太陽能與建筑一體化技術(shù)在北方新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用

太陽能與建筑一體化技術(shù)在北方新農(nóng)村建設(shè)中的應(yīng)用 案例研究目的 通過對太陽能與建筑—體化技術(shù)的研究，結(jié)合北京市平谷區(qū)新農(nóng)村改造項(xiàng)目中使用太陽能供暖/產(chǎn)生生活熱水系統(tǒng)的實(shí)際狀況，進(jìn)行研究、分析，對其技術(shù)原理、節(jié)能指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)效益、市場潛力等方面進(jìn)行綜合評價，為該太陽能與建筑一體化技術(shù)的推廣應(yīng)用提供理論和實(shí)踐的依據(jù)。項(xiàng)目總投資 示范建筑面積約140m2，選用面積22m2的太陽能集熱板，貯熱水箱500升，系統(tǒng)初投資21041元。 適用對象 我國太陽能資源豐富，全國大部分地區(qū)適合應(yīng)用太陽能供暖/生活熱水系統(tǒng)。 對應(yīng)不同建筑類型，為保證集熱效率及屋面設(shè)置集熱板的面積，其適用范圍為：有南向或者南偏東西向坡屋面，屋面坡度大于20°的各獨(dú)立式住宅及公共建筑或類似建筑。 節(jié)能效益 系統(tǒng)投入運(yùn)行后每年節(jié)煤4噸，節(jié)電5148kWh，按北京市煤價600元/噸，電價0.5元/kWh計(jì)算，每年可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用4974元，年減排二氧化碳3.51噸（以碳計(jì)）。 投資回收期 項(xiàng)目投資回收期為4.2年。 案例源單位 北京市平谷區(qū)將軍關(guān)新村某戶民宅 監(jiān)測單位 黑龍江省節(jié)能監(jiān)測中心 案例分析概述 北京市平谷區(qū)將軍關(guān)新村新農(nóng)村改造項(xiàng)目是平谷區(qū)委、區(qū)政府提高農(nóng)民收入和改變農(nóng)村現(xiàn)狀、保護(hù)當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、改變農(nóng)民居住生活條件的一項(xiàng)重要措施，使改造后的新農(nóng)村成為體現(xiàn)北方山村自然特色的、農(nóng)民戶戶增收的新型民俗休閑旅游度假村。項(xiàng)目以減排溫室氣體和節(jié)能、經(jīng)濟(jì)適用為目的，盡可能利用太陽能等可再生能源，解決民居冬季供暖和全年生活熱水問題，并要求能源設(shè)備與建筑結(jié)合，與環(huán)境相協(xié)調(diào)。 示范建筑為兩層南北朝向雙坡屋頂民宅，采暖建筑面積約140m2，層高3m，屋面坡度30°，240mm磚墻，6cm聚苯板外墻外保溫，外貼防火板。該項(xiàng)目作為農(nóng)村利用太陽能熱水系統(tǒng)供暖、節(jié)能型建筑示范小區(qū)，同時被列入北京市科技計(jì)劃課題目。

本項(xiàng)目利用太陽能與建筑一體化技術(shù)，通過太陽能應(yīng)用技術(shù)與建筑的有機(jī)結(jié)合，利用太陽能熱循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了農(nóng)村冬季供暖和常年供應(yīng)生活熱水，相同的采暖面積比集中供暖費(fèi)用低廉，同時常年供應(yīng)熱水提高了居民生活的質(zhì)量，具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、潔凈的特點(diǎn)。 技術(shù)原理 太陽能集熱板作為坡屋頂?shù)囊粋€建筑構(gòu)件，與建筑結(jié)合為一體；太陽能系統(tǒng)為二次換熱系統(tǒng)，常年運(yùn)行。太陽能供暖/生活熱水系統(tǒng)由太陽能/輔助電熱水系統(tǒng)、煤爐保障系統(tǒng)及低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)構(gòu)成。 太陽能/輔助電熱水系統(tǒng) 太陽能/輔助電熱水系統(tǒng)通過屋頂太陽能集熱器收集熱量，采暖期通過低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)向建筑供暖；非采暖期，通過承壓貯熱水箱向建筑提供生活熱水；天氣不好，有特殊需求時，系統(tǒng)可自動或手動啟動輔助電加熱，向建筑供暖或提供生活熱水。 煤爐保障系統(tǒng) 連續(xù)陰天、有特殊需求的情況下或供暖高負(fù)荷期，煤爐保障系統(tǒng)用于保障建筑供暖。 低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng) 低溫?zé)崴匕遢椛洳膳墓ぷ髟硎鞘辜訜岬牡蜏責(zé)崴鹘?jīng)鋪設(shè)在地板層中的管道，并通過管壁的熱傳導(dǎo)對其周圍的混凝土地板加熱，低溫地板以輻射方式向室內(nèi)傳熱，具有均勻穩(wěn)定舒適的采暖效果。 輻射地板一般由供暖埋管和覆蓋混凝土層構(gòu)成，基層為鋼筋混凝土樓板，上鋪高效保溫材料隔熱層，隔熱層上敷設(shè)塑鋁復(fù)合管，塑鋁復(fù)合管上鋪鋼筋加強(qiáng)網(wǎng)，其上為混凝土地面和裝修層。 項(xiàng)目投資回收期 該項(xiàng)目設(shè)計(jì)壽命期20年。 投資回收期=初投資額/年節(jié)約額=21041/4974≈4.2年。 項(xiàng)目運(yùn)行情況 通過對將軍關(guān)新村示范建筑的監(jiān)測、歷史數(shù)據(jù)分析，同參照對比房比較，即：同樣建筑結(jié)構(gòu)和面積的民居，采用集中供暖和電加熱提供生活熱水。得到項(xiàng)目運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表1所示。

市場潛力及推廣前景 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源需求量日益增加，能源利用情況緊張，而常規(guī)能源的大量使用必將對環(huán)境造成不利影響。太陽能作為主要的可再生能源，取之不盡，用之不竭，同時又不會增加環(huán)境負(fù)荷，將成為未來能源結(jié)構(gòu)中的重要組成部分。我國太陽年輻射總量平均在3300～8300兆焦/（平方米?年）,全國2/3以上地區(qū)年日照小時數(shù)大于2000小時，屬太陽能資源豐富的國家之一。太陽能應(yīng)用技術(shù)在住宅中的使用相當(dāng)成熟，北京新農(nóng)村改造項(xiàng)目中太陽能與建筑一體化技術(shù)的成果將為我國北方地區(qū)農(nóng)村的民居改造提供經(jīng)驗(yàn)，該項(xiàng)目清潔、節(jié)能、安全，具有較好的推廣前景。 案例源單位評價 北京市平谷區(qū)將軍關(guān)新村在新農(nóng)村改造項(xiàng)目中，利用“太陽能與建筑一體化技術(shù)”，解決新民居的生活熱水和冬季供暖問題，體現(xiàn)了北方山村新農(nóng)村民居建設(shè)的特色。自2005年8月份入住新村以來，該太陽能系統(tǒng)運(yùn)行可靠，使用方便，提高了住戶生活品質(zhì)。我們認(rèn)為該系統(tǒng)有以下特點(diǎn)： 1）太陽能集熱板作為坡屋頂?shù)囊粋€建筑構(gòu)件，與建筑結(jié)合為一體，實(shí)現(xiàn)與環(huán)境協(xié)調(diào)。 2）供熱系統(tǒng)由太陽能/輔助電熱水系統(tǒng)、煤爐保障系統(tǒng)及低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)集成。其中，太陽能系統(tǒng)為二次換熱系統(tǒng)，保證太陽能系統(tǒng)一年四季正常運(yùn)行。 3）采暖期通過低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)向建筑供暖；非采暖期，通過承壓貯熱水箱向建筑提供生活熱水；有特殊需求時，系統(tǒng)可自動或手動啟動輔助電加熱，或通過煤爐