湖南省民用建筑可再生能源年应用量计算方法

附录 A 可再生能源年应用量计算方法
民用建筑可再生能源主要应用形式为太阳能热水系统、地源热泵系统、空气源热泵热水系统、空气能水水空调系统、光伏发电系统等。

具体可再生能源应用量计算方法如下：
1太阳能热水系统：
太阳能制热水，热源相当于免费提供，制取的热水量相当于节能量。

太阳能集热板按照一定太阳能保证率配置，全年每天太阳辐射照度不一样，生活热水日耗热量每天也不同。

产生太阳能集热板可获取的最大太阳辐射量，与用户使用量并不一致。

存在太阳能集热板可获得的热量大于生活热水日耗热量或小于生活热
水日耗热量的情况。

在计算热水系统中从太阳能集热板所获得的热量，按照实际需求和可供应量中小者进行计算。

太阳能热水年可再生能源应用量具体计算办法如下：
3
1）计算热水系统每日提供1m 热水的耗热量。

用户全年使用的热水量基本
不变，不同的是自来水温度变化，每日热水耗热量不同。

建筑给水排水设计规范GB 50015-2003（2009 年版）给出的是60℃热水量。

2) 按照设计的太阳能保证率，取集热器平均效率0.45 ，年平均日太阳辐照
3
量 10.5 MJ/ ㎡· d，管路损失率 0.2 ，计算出加热 1m 的 60℃热水在不同的太阳
能保证率下需要的太阳能板面积 (M2)。

3）根据不同太阳能保证率下太阳能板面积，以及用户每日需要的热水耗热量，计算出每日有效太阳辐照值临界点。

并将地区全年每天太阳总辐照值与每日有效太阳辐照值临界点进行对比，总辐照值小于临界点的都是有效辐射，总辐照值大于于临界点的按临界点辐照值作为有效辐射。

计算得到每日有效太阳总辐照值，全年叠加，经过换算得到单位换热面积年有效得热量。

按照热力折电力系数为 0.4
（ 2018 年全国火电机组供电标准煤耗 308 g/kWh，1KW热能折 123 g 标煤，故热力折电力系数为 0.4 ）换算得到可再生能源应用量。

因此规定当采用太阳能热水系统时单位光热集热器（平板或真空管）年可再生能源应用量按表 1 计算。

表 1 不同保证率太阳能可再生能源应用量
太阳能保证率 (%)304050607080
有效得热量（ kWh/m2.年）344308279255234217可再生能源应用量 (kWh/m2.年)137.6 123.2 111.6 10293.686.8湖南地区太阳能板保证率一般为30~50%之间，可再生能源应用量取平均值为 124 kWh/m2。

2 空气源热泵热水系统
空气能热水系统可再生能源应用量等于生活热水总耗热量折电值减去耗电
量，根据湖南省气候特点，空气能热泵热水系统年平均系统能效比取3.2，空气能热泵热水系统生产 1kWh热量，其耗电量为 1/3.5=0.286kWh 。

空气源热泵热水系统分为独立系统和复合系统，具体计算如下：
1）空气源热泵热水独立系统
用户全年使用热水量基本不变，不同的是自来水温度变化，每日热水耗热量不一样。

空气源热泵热水系统可再生能源应用量Er 计算如下：
Er= Q× ( η1-1/ COP) = q× t × ( η1-1/ COP)
其中： Q——空气源热泵热水机组全年供热量，kWh
t ——等效满负荷运行时间，2512 小时
q——空气能热泵热水机组装机容量，kW
η1——热力折电力系数，0.4 k W h / k W h，
COP——热泵平均季节性能系数，取 3.2；
因此空气源热泵的年可再生能源应用量计算如下：
Er= q ×2512×(0.4-1/3.2)= q220×kWh/kW
空气源热泵热水机单位装机容量，年可再生能源应用量为220 kWh/kW
2)太阳能和空气源热泵复合热水系统
对于太阳能和空气能热泵复合系统，优先利用太阳能制取热水，不足部分由空气能承担。

可再生能源应用量应分别对太阳能、空气能热泵进行计算。

太阳能利用可再生能源计算办法按照 124 kWh/m2计算，空气源热泵的年可再生能源应用量计算按下面计算办法：
Er=(Q- Q s) × (1η-1/ COP))=(365 ×q L-K* S)×( η1-1/ COP)
= L × 1243- S ×kWh24
其中： Er——可再生能源应用量， kWh ；
Q——全年生活热水耗热量，kWh
Q s——太阳能得热量， kWh
L——最大日热水用量热水用量m3/d ，60℃热水
q——制取单位热水综合年平均耗热量，取44kWh/m 3
η1——热力折电力系数，0.4，
COP——热泵平均季节性能系数，取 3.1；
2
K——太阳能单位面积得热量，312 kWh/m.a
2
S——太阳能板面积m
3地源热泵系统：
制冷工况下，地源热泵系统与传统的中央空调制冷系统在夏季运行能耗差异
较小，因此不考虑制冷工况下的可再生能源应用量。

可再生能源应用量只对冬季
工况进行计算。

通过对既有公共建筑调研分析，冬季平均运行时间约900 小时，制热季年平均负荷使用率约70%。

地源热泵系统冬季地源热泵主机能效比 5.0，考虑地源水泵耗功，其源侧系统综合能效比约 4.5。

地源热泵系统制热可再生能源应用量：
Er=Q×H× (1η-1/ COP)0×.7
其中： Er——可再生能源应用量；
Q——热泵机组承担制热量（kw），最大不超过项目计算热负荷；
H——冬季制热运行时间，取900小时；
COP——热泵平均季节系统性能系数，取 4.5；
η1——热力折电力系数，0.4，
因此地源热泵的年可再生能源应用量计算如下：
Er= Q×900×（ 0.4-1/4.5）× 0.7 =Q×112（kWh）
地源热泵热泵机组单位热负荷容量可再生能源应用量为112 kWh/kW
4 空气能水 -水热泵系统（能源热源塔系统）
空气能水 -水热泵系统原理与地源热泵系统类似，通过换热塔夏季排热、冬
季吸收空气热能来替代打井或埋管。

相对于风冷热泵由于采用水冷方式，夏季制冷效率更高，冬季制热时采用防冻液吸热避免风冷热泵结霜的缺陷。

空气能水 -水热泵系统夏季制冷与常规电冷水机组相当。

根据湖南省气候特
点，冬季系统平均制热能效比（压缩机 +冷却泵 +塔风机）约为 3.0。

因此在可再生能源应用量只对冬季进行计算。

空气能水 -水热泵系统的年可再生能源应用量计算如下：
Er= Q× 900×（ 0.4-1/3.0 ）× 0.7=Q×42（kWh）
空气能水 -水热泵机组单位装机容量可再生能源应用量为42 kWh/kw
5光伏发电系统
光伏发电系统的基本设备包括光伏组件、光伏方阵支架、直汇流箱、并
网逆变器、配电柜、电缆等设备。

其运行模式是在有太阳辐射的条件下，光
伏发电系统的太阳能组件阵列将太阳能转换输出的电能，经过并网逆变器逆
变成交流电供给建筑自身负载，多余或不足的电力通过联接电网来调节。

光伏发电系统单位面积可再生能源应用量具体计算如下：
Er=S×k1×k2
其中： Er——可再生能源应用量；
S——光伏板单位面积年吸收太阳辐射总量，取 1114.78kWh/m2；
k1——光电转换效率，目前常用的单晶硅，取 18%
k2——整体转换效率（综合考虑线损、阴影、机损等因素），取85%
光伏发电系统单位面积可再生能源应用量为：
Er=1114.78*18%*85%=170 kWh/m 2。