氣熱水器的投資成本)。

［1］楊晚生.綠色建筑應用技術［M］.北京:化學工業出版社，2011.

［2］艾效逸，傅忠誠，詹淑慧.燃氣熱水器的理論效率及其計算［J］.煤氣與熱力，2007，27(3):30-35.

［3］陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調［M］.北京:中國建筑工業出版社，2006.

［4］章熙民.傳熱學［M］.第5版.北京:中國建筑工業出版社，2009.

On energy-saving analysis of solar energy hot-water system of kindergarten in some residential complex

Shuai Yonggang
(Equipment Installation Branch，Shanxi No.6 Construction Group Co.，Ltd，Taiyuan 030001，China)

The paper analyzes the solar-energy hot-water supply scheme of the kindergarten of some residential complex，compares the hot-water supply system with the electric hot-water system and the gas hot-water system，concludes the energy-saving amounts and investment benefits of the three hot-water system，so as to enhance the application of the solar-energy hot-water system.

kindergarten，solar energy，hot-water system，energy-saving

TU201.5

:A

1009-6825(2016)36-0197-02

2016-10-15

帥永剛(1978-)，男，工程師