襄阳“白云人家”太阳能热水工程项目简析

广东万和电气有限公司 ■ 夏道明

1 工程概况

“白云人家”社区项目是襄阳尹集城乡一体化建设第一个开工的新型农村社区，选址位于中华紫薇园以北、305省道以东，距尹集中心城区2 km。白云人家社区规划占地约13.3万m2，建筑风格以简约现代欧式为主，总建筑面积达10.5万m2，183栋户型面积为180 m2的三层小楼，将安置该村6个组，共496户1 755人，社区建设有民居、公共服务中心、文化广场、幼儿园等。该项目为新型农村社区建设样板。依据以上特点，最终确认安装太阳能集热器总面积为439.2 m2。

2 系统解决方案

襄阳尹集乡地处东经 112°00′，北纬 31°54′，年平均日照1 987 h，年平均太阳能辐照量4 210.95 MJ/(m2·a)，太阳能集热器采光面上年平均日太阳辐照量11 540 kJ/(m2·a)，太阳能保证率可达65%。

设计每户采用一台水箱容量150 L平板斜屋面式太阳能系统来提供生活热水，系统采用强制循环。强制循环系统是指在集热器和储热水箱之间设有一个循环水泵相连接，以循环水泵为动力，将储热水箱的水强制通过集热器来获取热量，再回到储热水箱，不断循环提高水温，满足热水用水要求。强制循环系统由平板集热器、支架、储热水箱、集热管道、循环水泵、控制器组成。

2.1 方案示意图

方案示意图如图2所示。

2.2 系统运行原理说明

2.2.1 集热循环

当T1-T2≥设定温度时，循环水泵启动，将太阳能集热器吸收的热量置换至储热水箱中的水，使水箱中的水升温；当储热水箱温度T2达到用户设定的用水温度时，循环水泵停止，集热循环完成。

2.2.2 预约加热循环

在设定的时间点，测得储热水箱水温T2低于设定温度时，电热启动进行加热，使储热水箱中的水升温，达到用户设定的用水温度时停止。

2.2.3 智能加热循环

在设定时间段内，检测储热水箱水温T2低于设定温度时，电热启动进行加热，使储热水箱中的水升温，达到用户设定的用水温度时停止。

2.2.4 防冻循环

在冬季阴雨天，测得集热器下部温度T3低于2 ℃时，循环水泵启动，将储热水箱中的热水循环到太阳能集热循环系统中。

3 产品配置

3.1 平板型太阳能集热器规格参数

集热器流道采用紫铜管(厚0.6 mm)，耐腐蚀、能承压；边框采用厚壁铝合金型材成型；密封材料采用耐候性强的三元乙丙橡胶材料；保温棉材料为玻璃棉；吸热板材质为铝板(厚0.3 mm)，吸收涂层工艺为镀黑铬；集热器盖板类型为钢化玻璃(厚4.0 mm)；集热器背板材料为镀锌板。

表1 平板型太阳能集热器规格参数

3.2 承压储热水箱规格参数

储热水箱采用优质合金钢板内衬进口高密度特殊硅化物经高温熔炼形成的“蓝金刚”内胆，内含抗结垢覆层，另加阳极镁棒，防腐耐用；采用高密度聚氨酯整体发泡工艺，国际先进的气体保护焊接技术、湿搪工艺，保证了产品高品质。

表2 承压储热水箱规格参数

四 系统安装技术方案

系统安装技术方案示意图如图3所示。

5 节约能量计算

5.1 集热系统得热量

太阳能集热系统每天提供的热量QZ计算式为：式中：A为轮廓采光面积；JT为太阳能集热器总面积上年平均日辐照量；ηcd为太阳能集热器年平均集热效率，根据检测报告和实验数据为55%；ηL为管道和水箱热损失，根据实验数据取10%。

将A=2.2 m2，JT=11 540 kJ/(m2·d)代入式 (1)，可得QZ=12 567.1 kJ。

5.2 全年常规能源替代量

各种锅炉效率见表3。由表3可知，该系统太阳能集热面积相对常规燃煤系统每年可节约260.8 kg标准煤、138.8 kg燃油、151.9 N·m3燃气、1 341.2 kWh电。

表3 各种锅炉效率

5.3 CO2、SO2、粉尘减排量

5.3.1 CO2减排量QCO2

式中：2.47为标准煤的CO2排放因子，无量纲；Qbm为标准煤节约量，kg/a。

5.3.2 SO2减排量QSO2

5.3.3 粉尘减排量Qfc

该系统太阳能集热器每年减排CO2644.176 kg、SO25.216 kg、粉尘 2.608 kg。

6 结论

该系统安装于屋顶不占用室内空间，与建筑完美结合、性能稳定、安全可靠、承压顶水，用水舒适。该项目于2013年5月建成后，平板太阳能集热器总面积为439.2 m2，可满足居民热水需求，同时具有可观的环保效益和经济效益，每年可节省标准煤47 726.4 kg，减排CO2117 884.2 kg，其可观的环保效益助推了国家节能减排政策的实行，对政府建设新型农村社区提供了参考。

[1] 郑瑞澄. 民用建筑太阳能热水系统工程技术手册(第二版)[M] . 北京: 化学工业出版社, 2011.