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天津万科锦庐园(一期) 太阳能热力系统设计及性能测试

分类:技术支持 标签: 2016年11月19日 下午 9:47

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0前言
随着我国太阳能热利用行业的发展以及太阳能热利用技术水平的不断提高,太阳能与建筑相结合越来越引起人们的关注和重视。太阳能热利用在多层建筑上应用技术已经比较成熟,而在小高层或高层建筑上的应用还处在一个发展与探索的阶段。现就天津万科庐园(一期)太阳能热力系统所采用的方案和性能测试作简单介绍。
1 项目概况
万科庐园(一期)位于天津市滨海新区生态城中新大道以南、和风路以东、和韵路以北,建筑分1层地下室和12栋地上建筑,其中3栋高层住宅,9栋多层住宅。太阳能热力供应系统采用集中集热-分户供热方式供应热水,系统为太阳能集热器集中加热、板式换热器交换热量后提供热量至各分户贮热水箱二次加热蓄热热水系统,热水系统的流程为:太阳能集热板→屋顶板式换热器→用户贮热水箱→用户使用。太阳能热力系统供热不足时,由贮热水箱内置电辅助加热器辅助加热。
2 设计水量
万科庐园设计总户数411户,户均生活用水量60L/d,项目生活热水总需求量24.66t/d。以多层12号楼为例(三拼,五层,30户),高层以2号楼为例(18层,67户)。
3 天津市气象参数
天津市地处中纬度,按照太阳能丰富程度,天津市属第二类地区,太阳辐射比较丰富。通过分析近30a来天津市的太阳总辐射特征,得出天津市属于太阳能资源丰富区,年太阳能总辐射为5966MJ/m2,一般情况下,可利用的太阳辐射天数为199d,占全年的54.5%,可利用的太阳辐射占总辐射的65%,可利用率较高的是春季和秋季,一天当中下午太阳辐射最充足。天津市年平均室外温度:12.2℃;倾角等于当地纬度,倾斜面的年平均太阳辐照量JT=16.345MJ/(m2•d);年平均每日的日照小时数S=7.1h。
4 热水设计参数
4.1太阳能集热器年平均集热效率
依据国家太阳能热水器质量监督检验中心(北京)出具的平板型太阳能集热器国太质检(委)字(2010)第TJ012号检测报告(见图1):
集热器瞬时效率曲线方程式为:



带入计算公式(2)得:12号楼Ac=34.4m2;2号楼Ac=76.8m2。万科庐园项目与以往的集中集热-分户供热太阳能热力系统的不同之处在于:庐园项目没有设置集中储热水箱,太阳能集热器收集的热量由板式换热器来传递。这样设计主
要考虑两个方面的因素:
1.万科庐园建筑屋顶均为坡屋面造型,造成太阳能集热器布置凌乱,太阳能集热器的防冻措施无法采用落水防冻,只能选择防冻液防冻,而防冻液介质不宜参与户内循环系统的换热,因此采用板式换热器可靠地分离两种循环介质,同时保证系统效率。
2.以往的集中集热-分户供热太阳能热力系统大部分

采用储热水箱储存热量,系统循环采用温差与定温循环相结合的方式,这样做既保证了系统的换热效率,又节省了运行成本。但是同时造成系统热损失较大,采用板式换热器系统换热为“即有即换”,即系统为完全的温差换热方式,可有效降低系统热损失。间接加热系统的太阳能集热器面积仍然依据GB50364-2005中间接系统的计算公式计算:




5 太阳能热力系统集热性能测试
目前,太阳能热力系统在建筑中规模化应用虽在逐渐增加,但是对系统运行性能的测试与评价很少。由于系统的实际运行性能与理论设计情况之间难免会有偏差,这就需要对太阳能热力系统的长期运行性能进行测试,了解系统的实际运行特点,为太阳能热力系统的改进提供参考,提高其实际运行效果。测试目的:鉴于万科庐园和其他集中集热-分户供热系统的不同,测试的主要目的为检验系统的有效得热量,并且与其他系统结果进行对比。由于时间原因仅对万科庐园(一期)太阳能热力系统的运行性能进行了一个月监测,测试得到的2号楼测试数据见表1。
2号楼太阳能热力系统水箱温度测试数据见表2。


从测试数据可以看出,测试期间首层平均温升5.62℃,8层平均温升5.21℃,17层平均温升5.66℃,顶层最高,中间层最低,但是温差均未超过1%,因此可以认为不同层用户热力是平衡的。通过近1个月的测试,我们可以得到3个结论:
1.该系统即使在雨天或雪天也能保证系统效率维持在30%。在北方季节变化差异较大的地区,维持良好的集热效率是至关重要的。
2.板式换热器替代储热水箱方案,对比以往系统效率并没有下降,在气象条件不好的时候还有所提升。
3.在保证使用功能的同时,对于集中集热-分户供热系统解决高层和超高层住宅使用集中式太阳能热力系统,板式换热器方案可以采用更有效的防冻液防冻方式,从而使系统更加适应于各个地域。
(作者:颜凯:。1969年12月3日生,大学本科,工程师,太阳能研究所集团有限公司天津办事处经理)
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