太陽能配合其他新能源在四合院的綜合利用(共16頁)

1、太陽能配合(pih)其他新能源在四合院的綜合利用(znghlyng)一、項目(xingm)概況隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人口的有計劃增長，能源需求量日益增加，太陽能這種可再生清潔能源的開發(fā)有著重要的意義。太陽能作為最有發(fā)展?jié)摿Φ男履茉矗且环N取之不盡、用之不竭的自然能源，太陽能資源豐富，對環(huán)境無任何污染，是滿足可持續(xù)發(fā)展需求的理想能源之一。目前太陽能的廣泛利用，可以說是一種永續(xù)利用、對環(huán)境影響極小的能源，不論是現(xiàn)在或是未來，開發(fā)利用太陽能資源，完全可以減少對化石能源的依賴以致達(dá)到替代部分化石燃料的目標(biāo)，這對開發(fā)區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善環(huán)境和滿足人民生活用電要求，將會起到重要的作用，因此國家近些年來也相繼

2、出臺相關(guān)的政策法律對。我國擁有較為豐富的太陽能資源亟待開發(fā)，氣候多晴天，日照時數(shù)長，是太陽能豐富的地區(qū)。為了響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，積極采用清潔能源，在地區(qū)擬修建新的節(jié)能型四合院。四合院節(jié)能示范工程地處，地理位置約位于東經(jīng)11233，北緯3754；夏季氣溫可高達(dá)30左右，冬季氣溫可低到15左右；年平均太陽輻照度約為15.5MJ/，具有較好的太陽能資源；并且夏季和冬季又分別有空調(diào)和采暖的需求。四合院節(jié)能示范工程的占地面積500，建筑面積為400. 二、設(shè)計理念本四合院擬充分利用建筑有效的太陽能采光面積，根據(jù)建筑實際使用功能和能量消耗具體情況，采用先進(jìn)的太陽能光熱技術(shù)和光伏技術(shù)，為用戶提供采暖、空

3、調(diào)、生活熱水，部分生活用電等。通過太陽能綜合利用，最大限度減少建筑對常規(guī)能源的依賴，降低日常能耗和住戶的日常費用的支出，同時減少使用常規(guī)能源所帶來的環(huán)境污染等問題，可謂一舉多得。1.利用太陽能空調(diào)系統(tǒng)為房間解決夏天空調(diào)，冬天采暖。在陰雨天氣或太陽能輻照不能滿足空調(diào)與采暖需要時，需要利用燃?xì)忮仩t提供輔助能量。2.利用太陽能空氣集熱器作為輔助，冬季采暖和夏季室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)。3屋頂(w dn)安裝(nzhung)并網(wǎng)(bn wn)或者獨立發(fā)電的光伏系統(tǒng)為用戶提供部分生活用電。四合院總體結(jié)構(gòu)北房設(shè)計為斜屋頂，屋頂面積90m2，設(shè)計為屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)，安裝太陽能光伏組件，裝機(jī)容量為5kW，為用戶提供部分生

4、活用電；同時安裝20 m2太陽能空氣集熱器。東房設(shè)計為平屋頂，屋頂面價不少于61 m2；西房設(shè)計為平屋頂，屋頂面價不少于67 m2，主要用來放置熱管式太陽能集熱器，其中西房的一個房間作為設(shè)備間，放置太陽能空調(diào)和光伏系統(tǒng)的其他設(shè)備。南房北側(cè)設(shè)計為平屋頂，面積不少于50 m2，用來放置太真空管陽能集熱器或者太陽能空氣集熱器；另外南墻外側(cè)若無遮擋，可以立式安裝太陽能空氣集熱器。每個房間內(nèi)的頂部安裝風(fēng)機(jī)盤管。四.擬采用(ciyng)各項技術(shù)介紹4.1太陽能采暖(cinun)、空調(diào)(kn dio)技術(shù)4.1.1太陽能空調(diào)與采暖系統(tǒng)原理太陽能空調(diào)是利用太陽能集熱器產(chǎn)生溫度為90左右的熱水，驅(qū)動溴化鋰制冷機(jī)

5、，然后由制冷機(jī)產(chǎn)生8左右的冷水，低溫冷水通過風(fēng)機(jī)盤管向房間提供冷風(fēng)；太陽能采暖，利用太陽能集熱器產(chǎn)生溫度為50左右的熱水，直接通過風(fēng)機(jī)盤管向房間提供熱風(fēng)。陰雨天氣或太陽能輻照不能滿足空調(diào)與采暖需要時，使用輔助燃?xì)饧訜徨仩t。如圖所示。冷卻塔集熱器熱水箱冷水箱燃?xì)鉅t制冷機(jī)風(fēng)機(jī)盤管 太陽能空調(diào)與采暖系統(tǒng)原理圖4.1.2 設(shè)計要求和設(shè)計參數(shù)1）設(shè)計要求采用太陽能空調(diào)系統(tǒng)供冷、采暖，要求冬季室內(nèi)溫度不低于18，夏季溫度不高于 26，春秋過渡季節(jié)提供生活用熱水。2）主要(zhyo)設(shè)計參數(shù)1）太陽能集熱器：采用(ciyng)熱管式真空管；集熱器采光(cigung)面積：100； 2）供冷負(fù)荷 100W/m

6、2,供熱負(fù)荷60W/m23）制冷、采暖功率：40 kW4）熱水供應(yīng)能力：非空調(diào)采暖季節(jié)，每天提供生活用熱水不少于1噸。5）空調(diào)、采暖面積：4006）太陽集熱器工作溫度：80-957）太陽集熱器平均效率：40%8）太陽能保證率：全年平均55%（僅僅指白天使用，每天運行6個小時的太陽能保證率）9）供熱供冷時間：24小時4.1.3技術(shù)方案 太陽能吸收式空調(diào)及供熱系統(tǒng)的總體要求是夏季提供空調(diào)、冬季提供采暖和春秋過渡季節(jié)提供生活用熱水。根據(jù)上述技術(shù)要求，設(shè)計、選取了太陽集熱元件、智能型直燃和熱水雙效吸收式溴化鋰制冷機(jī)組、儲熱水箱、生活熱水換熱器、循環(huán)水泵、冷卻塔、風(fēng)機(jī)盤管和自動控制方案。本系統(tǒng)主要由熱管

7、式真空管集熱器(或直流式真空管集熱器)陣列、智能型直燃和熱水雙效吸收式溴化鋰制冷機(jī)組、儲熱水箱、生活熱水換熱器、循環(huán)水泵、冷卻塔、風(fēng)機(jī)盤管和自動控制系統(tǒng)等幾大部分組成；每個循環(huán)泵組均采取雙泵配置，一備一用，以確保系統(tǒng)可靠運行。本太陽能采暖空調(diào)管系原理見下圖： 系統(tǒng)(xtng)可以分為集熱蓄熱循環(huán)系統(tǒng)、采暖(cinun)循環(huán)系統(tǒng)、制冷空調(diào)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。以下(yxi)系統(tǒng)的分別介紹。1）集熱蓄熱循環(huán)系統(tǒng)集熱蓄熱系統(tǒng)由太陽集熱器，儲熱水箱，洗浴換熱器、輔助加熱設(shè)備以及循環(huán)泵組組成。太陽集熱器采用由北京市太陽能研究所集團(tuán)有限公司研制的熱管式真空管作為集熱元件，具有熱效率高、耐冰凍、啟動快、保溫好、承

8、壓高、耐熱沖擊、運行可靠、維修方便等諸多優(yōu)點，是組成高性能太陽能綜合熱利用系統(tǒng)的重要部件。（1）太陽能集熱器的性能參數(shù)：熱管真空管性能參數(shù)型號SEIDO1熱管銅水重力熱管尺寸1002000（）吸熱翅片鋁板重量4.6KG涂層AL-N-AL磁控濺射玻璃管高硼硅玻璃3.3抗冰雹能力35（15m高自由落下）集熱器性能參數(shù)型號C1-SD116集熱器最高工作溫度240熱管數(shù)量16最低工作環(huán)境溫度-45外形尺寸10652127175（）額定工作壓力0.6MPa總面積4.31測試壓力1.0MPa每組重量100KG（含水）聯(lián)集箱鋁型材外殼，整體發(fā)泡存液量0.76L安裝傾角15-90工作溫度70120安裝配件鋁型

9、材支架、底座（2）工作(gngzu)原理：太陽光透過(tu u)采用(ciyng)硼硅材料透射率大于0.95的玻璃管，照射在變面為磁控濺射AL-N-AL選擇性吸收涂層，吸收比大于0.92，發(fā)射率小于0.05的吸熱板上，高吸收率的太陽選擇性吸收膜將太陽輻射能轉(zhuǎn)化為熱能。吸熱板吸收的熱量迅速將熱管內(nèi)少量工質(zhì)汽化，為保證汽化的工質(zhì)迅速上升到冷凝端，真空管工作時與地面的傾角應(yīng)大于10度，被汽化的工質(zhì)上升到熱管冷凝端向被加熱的工質(zhì)（水或空氣）放出汽化潛熱后，冷凝成液體，在重力作用下流回?zé)峁苷舭l(fā)端。每支熱管真空管的冷凝端通過導(dǎo)熱塊導(dǎo)熱，真空管的冷凝端與導(dǎo)熱塊是鋼性連接。導(dǎo)熱塊固定在集管上。被加熱的工質(zhì)（水

10、）經(jīng)過集管時，將熱量帶走。熱管真空管就是利用熱管內(nèi)少量工質(zhì)的汽液相變循環(huán)過程，連續(xù)地將吸收的太陽輻射能傳遞到冷凝端加熱工質(zhì)。熱管式真空管的外形尺寸為1002000mm，它主要由熱管、吸熱體、玻璃管、金屬端蓋和消氣劑等部件組成，如下圖所示。（3）熱管式真空管的十大優(yōu)點(yudin)：、熱管傳熱，根本上避免(bmin)了平板集熱器及全玻璃(b l)真空管因結(jié)水垢而引起水道堵塞不能運行的問題。、特殊防凍技術(shù)，即使在50的嚴(yán)寒條件下，仍能正常工作而無凍壞之憂。、熱管真空管熱容小、啟動快，在陽光下兩分鐘即可啟動輸出熱量。、在天氣陰晴多變的情況下，比其他熱水器產(chǎn)生更多的熱水。、高性能選擇性涂層及真空保溫技

11、術(shù)，保證在多云天氣及相對濕度大的地方仍有較高的熱效率。、冬天熱性能尤為突出。、集熱板封裝于真空玻璃管內(nèi)，即使在潮濕地區(qū)，也不受腐蝕，使用壽命長。、因連接成的大面積集熱系統(tǒng)可承受泵循環(huán)的壓力而在公用熱水系統(tǒng)推廣中獨具優(yōu)勢。、易于固定、風(fēng)阻小、可抗臺風(fēng)。、無論用于大容水量的家用太陽能熱水器，還是大面積熱水系統(tǒng)工程，安裝簡單、運行可靠。（4）熱管真空管集熱器的工作原理：熱管式真空管集熱器由真空管、集管和保溫盒等部件組成，如下圖所示。熱管式真空管內(nèi)不走水(zu shu)，加熱系統(tǒng)與循環(huán)系統(tǒng)獨立分隔，整個系統(tǒng)全部為金屬連接，運行穩(wěn)定可靠。熱管真空管集熱器是由8支或者(huzh)16支熱管真空管組成，每支

12、熱管真空管的如熱管真空管的工作原理(yunl)所述。真空管的冷凝端與導(dǎo)熱塊是鋼性連接。被加熱工質(zhì)不流經(jīng)真空管，因此真空管的安裝十分簡單，而且管子不與介質(zhì)發(fā)生干擾，即便真空管發(fā)生損壞，太陽能集熱器的工作并不因此而中斷，在保溫盒內(nèi)填充了保溫材料，有效地減少了運行過程中的熱量損失。（5）熱管真空管集熱器的性能特點及應(yīng)用：熱管真空管太陽能熱水系統(tǒng)是目前國內(nèi)外最先進(jìn)的太陽能產(chǎn)品，是今后國內(nèi)外趨于流行的太陽能產(chǎn)品。它具有全年使用，熱性能好，熱效率高，工作溫度高，承壓能力強(qiáng)，熱吸收率高，熱容小，啟動快，防寒、防凍、防冰雹，管內(nèi)不走水、不結(jié)垢，安裝維修方便，安全可靠，使用壽命長等諸多優(yōu)點。由熱管真空管集熱器組

13、成的太陽能熱水系統(tǒng)目前在國內(nèi)外已逐漸形成市場，近幾年我公司在全國各地總共安裝了幾十萬平米的熱管真空管太陽能熱水系統(tǒng)工程，而且所安裝的太陽能系統(tǒng)全部達(dá)到了預(yù)期設(shè)計要求和用戶的使用要求。但是，熱管真空管太陽能集熱器由于技術(shù)含量高、制造工藝復(fù)雜、原材料成本高，目前情況下其成本價格較昂貴，對用戶投資太陽能來說，一次性投入的資金較多，造價較高；但安裝熱管真空管太陽能熱水系統(tǒng)是目前最流行的、最先進(jìn)的、一步到位、一勞永逸的太陽能系統(tǒng)，其壽命可達(dá)15年以上。國內(nèi)外大量的工程實例證明，熱管式真空管最適合應(yīng)用于有大水量、高溫?zé)崴蚱渌橘|(zhì)需求的工程用戶。本系統(tǒng)(xtng)的太陽集熱器陣列(zhn li)由500余

14、支熱管式真空管或直流式真空管組成(z chn)，總采光面積100m2，布置為幾個陣列并聯(lián)安裝在屋頂平臺上；每個子陣列又由集熱器串聯(lián)而成；既減小了系統(tǒng)的流動阻力，又方便了集熱器的日常維護(hù)。集熱器安裝支架與屋頂同時設(shè)計施工，確保了與建筑結(jié)構(gòu)一體化以及牢固性和防水性。為了保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，減小負(fù)荷因為太陽輻照變化而產(chǎn)生變化的影響，設(shè)置了的儲熱水箱。當(dāng)有太陽輻照時，啟動循環(huán)泵組，用太陽能集熱器對儲熱水箱的水進(jìn)行循環(huán)加熱；當(dāng)循環(huán)泵組停止運行時，太陽集熱器內(nèi)的水自動流回儲熱水箱，從而可以避免管路冬季凍壞的危險。當(dāng)太陽輻照不足或儲熱水箱的水溫低于設(shè)定值時，啟動輔助燃?xì)庀到y(tǒng)對儲熱水箱的水進(jìn)行加熱。儲熱水箱

15、儲蓄的熱水作為采暖、空調(diào)的熱源。 儲熱水箱還設(shè)有水水換熱器組，通過換熱可提供生活熱水。2）采暖循環(huán)系統(tǒng)采暖循環(huán)系統(tǒng)由儲熱水箱，循環(huán)泵組，風(fēng)機(jī)盤管組以及相關(guān)閥門組成。供熱季節(jié)啟動循環(huán)泵組，抽取儲熱水箱內(nèi)的熱水，泵往風(fēng)機(jī)盤管組，供各個房間采暖后返回儲熱水箱；完成采暖循環(huán)。3）制冷空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)制冷、及空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)由儲熱水箱，智能型直燃和熱水雙效吸收式溴化鋰制冷機(jī)組，冷卻塔，循環(huán)泵組，風(fēng)機(jī)盤管組以及相關(guān)閥門組成。供冷季節(jié)聯(lián)通制冷空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)，啟動循環(huán)泵，抽取儲熱水箱內(nèi)的熱水進(jìn)入溴化鋰吸收式制冷機(jī)作為其工作運行的熱源，再被泵回儲熱水箱，完成向制冷機(jī)供熱的循環(huán)； 啟動循環(huán)泵組完成溴化鋰吸收式制冷機(jī)與冷卻塔

16、之間的散熱循環(huán)；啟動循環(huán)泵組，抽取(chu q)盤管內(nèi)的水進(jìn)入(jnr)溴化鋰吸收式制冷機(jī)進(jìn)行(jnxng)制冷，再被泵回盤管，完成制冷蓄冷的循環(huán)；啟動循環(huán)泵組泵往風(fēng)機(jī)盤管組，供各個房間空調(diào)后返回制冷機(jī)；完成空調(diào)循環(huán)。 4）控制系統(tǒng)采用了PLC遠(yuǎn)程自動控制和手動控制兩套控制系統(tǒng)。平時以自動控制為主，用計算機(jī)自動采集各循環(huán)系統(tǒng)的溫度、流量等數(shù)據(jù)，按輸入的控制程序?qū)ο嚓P(guān)的泵組、設(shè)備自動進(jìn)行起停控制，以及對各系統(tǒng)運行按需要進(jìn)行自動切換；并將運行的詳細(xì)情況在大型顯示屏上進(jìn)行實時動態(tài)顯示哪些系統(tǒng)在運行，運行參數(shù)為多少，等等；一目了然，極大地方便了對系統(tǒng)運行的管理。手動控制是自動控制的必要補(bǔ)充，以確保系統(tǒng)

17、運行的可靠、安全以及可控。5）系統(tǒng)造價為 80萬4.2空氣集熱器技術(shù)1）設(shè)計要求：空氣集熱系統(tǒng)用于主動式的太陽能冬季采暖和夏季室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)，以強(qiáng)化被動式太陽房的采暖和室內(nèi)空氣調(diào)節(jié)的作用。2）太陽能空氣集熱采暖部分原理及設(shè)計方案：太陽能空氣集熱器是一種利用空氣為熱媒的太陽能加熱裝置可廣泛地應(yīng)用了太陽能采暖、通風(fēng)、除濕等領(lǐng)域。太陽能空氣集熱器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，制作及維修成本低，無腐蝕防凍等問題，在與建筑結(jié)合方面具有一定的優(yōu)勢?？諝饧療崞靼惭b在南立面或屋頂上，在夏季能減少集熱器吸收太陽輻射，避免過熱問題題，同時遮擋部分墻面，降低建筑物吸收的太陽輻射：在冬季對建筑有一定的保溫采暖作用，在風(fēng)機(jī)運行的情

18、況下，墻面損失的熱量被空氣集熱器再次吸收，經(jīng)循環(huán)重新回到室內(nèi)，為房間供暖。 冬季(dngj)采暖模式 夏季通風(fēng)除濕模式 主動式太陽能采暖和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(xtng)原理圖空氣(kngq)集熱器擬安裝在外墻南立面和坡屋頂?shù)?，風(fēng)道、電動閥門、風(fēng)機(jī)等其他設(shè)備根據(jù)實際情況安裝。坡屋頂(w dn)和南立面安裝3）擬采用(ciyng)空氣集熱器標(biāo)準(zhǔn)(biozhn)模塊規(guī)格與性能介紹：規(guī)格型號：SPPFLP- 2.0 -80 外形尺寸：2000*1000*80 采光面積：1.86 平米吸熱體：0.42鋁板表面磁控濺射選擇性涂層：吸收率0.93， 熱發(fā)射率0.1風(fēng)道材料：鍍鋅板，厚度0.5mm。 邊框： 鋁合金

19、邊框蓋板：鋼化玻璃，厚度3.3mm背部和側(cè)部保溫層：巖棉，厚度30mm出風(fēng)口：直徑120mm ，背部 或側(cè)部 風(fēng)機(jī)：12伏，20瓦（多個模塊串并聯(lián)組合使用時，依具體情況另行核算風(fēng)道及風(fēng)機(jī)參數(shù)）電動風(fēng)閥及控制系統(tǒng)。主要性能指標(biāo)： 出風(fēng)口風(fēng)速(fn s)：2-3m /s 時 ，熱效率：大于等于(dngy) 57%熱損系數(shù)(xsh)U：小于8 W/m2 空氣集熱器模塊結(jié)構(gòu)及產(chǎn)品照片： 4）系統(tǒng)造價該系統(tǒng)造價約為：10001200元/m24.3 光伏技術(shù)4.3.1太陽能光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)1）設(shè)計要求根據(jù)實際情況四合院南向屋頂安裝離網(wǎng)或者并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，擬安裝5KW左右，需要屋頂面積4050平米。

20、2）太陽能光伏屋頂發(fā)電系統(tǒng)主要組成（以離網(wǎng)系統(tǒng)為例）(1)太陽能電池板： (2)光伏電站智能控制器(3)離網(wǎng)式逆變器(4)密封免維護(hù)閥控式鉛酸蓄電池(5)MC4型太陽能三通連接器(6)組件支架3）系統(tǒng)原理太陽能發(fā)電系統(tǒng)獨立供電并帶市電自動切換系統(tǒng)系統(tǒng)將白天太陽電池產(chǎn)生的電能通過控制器將能量(nngling)儲存于蓄電池中，夜晚蓄電池的電能通過控制器和逆變器將電能輸送給用電設(shè)備（如直流節(jié)能燈、電視機(jī)、冰箱、電扇等）；為了(wi le)保證供電時間，在逆變器輸出端增加(zngji)一個交流旁路開關(guān)，當(dāng)蓄電池電能不能滿足用電量時，可自動切換至電網(wǎng)供電，當(dāng)電池板將蓄電池的電量充足時，系統(tǒng)將再次自動切換成太陽能供電，原理見下圖：其主要部件為：a.太陽能電池陣列：用于吸收太陽能量，將光能轉(zhuǎn)化為直流電。陣列是將電池板通過串聯(lián)的方式達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計所要求的電壓。b陣列匯線裝置：將串聯(lián)后的多組太陽能電池組并聯(lián)匯流。c、控制器：控制蓄電池的充電和放電，有蓄電池的電池陣列進(jìn)行有效的保護(hù)。在不同類型的光伏發(fā)電系統(tǒng)中控制器各不相同， 其功能的多少及復(fù)雜程度差別很大，需根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)的要求確定。一般系統(tǒng)采用PWM和開關(guān)串聯(lián)充電方式，要求有防過充、過放、過載、短路保護(hù)、防反接等電子保護(hù)等功能。 d、逆變器：其功能是將直流轉(zhuǎn)換成交流電供負(fù)載使用。逆變器的交流輸