楼房户式d q太阳能采暖技术

楼房户式d q太阳能采暖技术 楼房户式D Q太阳能采暖技术 发布时间:2008-7-8 字号:大 中 小 点击数: 474 楼房户式D Q太阳能采暖技术 —低成本、高效益、规模化利用太阳能采暖的 南 宝 铉 内容提要 本文叙述了太阳能、电能、地暖、户式采暖、层式节能建筑结合，构成新的采暖系统，用于寒冷地区采暖的技术方案，分析了这一采暖方式的特点以及技术与经济可行性，表明了这是楼房户式太阳能主导采暖方式，是以实施集中供热采暖的50%节能(能效基数为1980,1981当地通用建筑设计能耗水平,下同)建筑成本、改建实施DQ技术的采暖楼、实现79%~85%节能效益的方案，指出了有待于解决的问题。 关键词:太阳能、电能、地暖、户式采暖、节能建筑。 DQ技术是国家实用新型专利技术(专利号:ZL200520018695.2)“多热源互补地暖管网取暖与热水两用装置”的简称。DQ技术，是利用一体式太阳能热器、电热水器、地暖管网、户式采暖、层式节能建筑等他人成熟技术与已有方式有机组合，构成新的产品，用于寒冷地区采暖的技术，是一种无需增加建筑成本而大幅提高建筑采暖节能与经济效益的方案。 一、技术方案 DQ技术供热系统的基本结构是:户为单位，摆放在屋顶的一体式太阳能热水器，通过供暖用水循环管，连接室内的地暖管网。系统设有一台太阳能控制仪、一台循环泵和一台时(温)控仪。为辅助加热，太阳能热水器水箱内安装一支电热棒，室内安装一台即热式电热水器，与系统相连。DQ技术把采暖系统融入建筑设计与施工中，并使建筑自身具有供热功能，实施一台供热设备连接一组散热设施的1+1小型供暖方式，实现用热与供热由一家管理，形成用户自行采暖的格局。公用建筑单位采暖则可采用一家管理，分区供暖方式。 延吉地区强化保温建筑(指利用延吉地区50%节能建筑成本中的撤出集中供热节余资金强化保温的建筑_下同)DQ技术太阳 能供热约占34.4%~51.6%。采暖用太阳能热水器的规格受到供热需要、用户购买力、摆放平台面积以及太阳能热水器自有规格等方面的制约，DQ技术一般采用2台φ58mm×1800mm(长)20支,30支真空玻璃集热管热水器组合制造一个采暖单位(100?建筑面积_下同)采暖用太阳能热水器，集热面积为6.4?,9.6?。测算延吉地区DQ采暖技术太阳能保证量，参照国家民用建筑工程设计节能专篇“给水排水”(以下简称专篇)提供的方法、数据以及吉林省延吉市相关进行。延边州气象部门提供的资料表明，延吉地区年日照时间为2280小时，属三类偏低，采暖期(10月底,跨年4月末170天_下同)日照时间为1029小时。“专篇”指出，吉林地区年日照时数为2200,3000小时，水平面上太阳辐照量为5000,5400MJ/?。取低值计算，延吉地区采暖期水平面上太阳辐照量为:5000MJ/??2200小时×1029小时=2,338.6362MJ/?。采暖期DQ技术一台太阳能制热设备延吉地区太阳能保证量为2,338.6362MJ/?(采暖期延吉水平面上太阳辐照量代集热器倾角采光表面上的太阳辐照量，实际后者大于前者)×[6.4?,9.6?]×45%(国标玻璃真空管集热效率)×[1- 0.30(管路和贮水箱热损率高值)]?3.6MJ/KWH=1309.6361KWH,1964.4543KWH，采暖期日均保证量为7.7037KWH,11.5556KWH，约占DQ技术采暖供热总量的34.4%~51.6%。在采暖楼的里层房、太阳能资源丰富地区以及建筑节能水平进一步提高的情况下，太阳能保证量所占比例将超出或大幅超出这个比例。 除了太阳能热水器制热外，加大南窗(做小北窗)提高太阳辐射量或窗下设置集热墙提高室温，即扩大被动式太阳能采暖，是提高建筑采暖太阳能保证量的一个办法。一个采暖单位普通住宅南墙除原有窗所占面积外还可利用的面积在5?左右。在延吉，每平方米改造墙面所获取的太阳能辐照量为5000MJ/?(代窗户玻璃采光面辐照量)?2200小时×[1029小时, 0小时(遮光时间)]×45%?3.6MJ/KWH=292.3295KWH，日均1.7196KWH。这是无遮光为条件的。本文以此作参考量，不作计算参数。 DQ技术采用热效高而对热源要求低的地暖技术。DQ技术采用的通用地暖技术，亦称低温热水地面采暖、地板辐射采暖等。它通过铺设在地面上的热水循环管散发热量。由于地暖管网铺设面积大，占建筑面积的70%,80%，并被50mm厚的混凝土层掩埋，采暖具有热量在地面蓄积，逐步以辐射为主要方式散发的特点，因而，供热水温只要高出地面温度，它就能够蓄积起来，30?,50?低温热源也能满足采暖需要，符合太阳能采暖设备以低温供热为主的特点。由于地暖的热源在地面，热辐射距离与人的身高接近，并且人体散发热量也是以辐射为主，人体对热量的享用率大幅提度，因而地暖的设计温度比空气对流采暖(以下简称气暖)可降低2?,3?。根据经验，室内供热温度每降低1?，能源消耗将降低至少7%。 延吉地区强化保温建筑DQ技术电辅设备供热约占65.6%,48.4%，这个比例将随着太阳能保证量比例的变化而变化。DQ技术采用的电辅设备有两种，一是在太阳能贮水箱内安装通用电热棒，功率为1.5KW，二是在室内安装与系统相连的即热式电热 水器，功率为2,3.5KW。现行建筑设计每户用电负荷为4KW,8KW，可容纳DQ采暖用电负荷，况且，采暖用电与空调降温不在一个时期。阴雨天，电热棒用于提高贮水箱内水温，用于取暖或厨卫洗浴，它的缺点是贮水箱、管路热损占20%,30%。即热式电热水器连接地暖，它的优点是几乎没有热损，再则，它借助地暖热效高，而又不产生磁场效应，对人体健康有利。两种设备结合，补充太阳能热水器因间断性、变化性和采集设备本身的限制而不能提供充足热源的不足，约占68.8%,50.2%。电能具有来源充足，全天侯服务的特点，但价格偏高。峰谷用电价格不同的地方，应安装分时电表。在本方案，采暖期很长的寒冷地区把电作为主要热源之一，具有其合理性:一是虽然供热用电比例较高，但它的辅助作用，是太阳能得以进入供暖领域的必要条件，况且，它的绝对量不是很多，采暖用电费用低于当地集中供热收费额的50%，采暖用电含煤量少于同一成本建造的集中供热采暖建筑耗煤量，这在下一节详述;二是本方案适用范围有限，不会对地区用电负荷产生太大的影响;三是本方案对地区环保有利，并且，它促进化石能源大规模集中使用，有利于节能、环保技术的应用。 DQ技术利用自行采暖未入热网节余资金，进一步提高建筑保温水平，降低建筑采暖供热需求。DQ技术要求建筑节能水平在实行国家建筑节能50%,65%标准的基础上，利用撤出集中供热而未支出的那一部分资金，增加建筑节能投入，进一步提高建 3筑保温水平，达到更高的节能水平。采用的办法，是加厚保温层。按延吉2007年EPS板(18,20kg/m_下同)价格与工价测算，利用未入热网节余资金可增加的保温层厚度为50mm(外墙),100mm(屋面)，有的部位可新增保温层。延吉市现行建筑设计370mm粘土实心砖外墙外保温EPS板厚度为50mm，塑钢窗两玻空气间层厚度为12mm，达到建筑节能50%水平。按DQ方案，把外墙保温层加厚，达到100mm，屋面保温层加厚，达到200mm，楼梯间设两道防寒门，并在内墙面新增80mm,100mm厚保温层，户与户之间墙壁新增30mm厚保温层，地面做好防水的基础上加厚保温层，达到100mm，楼板保温层落实30mm厚度，塑钢窗两玻改为单框三玻或双框四玻。保温层加厚，符合国家建筑保温设计。建筑采暖，是保持热源，设阻 2蓄热，满足需要的过程。室温是常数，热阻和热供是变数，热阻大，耗热小，热供相应变小。延吉市郊一座300m独立小二楼实施370mm厚实心砖外墙面50mmEPS板保温，屋面100mmEPS板保温，地面50mmEPS板保温，窗户中厅南窗用双框四玻 2塑钢窗、其他用单框双玻塑钢窗保温，地暖，有效热供量为12.45W/m，室温在18?,25?。强化保温建筑保温水平接近这座小二楼的二倍，强化保温建筑热耗要比小二楼少近50%。建筑采暖耗热量等于总得热量，总得热包括除供热设备供热以外的太阳辐射和家电、人体、炊事散热等其他得热，它占总得热量的20%,30%。在延吉按50节能建筑通用设计耗热量的20%计算， 2其他得热量为4.3W/m左右，此数为常量。热供量随耗热量的的减少而相应减少，由于其他得热为常量的特点，强化保温建筑热供量要少于小二楼热供量的50%。考虑到实际操作中会出现的误差与其他因素，强化保温建筑取小二楼热供量的75%，作为 保持正常室温(18?以上)热供需求的计算依据。延吉市强化保温建筑一个采暖单位日热供需求量为 2212.45w/m×75%×24h×100m=22.41KWh。 DQ技术满足一个采暖单位日22.41KWH供热需求，一是靠太阳能制热解决7.7037KWH,11.5556KWH，二是靠电辅加热解决23.22KWH-(7.7037KWH,11.5556KWH)=14.7063KWH,10.8544KWH。DQ技术，是太阳能、电能、地暖、户式采暖，层式节能建筑等五方面的优势互补，它为规模化利用太阳能采暖创造了条件。 DQ技术，适合多层(6层或6层以下)平顶采暖建筑,高层建筑亦可采用。多层建筑屋顶户均面积能够满足DQ技术太阳能热水器摆放需要，建筑采暖太阳能保证量所占比例较高，具有明显的经济节能效益。DQ太阳能采暖可在多层楼房整体配套，也可以在高层楼房靠近顶部的6层配套，扩大利用太阳能采暖的面积。高层低楼可采用其他适宜的采暖方式，高保温(如前)、电采暖是可选择的一个方案，测算表明，它比同一成本建造的集中供热50%节能建筑节约5kg/?以上标准煤。另外，高层低楼亦可配置阳面壁挂式太阳能热水器供热。楼房屋顶应为平顶或接近平顶的坡屋顶，便于摆放太阳能热水器。屋顶设计承重要考虑一个采暖单位500kg,700 kg太阳能制热设备重量。楼中要设管道井，以便安装供暖循环管。屋顶安装太阳能热水器，要考虑建筑自身、周围设施、绿化树木及设备自身的遮光影响，做到无遮光或遮光时间短。屋面要设人员出入口，以便日后维修。 DQ技术产品质量有保障。它是已有成熟技术的组合，产品质量取决于选材，只要选材 得当，产品质量就有保障。DQ供暖设备采用国标太阳能热水器作主机，其使用寿命在15年以上，其他配件选用经认证机构认证，并得到市场验证的产品，其质量也是有保证的。 DQ技术已经成熟，延吉已有多家在使用，有的用了四年，有的三年。试用户未保温多层楼中房一个采暖单位供热需求量为15KWH,20KWH(日)，实际用电量多数在11KWH/(日)以下，室温在16?,23?。采暖设备在运行中很少出故障，出了故障也容易解决，用户反映较好。存在的问题，是房屋未保温或保温未达标，室温舒适度低一些。在公用建筑，一家1500?办公楼安装了13组DQ设备，投入使用后，设备运行正常，管理经济简便，只因建筑不节能，耗电多，一年后停了下来。 DQ产品生产无需建新厂房、上新设备，不受前期厂房、设备报资的限制。只要有市场，有建筑工地，就地组合相关技术产品，就完成产品生产过程。有条件的时候，新建或并购太阳能热水器厂，可降低产品成本。 根据手中掌握资料分析，国内其他楼房太阳能采暖技术采用分体式太阳能热水器，实施集中供热，这样，就多了一个循环系统，热损增加，热效受到影响，就要设专用供热房和大吨位贮水箱，使用大功率动力电，导致设备造价高，运行费用高，节能受影响。 DQ技术的风险在于，建筑未保温或保温未达标。 二、产品造价与效益 DQ技术制热设备价格适中。由于前期投入低，采用成熟技术组合生产，并且，设备结构简便，因而供热设备地上部分价格与集热面积相同的太阳能热水器价格持平，有正常收入的多数家庭都能买得起。在延吉，集热面积为6.4?的供热设备市价为8000元(本节各种价格均为2007年时价)，集热面积为9.6?的，市价为12000元，同一品牌、同一规格洗浴用太阳能热水器市价也是这个水平。 为适应DQ技术，调整建筑结构，会改变建筑成本结构比例，但不会增加建筑成本。延吉市时下建筑实物(或土建)成本为750元/?左右，其中包括现行节能50%所需保温成本，两玻塑钢窗成本和集中供热配套设施成本65元/?。6层楼每层两户每户100?结构一个单元建筑面积计1200?，其集中供热配套费就是7万8千元。调整建筑结构，包括加厚保温层，设置太阳能热水器放置平台，增设管道井，原来实施气暖的改建地暖等。加厚保温层，主要是保温材料EPS板厚度增加，塑钢窗两玻改为三玻或两框四玻，有些墙面要新增保温层。靠山墙一侧单元加厚保温层，所需材料多，投入费用高，在延吉要投4万2千元左右，里侧单元没有山墙费用要少一些。设置热水器放置平台需要200mm,1000mm高300mm×300mm水泥柱18个，6×6角钢36m，新增管道井需要φ100mm塑管60m，所需费用3千元左右。其他增加的人工费，材料费在2万元左右，共计6万5千元，这是靠山墙一侧单元增温费用，没有超出加入集中供热所需配套费用，可能会略有节余。延吉地区新建采暖楼地暖已普及,即使气暖改地暖，因铸铁涨价，气暖设施费用与地暖铺设费已相差无几。改造南墙提高太阳辐射量，会增加成本费用，在延吉每平方米南墙改造要增加100元,150元，而可改面积不多，追加费用在一千元以下。楼梯间增设一道防寒门，在延吉其成本为一千元左右。 实施DQ采暖,对用户经济效益显著.延吉市一个采暖单位年采暖用电费用为0.525元/KWH(民用电价)×(14.7063KWH,10.8544KWH)×170=1312.54元,968.76元。购置太阳能供暖设备费用8000元,12000元，使用年限15年，年均支出为533.33元,800元。两项合计1845.87元,1768.76元，低于当地集中供热费用21.5元/?×100?=2150元。峰谷用电价格不同的地方，多用低谷电采暖，当年费用可降低1/4多。设备维护费不多，可以忽略不计。延吉地区试用户情况看，当年费用都低于当地集中供热收费额的50%。用户的实惠还有，他可以按需取暖，避免北方地区晚春早秋的室内低温，另外，一机两用，节省单独购买热水器的费用，非采暖期丰富的热水还是免费的。 实施DQ采暖，对社会节约一次性化石能源作用显著。国家建筑设计标准规定，延吉50%节能建筑采暖期耗煤量指标为17.6kg/?，一个采暖单位就是1760kg(标准煤?_下同)。集中供热非节能建筑一个采暖期动力用电量约为7KWH/?，50%节能建筑能耗下降，动力用电量减少，暂定为3.5khw/?，一个采暖单位就是350KWH，其含煤量为350KWH×75%(煤电占总量比_下同) ×0.404kg/KWH(煤与电比例)=106.05kg，两项合计，1866.05kg。可计未计的有运煤过程中消耗的能源数量。实施DQ采暖，一个采暖单位年采暖用电含煤量为(14.7063KWH,10.8544KWH)×170×75%×0.404=757.5kg,559.1kg，后者比前者少得多。 两种采暖方式消耗矿物能源之比较 a. 按原设计建集中供热楼100? 耗煤量1866.1kg/100??采暖期 维持50%节能水平 集中供热50% b. 成本不变，改建DQ采暖楼100耗煤量757.5,559.1kg/100实现79.6%,85.0%的节能水平 节能建筑成本 ? ??采暖期 分析表明，用集中供热建筑成本，改建DQ采暖楼，从用户看，是经济的，从社会看，是节能、环保的。在延吉市每百万平方米建筑实施DQ采暖技术，在原有节能基础上，还可以节约1.1万吨,1.3万吨标准煤。 实施DQ采暖，对现行供热体制冲击不大，DQ采暖适合新建节能建筑，现有建筑绝大多数还是传统非节能建筑，还要继续依赖传统集中供热方式。DQ采暖，还未被很多人认可，主要原因是认识停留在传统的供热主导取暖的模式上，没有看到新型节能建筑保温主导取暖的特点，它将随着示范基地的建设与运营得到解决。 资 料 来 源 1、中国建材工业出版社2005年10月出版“墙体材料”。 2、中国建筑标准设计研究院编制2007“全国民用建筑工程设计技术措施节能专篇给水排水与电气部分”。 3、吉林省建筑标准化管理所2001制“EPS板墙体外保温建筑构造”。 4、延边州1971,2001年气象资料汇编。 5、2006年4月3日“经济参考报” 6、2006年9月13日“市场报” 7、网上调阅 2008年7月