多层住宅小区太阳能集中集热、分户储热和集中集热、分户计量热水系统设计方案

多层住宅小区太阳能

集中集热、分户储热和集中集热、分户计量

热水系统设计方案

一、工程概况

1.1 工程概况

住宅小区太阳能热水应用示范项目地理位置、建筑类型、建筑面积、使用功能、示范面积等见表1。

表1 住宅小区太阳能热水应用示范项目工程概况

住宅小区占地面积约2.5万平方米，总投资6亿元，规划建筑面积57.14万平方米。住宅建筑面积48.2万平方米，商铺建筑面积6.25万平方米，另外还包括酒店、会所、物业、幼儿园、医务室及其它公共建筑。工程完成后可向社会提供4023套住宅。

表2 住宅小区基本情况

1.2总平面图

住宅小区总平面图见图1-图3。

图1 住宅小区项目总规划鸟瞰图

图2 住宅小区项目总规划平面图

图3住宅小区规划图

二、示范目标及主要内容

2.1 示范目标

总目标：将住宅小区建设成为太阳能热水系统示范工程，并实现太阳能热水系统与建筑的一体化，实现可再生能源的规模化应用。

（1）示范项目通过采用外墙保温，屋面等高效的围护结构节能技术，使建筑物节能目标达到65%以上；

（2）太阳能热水系统可满足全年60％的生活热水要求。

2.2 示范主要内容

示范主要内容为可再生能源太阳能在建筑上的一体化应用，示范项目主要采用集中集热、分户储热式太阳能中央热水系统为居民提供生活热水。

示范内容主要围绕以下关键目标及指标展开：

（1）建筑节能目标≥65%。本项目外墙采用框架结构，多孔砖填充，屋面采用了聚苯板保温技术。

（2）太阳能热水系统提供的热水占总热水消耗的60%以上。太阳热水系统采用电加热系统作为辅助能源，通过采用太阳能热水系统，可以大大降低常规能源使用量，最大限度地利用太阳能，阴雨天或太阳能供热水不足部分由辅助电加热系统提供。

（3）太阳能集热器与平屋面的建筑结合示范，采用集中集热、分户储热式太阳能热水系统。

（4）采用集中集热分户储热实现太阳能热水系统的规模化应用，其中太阳能集热器采用真空管式集热器，使用寿命长达30年，后期运行维护方便。

·各住户使用自家水箱里的热水和辅助能源,不存在物业分户收取水电费的问题;运行过程中,不存在收费管理问题;

·集热系统的设备利用率较高,设备的初投资略低,维护费用较低。楼面太阳能可由物业负责维护管理;

·不受楼层高低限制,并可以实现太阳能热能资源共享;

·可以根据楼面建筑情况灵活布局,最容易实现与建筑物相协调。

三、集中集热、分户储热技术方案

（一）围护结构体系

根据中国建筑热工设计分区图（表4）本市属于严寒区，因此其建筑维护结构体系必须根据严寒区建筑进行设计，本市采暖期（11月--次年3月）室外平均温度为-3.1～-4.0℃，按照《民用建筑节能设计标准（采暖居住建筑部分）》JGJ 26-95的规定，其建筑各部分围护结构传热系数限值如表5所示。

多层住宅小区太阳能集中集热、分户储热和集中集热、分户计量热水系统设计方案

表5

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住宅小区所采用的围护结构如下：

（1）外墙

外墙主体结构采用240mm厚煤矸石多孔砖，外加80mm厚XPS聚苯板。墙体围护结构的平均传热系数满足居住建筑节能标准规定的0.65 W/(m2·k)的要求。

（2）外窗

外窗采用65系列铝塑密闭中空玻璃平开窗，南、北、东西面窗面比分别为0.36、0.23和0.07，传热系数均为2.5W/m2·K；满足居住建筑节能标准规定的3.20 W/(m2·k)的要求。

（3）屋面

屋面主体结构采用120mm钢筋砭板，外加80mm厚XPS聚苯板，采用陶粒混凝土找坡，屋面平均传热系数为0.44 W/m2·K；满足居住建筑节能标准规定的0.50 W/(m2·k)的要求。

（4）其他部位保温

房屋一层地面采用30mm厚聚苯板，阴、阳台出沿部分外周均采用50mm 聚苯板保温，非采暖间与采暖间的隔墙采用20mm厚XPS保温板。

对照表5可知，本项目中建筑围护结构的传热系数各项均符合节能建筑的要求。

二、安装地区的地理与自然条件分析：

青海属于我国二等太阳能辐照度地区，位于北纬36°43′至37°23′，东经100°51′至101°56′，海拔2280-4622米。水平面年总辐射量5712MJ/（㎡·a），当地纬度倾角平面年总辐射量6873 MJ/（㎡·a），年总日照小时数2776小时，年太阳能热水系统供应保证率推荐范围50％～60％。住宅小区位于青海省本市，使用水源情况为市政自来水，根据上表选取地面水基础水温15℃。

根据国家气象中心提供的《中国气象辐射资料年册》，采用观测站观测资料（观测站区站号52866，观测场海拔高度2295.2米）观测站月日均及年总辐射数据（单位MJ/㎡）：

（三）示范技术设计方案

1 方案论述

本示范项目住宅小区太阳能热水系统采用集中集热-分户储热-电加热辅助能源的系统。

该形式将集热器集中布置在屋顶,在屋面设置水箱间,并且在每家每户

安装一台热、电两用太阳能水箱(水箱大小50—100L)。太阳能集热器采集到的热量集中储存于屋顶设备间内的水箱中,并通过管网均匀输送到每家每户,不仅保证用户用热量均衡稳定,而且解决了物业收热水费用难的问题。

本示范项目住宅设计建设要求达到65%的节能设计标准根据项目特有的全高层建筑、立面及屋顶形式,选用了集中集热分户换热储热太阳能系统。该建筑类型为多层住宅, 有屋面均采用平屋面形式，每户一台换热式双能源水箱,每户使用自己的自来水和电辅助加热。天气好日照足,太阳能集中系统提供热源,日照不足时,用户自己启动电辅助加热。

2.系统设计计算 ⑴ 水量的确定：

示范项目户型基本情况

太阳能热水示范项目共包括29栋楼，A 、B 、C 、D 四种户型，均为6层居民楼。户型、楼号分布、户型面积见表8。依据《建筑给水排水设计规范》（GB 50015—2003），对于有集中热水供应和沐浴设备的住宅，热水温度按60℃计时，每人每日日用水定额为40-60L ，按每户3人计算，日均用热水量60L/(人·天)，共计988户。根据下式计算热水量

Q w r mq

式中：Q W ——日平均用热水量， （L ）；