太陽能熱水系統(tǒng)可再生能源建筑應(yīng)用設(shè)計(jì)專篇副本

1建設(shè)項(xiàng)目周圍環(huán)境概況1.1項(xiàng)目地理位置水南華庭二期工程位于柳州市魚峰區(qū)，緊鄰東環(huán)大道東一巷。1.2自然環(huán)境概況1.2.1地質(zhì)地貌柳州位于廣西中北部，地形為“三江四合，抱城如壺”，故稱“壺城”。又叫龍城，因城里每一個(gè)人都是龍的傳人，從建城至今已有兩千一百多年的歷史。柳州市，位于廣西壯族自治區(qū)中北部，地處北緯23°54′～26°03′，東經(jīng)108°32′～110°28′之間。東與

桂林市的龍勝縣、永福縣和荔浦縣為鄰，西接河池市的環(huán)江毛南族自治縣、羅城仫佬族自治縣和宜州市，南接新設(shè)立的來賓市金秀瑤族自治縣、象州縣、興賓區(qū)和忻城縣，北部和西北部分別與湖南省通道侗族自治縣和貴州省黎平縣、從江縣相毗鄰。柳州市總面積18617平方公里，其中市區(qū)面積約為1016.75平方公里，2013年末建成區(qū)面積約為237.42平方公里。總面積18618平方公里，其中市區(qū)面積685平方公里。柳州市區(qū)地形平坦，微有起伏，海拔在海拔85至105米之間，東、西、北三面環(huán)山，具有典型的巖溶地貌特征。由于柳江穿流市區(qū)及氣候、巖性、構(gòu)造的影響，形成河流階地地貌、巖溶地貌迭加的天然盆地。柳江自北向南繞呈半島形的柳北半島，又向北，向東北又繞行向西南，最后向東南流出，故柳北半島素有“世界第一盆景”的美譽(yù)。山峰點(diǎn)綴于城市之間，著名的有魚峰山，馬鞍山，鵝山，箭盤山，文筆峰，雀兒山等。城南有都樂巖，為喀斯特地貌溶洞典型。1.2.2氣候特點(diǎn)柳州市地處桂中北部，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，影響柳州市的大氣環(huán)流主要是季風(fēng)環(huán)流，夏半年盛行偏南風(fēng)，高溫、高濕、多雨，冬半年盛行偏北風(fēng)，寒冷、干燥、少雨。夏長冬短、雨熱同季，光、溫、水氣候資源豐富，但地區(qū)差異較大，北部各縣具有較明顯的山地氣候特征。太陽輻射量年平均為95～110千卡/平方厘米，南部多于北部，一年中以7～8月最高，1～2月最低。日照時(shí)數(shù)平均1250～1570小時(shí)。氣溫自北向南漸增，年平均氣溫北部18.1～19.4℃，其余20.1～20.7℃，年際變化北部小于中、南部，最高年與最低年相差1.3～2.0℃。最冷月1月平均氣溫7.2～10.4℃，歷史上極端最低溫度為-2.5～-5.8℃，高寒山區(qū)可達(dá)-8℃以上。最熱月7月平均氣溫27.2～28.9℃，歷史上極端最高氣溫為38.6～39.5℃。年總積溫5700～6800℃，南北相差1100℃。柳州市氣象災(zāi)害主要有：春季低溫陰雨和干旱，夏季的暴雨洪澇和雷雨大風(fēng)，局部地方春夏之交季節(jié)有冰雹，秋季寒露風(fēng)和秋旱，以及冬季的寒潮霜凍害。（1）氣溫與日照柳州市位于北緯23°54’-24°50’、東徑108°14’-109°45’，地處中國廣西的中部，座落在珠江流域西江水系柳江的中游，東北距山水甲天下的桂林150公里，西南距廣西首府南寧２６４公里，距北部灣、鄰國越南300多公里。柳州又稱龍城，是具有二千多年歷史的文化古城之一，地處廣西壯族自治區(qū)中部偏東，是全國的交通樞紐。柳州漢代置譚中縣，隋代改名馬平縣，唐代開始稱為柳州，后曾改為龍城郡，1946年設(shè)市，市區(qū)人口86萬，雜居著漢、壯、侗、苗、瑤、仫佬等近30個(gè)民族。柳州屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫度適宜、雨量充沛，日光充足，四季常綠，年平均氣溫20.5℃，年平均降雨量1400多毫米，年平均日照1600多小時(shí)，無霜期長達(dá)300天以上。。（2）降水年總降雨量1345～1940毫米，但地區(qū)分布和季節(jié)變化很大。雨季一般始于四月下旬，終于9月上旬初，這期間降水量占全年降水量的70%以上。雨量分布，北部多于南部，山區(qū)多于平原，融水縣貝江流域?yàn)榱菔械囊粋€(gè)多雨中心，年降水量可達(dá)2000毫米以上。多年平均蒸發(fā)量1600～1700毫米，自南向北漸減，南部超過1700毫米，大于降水量，為半濕半干狀態(tài)，而北部的降水量多超過蒸發(fā)量，氣候濕潤。1.2.3水文2007年，柳州市行政區(qū)444.4公里長的柳江河，水質(zhì)達(dá)標(biāo)的河流長為372.4公里，達(dá)標(biāo)率為83.8%，柳州市有兩個(gè)供水水源地接受監(jiān)測評(píng)價(jià)，其中一個(gè)達(dá)到優(yōu)良等級(jí)，一個(gè)為尚好等級(jí)。繼續(xù)保持國家地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2009年柳江河飲用水保護(hù)河段繼續(xù)保持國家地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，部分河段達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn).柳州市總體上屬珠江水系西江流域的柳江流域。柳江為境內(nèi)最大河流，發(fā)源于貴州省獨(dú)山縣更頂村。其上游為都柳江、尋江和融江。融江在柳城縣鳳山與來自貴州的龍江匯合后稱為柳江。柳江流經(jīng)柳城縣、柳江縣、城區(qū)、鹿寨縣，到象州縣石龍附近的三江口，全長272公里。集雨面積58398平方公里。柳江自露塘進(jìn)入城區(qū)。其穿越城中的一段，將柳州城北部半島繞成壺形，故柳州城另有“壺城”的別稱。1.2.4生態(tài)環(huán)境項(xiàng)目所在區(qū)域?yàn)槌鞘薪冀ǔ蓞^(qū)，地勢(shì)平坦，周圍地表植被主要是原始的已有村落民居，現(xiàn)有道路為鄉(xiāng)村水泥道路，由于受交通的頻繁干擾及人類頻繁活動(dòng)，未見到大型野生動(dòng)物，現(xiàn)存少量的小型動(dòng)物主要為常見鼠類、鳥類等。項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)俚湫偷某鞘腥斯ど鷳B(tài)系統(tǒng)。2工程分析2.1建設(shè)項(xiàng)目概況2.1.1項(xiàng)目基本情況和地理位置水南華庭二期工程位于柳州市魚峰區(qū)東環(huán)大道段，緊鄰東環(huán)大道東一巷，道路交通十分便利。2.1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1、《城市居住區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50180—93（2002年版）《住宅建筑規(guī)范》GB50386—2005《住宅設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50096-1999（2003年版）《城市道路和建筑無障礙設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ50-2001《民用建筑設(shè)計(jì)通則》GB50352-2005《建筑工程建筑面積規(guī)范》GB/T50353-2005《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014《汽車庫、修車庫、停車場設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50067-97《柳州市城鄉(xiāng)規(guī)劃管理技術(shù)規(guī)定（試用）》（2010年8月）《廣西壯族自治區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(DB45／221-2007) 《民用建筑熱工設(shè)計(jì)規(guī)范》(DB50176-93)其它相關(guān)國家、地方法規(guī)規(guī)范甲方提供的招標(biāo)文件,項(xiàng)目建議書基地用地紅線圖，相關(guān)批文。2.1.3規(guī)劃設(shè)計(jì)項(xiàng)目建設(shè)用地113468.31平方米，總建筑面積562191.07平方米。整個(gè)工程分四個(gè)用地相對(duì)規(guī)整的地塊，場地高差較小。項(xiàng)目為安置房項(xiàng)目，配置少量社區(qū)配套商業(yè)，本方案力圖創(chuàng)造一個(gè)富有活力、具有國際化理念、現(xiàn)代時(shí)尚及具有柳州區(qū)域文化魅力的宜居生活小區(qū)。（一）規(guī)劃原則與構(gòu)思水南華庭二期以市政道路交叉點(diǎn)為核心，用一條環(huán)線串接四個(gè)地塊的出入口及景觀中庭，形成“一心，一環(huán)，兩軸，四組團(tuán)”的布局模式。每個(gè)地塊的布局即個(gè)性獨(dú)立，又相得益彰。為保障工程的順利實(shí)施，二期總平延續(xù)了一期的布局肌理，并在兩期之間預(yù)留出寬敞的綠化共享空間。為適應(yīng)柳州氣候，小區(qū)建筑整體布局采用點(diǎn)板結(jié)合南北向錯(cuò)位布局。充足的日照，良好的通風(fēng)，無遮擋的景觀視線，保障了小區(qū)安置的均好性.規(guī)劃中將15至17層的小戶型沿整個(gè)地塊周邊道路布置，減小對(duì)城市空間的壓力，有效隔絕了噪音等不利因素的影響。在地塊中部，布置大戶型的梯四并適當(dāng)拔高建筑，形成每個(gè)組團(tuán)的共享綠地和核心景觀。2.1.4道路交通系統(tǒng)水南華庭二期工程設(shè)計(jì)中，各地塊分別設(shè)置獨(dú)立的車行出入口和人行出入口。地下室出入口靠近小區(qū)機(jī)動(dòng)車出入口，方便機(jī)動(dòng)車直接進(jìn)入地下室，交通便捷順暢，流線清晰，保證了小區(qū)內(nèi)部的安全和靜謐，有效地使人車分流，讓機(jī)動(dòng)車對(duì)小區(qū)住戶的影響降低到最低。步行系統(tǒng)緊扣“一心，一環(huán)，兩軸，四組團(tuán)”的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行設(shè)計(jì)，以景觀綠化軸為軸線，向各個(gè)組團(tuán)的步行道延展，形成富有趣味的步行系統(tǒng)。小區(qū)內(nèi)車行道兼作消防車道，高層住宅周邊均設(shè)置環(huán)行消防車道，將建筑的一個(gè)長邊設(shè)置為消防撲救面，在此范圍內(nèi)有直通室外的安全出口，滿足撲救要求。地塊一臨東西規(guī)劃道路分別設(shè)置一個(gè)機(jī)動(dòng)車出入口，東南側(cè)設(shè)置小區(qū)人行出入口。地塊二北側(cè)和西側(cè)臨規(guī)劃道路，南側(cè)臨近10#樓分別設(shè)置車行出入口。西南側(cè)設(shè)置人行出入口。地塊三和地塊四南北兩側(cè)的臨規(guī)劃道路分別設(shè)置機(jī)動(dòng)車出入口，臨中央市民廣場各設(shè)置一個(gè)人行出入口。2.1.5住宅單體設(shè)計(jì)

1、住宅戶型，以50m2～150m2左右的戶型為主。

2、合理組織內(nèi)部功能空間，平面緊湊,在有限的面積內(nèi),盡可能保證起居室、廚、衛(wèi)跟臥室的舒適性,并且保證每個(gè)戶型都做到明廚明衛(wèi)。提供了多樣性的使用空間，進(jìn)一步改善戶型的通風(fēng)采光，并且做到每戶都能得到良好的日照。

3、各行為空間專用性明確,根據(jù)不同要求,做到動(dòng)靜分離或公私分離,符合家庭行為特征。

4、突出廚衛(wèi)設(shè)計(jì)水準(zhǔn),合理有序地安排廚衛(wèi)各項(xiàng)設(shè)備及設(shè)施,注意組織廚衛(wèi)通風(fēng).

充分考慮本地居民的生活習(xí)慣，設(shè)計(jì)建造經(jīng)濟(jì)、功能適用的住宅體系，獲得良好的采光、通風(fēng)、朝向。型體以簡約的風(fēng)格為主，體現(xiàn)時(shí)代特征：現(xiàn)代、典雅，溫馨的形象。2.1.6本項(xiàng)目的立面設(shè)計(jì)力求現(xiàn)代感的手法，融合具有地域特色的中國古典建筑造型元素，力圖延續(xù)文化的傳承，體現(xiàn)柳州當(dāng)?shù)亟ㄖ莫?dú)特韻味，同時(shí)展示居民蒸蒸日上的精神風(fēng)貌。巧妙地利用建筑體量之間的虛實(shí)對(duì)比，光影效果顯著，極富變化。

2.1.7消防車可以從場地出入口進(jìn)入，內(nèi)部道路兼做消防通道，在場地內(nèi)形成環(huán)形消防車道。高層建筑消防撲救面大于高層建筑的一個(gè)長邊，且為硬質(zhì)鋪地或低矮草叢，消防車道轉(zhuǎn)彎半徑為9米，消防回車場15米*15米。各地塊地下室，分區(qū)劃分防火分區(qū),并設(shè)置自動(dòng)噴淋系統(tǒng),且有足夠的疏散出口及滿足疏散寬度要求的疏散通道供使用,設(shè)備用房為單獨(dú)防火分區(qū),每個(gè)防火分區(qū)都有兩個(gè)出口疏散。2.1.8技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)總用地面積：113468.31m2總建筑面積（含地下室）：562191.07m2(一)地上計(jì)容建筑面積（不計(jì)入架空層部分）：370616.10m2其中：住宅建筑面積（計(jì)容）：325740.24m2商業(yè)用房面積（計(jì)容）：38604.07m2配套公建用房（計(jì)容）：6271.79m2(二)地下室建筑面積（不計(jì)容）：191574.97m2容積率：3.27占地面積：30627.30m2建筑密度：26.99%綠地面積：34042m2綠地率：30%新建總戶數(shù)：3198停車率：1.7機(jī)動(dòng)車總停車位（輛）：5148其中：小汽車地下停車（輛）：4877小汽車地面停車（輛）：5413可再生能源應(yīng)用分析3.1可再生能源應(yīng)用條件評(píng)估及使用類型選擇分析.1.1土壤源熱泵的構(gòu)成及工作原理

土壤源熱泵是熱泵的一種，它是利用地下土壤作為熱泵低位熱源的熱泵系統(tǒng)，其構(gòu)成主要包括三套管路系統(tǒng):室外管路系統(tǒng)、熱泵工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)及室內(nèi)空調(diào)管路系統(tǒng)。與一般熱泵系統(tǒng)相比，其不同之處主要在于室外管路系統(tǒng)是由埋設(shè)于土壤中的聚乙烯塑料盤管構(gòu)成。該盤管作為換熱器，在冬季作為熱源從土壤中取熱，相當(dāng)于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的鍋爐;在夏季作為冷源向土壤中放熱，相當(dāng)于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻塔，其結(jié)構(gòu)如圖5-4所示，土壤源熱泵的工作原理為:夏季空調(diào)時(shí)，室內(nèi)的余熱經(jīng)過熱泵轉(zhuǎn)移后通過埋地?fù)Q熱器釋放于土壤中，同時(shí)蓄存熱量，以備冬季采暖用;冬季供暖時(shí)，通過埋地?fù)Q熱器從土壤中取熱，經(jīng)過熱泵提升后，供給采暖用戶，同時(shí)，在土壤中蓄存冷量，以備夏季空調(diào)用。

土壤源熱泵的優(yōu)點(diǎn)1）節(jié)省占地空間。

2）機(jī)組性能系數(shù)高，

節(jié)能效果好。3）

地下?lián)Q熱器與土壤換熱不受外界環(huán)境的影響，

由于土壤溫度全年波動(dòng)很小，

使土壤源熱泵系統(tǒng)的運(yùn)行效率比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)高40%

~

60%，

因此能耗少，

運(yùn)行工況穩(wěn)定，

比傳統(tǒng)集中式空調(diào)系統(tǒng)節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用30%~

60%.

4）環(huán)保、無污染。

5）

運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用低。6）

系統(tǒng)可靠性強(qiáng)，

使用壽命長。土壤源熱泵系統(tǒng)的缺點(diǎn)

1）

土壤源熱泵系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)，

熱泵的冷凝溫度、蒸發(fā)溫度受土壤溫度變化的影響而波動(dòng)，

導(dǎo)致熱泵運(yùn)行效率下降。

2）

地下?lián)Q熱器的傳熱性能受土壤性質(zhì)影響較大。

3）

由于土壤熱導(dǎo)率較低，

地下?lián)Q熱器與周圍土壤的傳熱量較少，

同時(shí)占地面積也較大(一般為采暖面積的2倍左右)。土壤源熱泵在本項(xiàng)目應(yīng)用的可行性分析1）本項(xiàng)目位于柳州市魚峰區(qū)，屬于夏熱冬暖地區(qū)，本地區(qū)能源使用特點(diǎn)為：夏季大量使用空調(diào)制冷，而冬季則較少使用機(jī)械采暖。若使用土壤源熱泵系統(tǒng)，則在夏季室內(nèi)余熱經(jīng)過熱泵轉(zhuǎn)移后通過埋地?fù)Q熱器釋放于土壤中量蓄存熱量，而冬季又較少使用機(jī)械采暖，大量蓄存熱量無法在冬季散去，系統(tǒng)使用效率逐年降低，對(duì)環(huán)境土壤影響較大。埋地?fù)Q熱器受土壤性能影響較大，土壤的熱工性能、能量平衡、土壤中的傳熱與傳濕對(duì)傳熱有較大影響。2）本項(xiàng)目為四棟，共八個(gè)單元的高層住宅（18層,544戶），總用地18497.24平米，地下室占地12207.42平米，地下室埋深達(dá)6.3m，住宅建筑四周為基地內(nèi)消防道路，并且地下室占地面積過大，制冷采暖面積大，基礎(chǔ)埋深大，設(shè)備用房可用面積小等特殊條件，而換熱盤管安裝所需面積大，在本項(xiàng)目基中無法達(dá)到足夠的節(jié)能比例要求，并且根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)表明，其持續(xù)吸熱速率一般為25W/m2，當(dāng)供熱量一定時(shí)，換熱盤管占地面積較大，埋管的敷設(shè)無論是水平開挖布置還是鉆孔垂直安裝，都會(huì)大大增加土建費(fèi)用綜上所述，通過對(duì)地區(qū)能源使有用特點(diǎn)、項(xiàng)目規(guī)模及經(jīng)濟(jì)性分析得出以下結(jié)論：土壤源熱泵應(yīng)用在本項(xiàng)目不合理3.1.2地下水源熱泵地下水源熱泵的構(gòu)成及工作原理地下水源熱泵是利用了地下水作為冷熱源，進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。供熱時(shí)省去了燃煤、燃?xì)狻⑷挥偷儒仩t房系統(tǒng)，沒有燃燒過程，避免了排煙、排污等污染;供冷時(shí)省去冷卻塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌污染及水耗。地水源熱泵機(jī)組可利用的水體溫度冬季為12～22℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為18～35℃，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔式，機(jī)組效率提高。地下水源熱泵在本項(xiàng)目應(yīng)用的可行性分析本項(xiàng)目地下室埋深達(dá)6.3m，基礎(chǔ)埋深較大，防水工藝要求復(fù)雜，項(xiàng)目體量大，所需水量大，對(duì)城市地下水造成過多不利影響。管井防漏水技術(shù)難度高，且不易維護(hù)。綜上所述，地下水源熱泵在本項(xiàng)目應(yīng)用不合理。3.1.3地表水源熱泵地表水源熱泵的構(gòu)成及工作原理地表水是暴露在地表面的江、河、湖、海水體的總稱，在地表水源熱泵系統(tǒng)中使用的地表水源主要是指流經(jīng)城市的江河水、城市附近的湖泊水和沿海城市的海水。地表水源熱泵就是以這些地表水為熱泵裝置的熱源，冬天從中取熱向建筑物供熱，夏季以地表水源作為冷卻水使用向建筑物供冷的能源系統(tǒng)。地表水源熱泵系統(tǒng)可采用開式循環(huán)或閉路循環(huán)兩種形式，參見圖3-19。開式循環(huán)是用水泵抽取地表水在熱泵的換熱器中換熱后再排入水體，但在水質(zhì)較差時(shí)換熱器中易產(chǎn)生污垢，降低換熱效果，嚴(yán)重時(shí)甚至影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行；因而地表水熱泵系統(tǒng)一般采用閉路循環(huán)，即把多組塑料盤管沉入水體中，或通過特殊換熱器與水體進(jìn)行換熱，通過二次介質(zhì)將水體的熱量輸送至熱泵換熱器，從而避免因水質(zhì)不良引起的熱泵換熱器的結(jié)垢和腐蝕問題。原理示意圖如下：地表水源熱泵在本項(xiàng)目應(yīng)用的可行性分析本項(xiàng)目北側(cè)臨近貫穿柳州市市區(qū)的主要河流——八尺江，水量充沛，河槽穩(wěn)定，河道深泓靠近岸邊。根據(jù)柳州市水文站歷年實(shí)測資料統(tǒng)計(jì)，邕江多年平均水位為63.30m，多年平均流量為1360m3/s，多年平均年徑流量為411.2億m3，水量受雨季影響變化較大。項(xiàng)目用地紅線距八尺江直線距離約2.2公里，有條件利用江水。但項(xiàng)目所臨河段為城市重點(diǎn)防洪地段，管道若從地下穿過防洪大堤及城市道路，施工難度大，并存在一定的安全隱患；管道若從地上取水八尺江，需以高架形式橫穿八尺江路，對(duì)城市環(huán)境造成一定影響。在各相關(guān)管理部門報(bào)批程序復(fù)雜，時(shí)間長。另外，根據(jù)柳州市相關(guān)城市規(guī)劃，近年以來正對(duì)城市水體景觀進(jìn)行改造，并將持續(xù)數(shù)年。邕江水面標(biāo)高及相關(guān)周邊數(shù)據(jù)有眾多不確定性。綜上所述，若能取得各相關(guān)管理部門審批通過，進(jìn)一步明確地理?xiàng)l件，地表水源熱泵在本項(xiàng)目應(yīng)用具有一定可行性3.1.4污水源熱泵污水源熱泵的構(gòu)成及工作原理污水源熱泵的技術(shù)狀況和經(jīng)濟(jì)性與熱源/熱匯的特點(diǎn)密切相關(guān)。對(duì)熱泵系統(tǒng)來說，理想的熱源/熱匯應(yīng)具有以下特點(diǎn)：在供熱季有較高且穩(wěn)定的溫度，可大量獲得，不具有腐蝕性或污染性，有理想的熱力學(xué)特性，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低。在大多數(shù)情況下，熱源/熱匯的性質(zhì)是決定其使用的關(guān)鍵。污水源熱泵采用污水作為水源熱泵的熱源/熱匯，它具有以下特點(diǎn)：產(chǎn)生量大，幾乎全年保持恒定的流量；夏季溫度低于室外溫度，冬季高于室外溫度，而且在整個(gè)供暖季和供冷季，水溫波動(dòng)不大；含有大量的熱能，據(jù)估計(jì)，城市社區(qū)產(chǎn)生的廢熱40%含在污水中。因此，污水與熱泵一起使用為區(qū)域供熱供冷提供一種理想的熱源/熱匯。污水源熱泵系統(tǒng)其供暖系統(tǒng)原理和普通水源熱泵相同，主要由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流機(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)最簡單的蒸汽壓縮式熱泵裝置作為供熱系統(tǒng)的熱源。它通過蒸發(fā)器從污水中吸取熱量Qe，在冷凝器中放出熱量Qc（Qc=Qe+W）供給供熱系統(tǒng)。這種供熱系統(tǒng)只要消耗少量的電能W,便可得到滿足房間供熱所需要的熱量Qc。污水源熱泵系統(tǒng)按照其使用的污水的處理狀態(tài)可分為以未處理過的污水作為熱源/熱匯的污水源熱泵系統(tǒng)和以二級(jí)出水或中水作為熱源/熱匯的污水源熱泵系統(tǒng)；根據(jù)污水與熱泵的熱交換部分是否直接進(jìn)行熱交換，可分為間接利用系統(tǒng)和直接利用系統(tǒng)；從工況轉(zhuǎn)換方式上看，大體可分為兩種：一種是通過四通換向閥的換向來實(shí)現(xiàn)制熱工況和制冷工況的轉(zhuǎn)換；另一種是水切換式，即通過閥門改變水流方向來實(shí)現(xiàn)工況轉(zhuǎn)換。污水源熱泵城市管道污水量不足且不穩(wěn)定，凈化處理難度大，蓄水池面積大且投資成本過高。污水源熱泵多應(yīng)用于污水廠附近，才能方便取水，無需對(duì)水質(zhì)凈化處理進(jìn)行重復(fù)投資造成浪費(fèi)。綜上所述，污水源熱泵在本項(xiàng)目應(yīng)用不合理。3.1.5太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經(jīng)過串聯(lián)后進(jìn)行封裝保護(hù)可形成大面積的太陽電池組件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發(fā)電裝置。光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)是較少受地域限制，因?yàn)殛柟馄照沾蟮?光伏系統(tǒng)還具有安全可靠、無噪聲、低污染、無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電及建設(shè)周期短的優(yōu)點(diǎn)。光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。不論是獨(dú)立使用還是并網(wǎng)發(fā)電，光伏發(fā)電系統(tǒng)主要由太陽能電池板（組件）、控制器和逆變器三大部分組成，它們主要由電子元器件構(gòu)成，不涉及機(jī)械部件，所以,光伏發(fā)電設(shè)備極為精煉，可靠穩(wěn)定壽命長、安裝維護(hù)簡便。理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電源的場合，上至航天器,下至家用電源，大到兆瓦級(jí)電站，小到玩具，光伏電源無處不在。太陽能光伏發(fā)電的最基本元件是太陽能電池（片），有單晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜電池等。目前，單晶和多晶電池用量最大，非晶電池用于一些小系統(tǒng)和計(jì)算器輔助電源等。與常用的火力發(fā)電系統(tǒng)相比，光伏發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：1）無枯竭危險(xiǎn)；2）安全可靠，無噪聲，無污染排放外，絕對(duì)干凈（無公害）；3）不受資源分布地域的限制，可利用建筑屋面的優(yōu)勢(shì)；例如，無電地區(qū)，以及地形復(fù)雜地區(qū)4）無需消耗燃料和架設(shè)輸電線路即可就地發(fā)電供電；5）能源質(zhì)量高；6）使用者從感情上容易接受；⑦建設(shè)周期短，獲取能源花費(fèi)的時(shí)間短。缺點(diǎn)：1）照射的能量分布密度小，即要占用巨大面積；2）獲得的能源同四季、晝夜及陰晴等氣象條件有關(guān)；3）產(chǎn)生的電力接入電網(wǎng)需要增加無功補(bǔ)償設(shè)備；4）儲(chǔ)能困難。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在本項(xiàng)目應(yīng)用的可行性分析本項(xiàng)目全部屋頂面積為3200m2,而住戶達(dá)3198戶，節(jié)能效率無法滿足相關(guān)規(guī)范要求，供電不穩(wěn)定且儲(chǔ)能困難，難以保證住戶的正常使用。綜上所述，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在本項(xiàng)目應(yīng)用不合理。.6.1太陽能熱水系統(tǒng)的選擇及工作原理太陽能熱水系統(tǒng)擬采用高效熱交換式太陽能系統(tǒng)。在屋頂安裝太能板及屋面承壓水箱，單戶內(nèi)分別設(shè)置熱水水箱，利用屋面太能產(chǎn)生熱水進(jìn)行熱交換，陰雨天氣等太陽光不足時(shí)，由用戶安裝電熱水器輔助加熱。戶內(nèi)水箱安裝于陽臺(tái)側(cè)壁，與建筑完美結(jié)合。分戶設(shè)置，方便管理及維修。熱水靠自來水壓力，自下而上，逐管使用，熱水溫度穩(wěn)定。承壓使用，安全可靠。安裝集熱器面積每戶約需要1.5m2，集水器容積約為3個(gè)300升，冬季溫度50℃至80℃，夏季溫度80℃至120℃，可滿足3至4人的熱水用水。真空集熱管外徑為125mm，既有良好的保溫性能，又可作儲(chǔ)熱水使用。冷水給水管及熱水管安裝于用戶地面找平層內(nèi)。太陽能熱水系統(tǒng)在本項(xiàng)目應(yīng)用的可行性分析本項(xiàng)目住宅高18層，居住總戶數(shù)為3198戶，方案擬采用太陽能熱水系統(tǒng)，為1-18層住戶提供，每戶提供太陽能熱水140L，按45L/人，每戶3.5人計(jì)算）。每戶太陽能集熱板面積約1.5㎡，設(shè)在屋頂，可滿足用水要求總集熱板面積約800㎡1）地理氣象參數(shù)地理位置：柳州市位于北緯24°21ˊ，東經(jīng)109°24ˊ。氣候條件：太陽輻射量年平均為95～110千卡/平方厘米，南部多于北部，一年中以7～8月最高，1～2月最低。日照時(shí)數(shù)平均1250～1570小時(shí)。氣溫自北向南漸增，年平均氣溫北部18.1～19.4℃，其余20.1～20.7℃，年際變化北部小于中、南部，最高年與最低年相差1.3～2.0℃。最冷月1月平均氣溫7.2～10.4℃，歷史上極端最低溫度為-2.5～-5.8℃，高寒山區(qū)可達(dá)-8℃以上。最熱月7月平均氣溫27.2～28.9℃，歷史上極端最高氣溫為38.6～39.5℃。年總積溫5700～6800℃，南北相差1100℃。日照條件：根據(jù)《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-節(jié)能專篇》，我們可以清楚地看到廣西地區(qū)太陽能輻照情況表，太陽能是永不枯竭的清潔可再生能源，是人類可期待的、最有希望的能源之一。太陽每時(shí)每刻都在向地球表面輻射大量的光和熱，可供人類使用。我國太陽能資源總體比較豐富，下圖顯示了我國太陽能資源的分布情況。柳州市處于我國太陽能資源3類地區(qū)，太陽能資源一般區(qū),太陽能輻照量每年可達(dá)4200-5400MJ/m2。2）設(shè)計(jì)依據(jù)1《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50015-2003（2009年版）3《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045-95(2005年版)4《民用建筑太能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB50364-20055《民用建筑與太陽能熱水系統(tǒng)一體化應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》DB45/T395-20076《全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-節(jié)能專篇》3）項(xiàng)目日照分析項(xiàng)目日照分析如下：太陽能供熱設(shè)計(jì)總戶數(shù)544戶，區(qū)域分析圖見文本。棟數(shù)戶數(shù)熱水量（L）/戶平板面積（㎡）/棟平板擬裝（組/棟）熱管面積（㎡）/棟熱管擬裝（組/棟）113621020011222062棟數(shù)戶數(shù)熱水量（L）/戶平板面積（㎡）/棟平板擬裝（組/棟）熱管面積（㎡）/棟熱管擬裝（組/棟）213621020011222062棟數(shù)戶數(shù)熱水量（L）/戶平板面積（㎡）/棟平板擬裝（組/棟）熱管面積（㎡）/棟熱管擬裝（組/棟）313621020011222062棟數(shù)戶數(shù)熱水量（L）/戶平板面積（㎡）/棟平板擬裝（組/棟）熱管面積（㎡）/棟熱管擬裝（組/棟）4136210200112220624）系統(tǒng)設(shè)計(jì)條件集熱器集熱效率確定根據(jù)06SS128《太陽能集中熱水系統(tǒng)選用與安裝》圖集附錄中主要城市太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)氣象參數(shù)，柳州地區(qū)的年平均氣溫ta（取年最低月平均氣溫1月份：12.8度）,傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥葧r(shí)集熱器采光面月平均日太陽總輻照量JT,年平均日日照小時(shí)數(shù)Sr為：ta=12.8JT=12.838MJ/m2·dSr=4.493h/d則年平均太陽輻照度：G=JT/（Sr×3600）=12.838×106/（4.493×3600）=793.7（w/m2）由以上計(jì)算得知，柳州地區(qū)年平均天氣情況下，太陽輻照強(qiáng)度平均可達(dá)793.7KW㎡。在這樣的日照情況下平板集熱器太陽能集熱器的效率為：η=0.778-5.276(ti-ta)/G（檢測報(bào)告效率公式）η——集熱器瞬時(shí)效率ti——集熱器進(jìn)口溫度（℃）：平均進(jìn)口溫度為(最高進(jìn)口溫度+最低進(jìn)口溫度)/2ta——環(huán)境溫度（℃）—太陽能輻照強(qiáng)度（W/㎡）根據(jù)設(shè)計(jì)條件，ti＝（55+12.8）/2＝33.9℃；ta＝12.8℃；G＝793.7W/㎡，可計(jì)算出平板集熱器得熱效率為63.8%。熱管集熱器效率曲線5）集熱器面積確定集熱面積計(jì)算依據(jù)太陽能集熱器安裝面積按照夏季情況進(jìn)行計(jì)算，太陽能集熱器面積計(jì)算公式：公式(1)——直接系統(tǒng)集熱器總面積，；——日均用水量，Kg,140L；——水的定壓比熱容，KJ/(Kg·℃)；取值4.18KJ/(Kg·℃)；——貯水箱內(nèi)水的設(shè)計(jì)溫度，℃；取值55℃；——水的初始溫度，℃；取值12.8℃；——當(dāng)?shù)丶療崞鞑晒饷嫔系哪昶骄仗柲茌椪樟?，KJ/；取值12.838x103KJ/㎡；——太陽能保證率，取值0.5(注：考慮冬季使用，取推薦值的偏大值);ηcd——集熱器的平均集熱效率；根據(jù)桑普平板和熱管真空管的檢測報(bào)告，分別為平板效率63.8%，熱管效率67.8%；ηL——系統(tǒng)管路和儲(chǔ)水箱熱損失率，%。取值0.3（無量綱，取推薦值的偏大值）由于以上計(jì)算出來的為直接系統(tǒng)的集熱面積，根據(jù)直接系統(tǒng)與間接系統(tǒng)集熱面積之間的關(guān)系，可以得出間接系統(tǒng)集熱器面積計(jì)算已知公式：公式(2)其中：-直接系統(tǒng)集熱器面積，-集熱器總熱損失系統(tǒng)，-換熱面積（每戶換熱水箱里的換熱面積）已知：?。?.5W/(.℃)，＝300W/(.℃)，＝0.35擬為每戶每日提供太陽能熱水210L，60L/人，每戶3.5人計(jì)算。集熱器每戶140L水所需的集熱面積（一次系統(tǒng)），(二次系統(tǒng))將以上平板集熱器相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式(1)，計(jì)算得為：＝1.417（為了保證太陽能系統(tǒng)得熱量，取Ac＝1.551*1.15＝1.630）再將的值代入公式(2),計(jì)算得為：＝1.7696）設(shè)計(jì)圖紙?jiān)斘谋靖巾?）系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理本工程太陽能熱水系統(tǒng)均以太陽能與電輔助加熱相結(jié)合為住戶提供洗浴用熱水，在全國節(jié)能、減排的大環(huán)境中，利用太陽能為居民提供生活熱水，不僅順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的步伐，符合可持續(xù)發(fā)展的道路方針，同時(shí)可以讓中國的普通百姓更進(jìn)一步的接觸太陽能。太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用將為解決我國能源緊張和短缺起到非常積極的意義。下圖為該工程太陽能熱水系統(tǒng)原理圖。太陽能熱水系統(tǒng)原理圖8)太陽能工作原理太陽能部分采用溫差循環(huán)加熱，系統(tǒng)通過檢測集熱器與儲(chǔ)水箱的溫度差來實(shí)現(xiàn)加熱運(yùn)行：當(dāng)集熱器的溫度與儲(chǔ)水箱中水溫形成一定溫差時(shí)（溫差值可設(shè)定，設(shè)定范圍0-15℃，通常設(shè)定7℃），循環(huán)泵開啟，將水箱中的水泵經(jīng)集熱器不斷加熱。在循環(huán)加熱過程中，水箱中的水不斷升溫，集熱器的溫度不斷下降，當(dāng)集熱器上的溫度和水箱中的水溫差小于等于設(shè)定溫度時(shí)（設(shè)定范圍為2-10℃，通常設(shè)定為8)輔助熱源工作原理該系統(tǒng)配置中每戶的儲(chǔ)熱水箱中都配有一個(gè)1.5KW的水電隔離的電加熱。如果用戶對(duì)熱水使用要求比較大，可根據(jù)控制器設(shè)計(jì)自動(dòng)電加熱，即當(dāng)溫度傳感器測得水箱溫度不足洗浴的溫度自動(dòng)啟動(dòng)電加熱，加熱到設(shè)定溫度后自動(dòng)關(guān)閉電加熱；如果用戶對(duì)熱水使用要求不是很大且比較有規(guī)律，則可采用定時(shí)加熱，即在要使用熱水前的兩個(gè)小時(shí)（用戶可以自己設(shè)定）檢測儲(chǔ)熱水箱中的水溫，當(dāng)測得溫度沒有達(dá)到洗浴要求時(shí)，則啟動(dòng)電加熱，當(dāng)達(dá)到溫度后自動(dòng)關(guān)閉電加熱。9)系統(tǒng)補(bǔ)水由于系統(tǒng)采用的二次換熱系統(tǒng)，因此系統(tǒng)是自動(dòng)補(bǔ)水。9)系統(tǒng)供水系統(tǒng)采用的是戶用冷水和熱水同源的方式進(jìn)行補(bǔ)水的，即系統(tǒng)的熱水水源來自戶內(nèi)的自來水管，使用時(shí)只要將換熱水箱中的熱水出水口直接接到用戶所需要的用水點(diǎn)，當(dāng)用戶需要使用熱水時(shí)，打開用水點(diǎn)閥門即可。這樣既很好的平衡了冷熱水的水壓問題，同時(shí)也避免了物業(yè)管理部門收取水費(fèi)的不便。10)過熱保護(hù)過