上海太阳能工程-上海湘宸太阳能公司15821413123是一家以太阳能热水器生产为主的太阳能工程厂家，公司在太阳能行业有做过的工程案例有：平板太阳能热水器，阳台壁挂式太阳能热水器,分体太阳能，平板分体太阳能热水器工程，等，公司承接太阳能热水器工程，太阳能采暖，太阳能发电，太阳能空调等。
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摘要 可再生能源与建筑相结合是可再生能源的发展趋势，也是我国建筑节能重点支持内容之一。安徽省芜湖市三山区 龙湖街道办事处办公楼是集太阳能空调、光伏、太阳能光热及地源热泵系统于一体的综合利用项目，是多种可再生能源建筑应用的新技术。合同总额498万，办公区域建筑面积为7375m2，集热面积320㎡.整个系统实现了与建筑相结合，与环境和谐统一，大程度利用可再生能源，是安徽省首座集多种新能源于一体的绿色建筑。
关键词 太阳能空调 地源热泵 绿色建筑
0前言
节能减排是国家“十一五”重点研究领域，已经成为当今社会发展的重中之重。建筑是可再生能源应用的重要领域，我国太阳能、浅层地热能和生物质能等资源十分丰富，在建筑用能中应用前景广泛。研究开发利用可再生能源，为建筑供能，是解决建筑能耗问题的一个有效途径。为了更好地掌控可再生能源项目的应用情况，智能网络监控系统是工程未来的发展方向。
1工程概况
1.1地理位置及气象条件
芜湖市位于安徽省南部。芜湖市地处北亚热带，位于东经117°58′～118°43′，北纬30°38′～31°31′之间，是一座滨江山水园林城市，地势南高北低，平原丘陵皆备，地形呈不规则长条状，河湖水网密布。气候上，属亚热带季风湿润气候，光照充足，四季分明。
芜湖市年平均气温15～16℃，平均日照时数在1850h左右，日照率为42%；7月份是日照小时数多的月份，多年月平均日照小时数为212.2h，日照率为49.1%；早春2月，太阳位于赤道以南，日照时间短，该月是日照小时数少的月份，多年月平均日照小时数为107h，日照率为34.2%。
通过对近10年芜湖市日照进行统计分析，太阳能辐射的总量平均为4557.82MJ/m2，高年份可达5298.19MJ/m2，少数年份≥4400MJ/m2。太阳能资源丰富程度的指标数在4400～5000MJ/（m2•a）之间，属于太阳能资源较丰富区，为新能源示范应用项目提供有利的资源条件。
1.2项目简介
安徽省芜湖市三山区龙湖街道办事处办公楼位于芜湖市三山区，总建筑面积为7375m2，共8层，总投资2600万元。为响应国家节能减排、提高能源利用率的号召，在地方政府的扶持下，将办公楼打造成集地源热泵、太阳能空调、光伏、太阳能光热综合利用的示范项目，是芜湖市首座综合应用示范建筑。
地源热泵系统：利用浅层地热资源，通过热交换，达到整个办公楼的冬季供暖、夏季制冷的目的。
太阳能空调系统：在建筑物顶层选取200m2的区域（档案室、卫生间），大限度地利用太阳能来达到区域的供暖与制冷，减少常规能源的消耗，与地源热泵系统共用空调末端，通过电动三通阀来进行系统间的切换。
太阳能热水系统：利用平板型太阳能集热器，提供办公楼食堂及盥洗热水。
太阳能光伏发电系统：在办公楼南立面扇窗户上安装太阳能电池板，既起到遮阳避光、美化建筑的作用，又达到发电的效果；光伏系统发出来的电并入到内部电网供办公楼使用。
2技术应用分析
2.1地源热泵
2.1.1.系统原理(见图1)

冬季:当机组在制热模式时，就从土壤／水中吸收热量，通过电驱动压缩机和热交换器把大地的热量集中，并以较高的温度释放到室内。
夏季：当机组在制冷模式时，就从土壤／水中提取冷量，通过机组的运行将冷量集中，送入室内，同时将室内的热量排放到土壤／水中，达到空调制冷的目的。
2.1.2设计参数
本项目在室外考虑到南方使用的要求，地源热泵系统埋管数量按满足冬季负荷设计。夏季高峰运行期间由地埋管和冷却塔共同满足系统所需排热量。
室内温度设计：冬季≥18℃；夏季≤26℃；
总空调面积7375㎡，通过理论计算及结合当地气候条件，冬季低温度-3℃，取暖期61d，（每年的12月21日～次年2月19日）；夏季高温度39℃，制冷期118d，（每年的6月10日～9月15日）；
平均冷指标：120W/㎡；
平均热指标：60W/㎡；
总冷负荷：120W/㎡×7375㎡=885kW；
总热负荷：60W/㎡×7375㎡=442.5kW。
2.1.3设备选型（见表1）

2.1.4空调系统侧水流量计算
采暖时系统则按供回水温度45/40℃计算，在大供暖负荷时所需系统水流量为：
制冷时系统则按供回水温度7/12℃计算，在大制冷负荷时所需系统水流量为：
2.1.5地源侧土壤耦合器计算

根据芜湖市当地的气候条件和多年的施工经验，本设计确定地源孔数量冬季满足，夏季还需要61口井冷却，因而夏季需增加冷却塔冷却，通过计算需要100t/h的冷却塔1台。按冬季负荷计算土壤耦合器长度,每口井的有效埋管长度按100m计算,冬季吸热需要地源孔数量仅为100口，夏季放热需要地源孔数量为161口，节省了61口井的资金投入。

2.2太阳能空调
2.2.1结构形式
太阳能集热器布置位于办公楼楼顶，可以分为4个子阵列，每个子阵列4组太阳能集热器。
2.2.2系统原理
太阳能空调具有采暖及制冷两种功能。采暖功能就是太阳能集热器加热热媒水后送入末端采暖；制冷功能一般采用吸收式制冷的形式，就是利用太阳能集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。则此太阳能空调系统由以下几部分构成：1.太阳能集热器；2.溴化锂制冷机；3.储热水箱；4.储冷水箱；5.冷却塔；6.水泵；7.控制系统；8.连接管线及其他相关设备。系统原理见图2。
图2太阳能空调系统原理

2.2.3设计参数
冷负荷：
根据设计院暖通图纸，11号楼东半侧原配空调机组的制冷量为40kW，据此反算制冷设计负荷为80w，此为制冷负荷峰值，平均可按60W计算，由于是办公楼，制冷需求按照7:30~18:30，也就是11h/d计算，则太阳能空调所带区域总的日制冷需求为120×0.06×11＝79.2(kW•h)/d。
热负荷：
采暖负荷与制冷负荷相当，采暖需求按照11h/d计算，则太阳能空调所带区域总的日采暖需求为120×0.06×11＝79.2(kW•h)/d。
夏季，首先将被太阳能集热器加热的热水储存在储热水箱中，当储热水箱中的热水温度达到一定值时，就由储热水箱向制冷机提供所需的热水，从制冷机流出的热水温度降低后，再流回储热水箱，然后由太阳能集热器再加热成高温热水。制冷机产生的冷媒水首先储存在储冷水箱中，再由储冷水箱分别向各个风机盘管提供冷水，以达到空调制冷的目的。当太阳能储冷水箱内水温高于设定高值（如17℃）时，通过电动三通阀自动切换至地源热泵系统，直至太阳能储冷水箱内水箱再次低于设定低值（如12℃）时，再次切换至太阳能空调系统。
冬季，同样是将太阳能集热器加热的热水先储存在储热水箱中，当热水温度达到一定值时，就由储热水箱直接向风机盘管提供所需的热水，以达到供热的目的。当太阳能储热水箱内水温低于设定低值（如40℃）时，通过电动三通阀自动切换至地源热泵系统，直至太阳能储热水箱内水箱再次高于设定高值（如45℃）时，再次切换至太阳能空调系统。
2.2.4设备选型
太阳能集热器吸收太阳辐射能，热量传递给太阳能集热器中的工质，当太阳能集热器工质温度高于储热水箱低部温度时，水泵开始运行，把太阳能集热器吸收的热量传递给储热水箱中的水。由于溴化锂制冷机所需热源温度较高，热源的进出水温度一般为88/83℃以上，本项目采用热管真空管太阳能集热器，可以分为4个子阵列，每个子阵列4组太阳能集热器。系统规模及计算结果列表如2：

2.3太阳能热水系统
2.3.1结构形式
本系统采用平板型太阳能集热器，布置在办公楼楼顶平台。
2.3.2系统原理(见图3)
太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能并把水加热的一种装置。平板太阳能集热器吸收太阳辐射，将收集的太阳辐射能转化为热能，逐渐加热太阳能集热器内的水；当太阳能集热器内的水温达到设定温度时，通过温度传感器、温度控制器、电磁阀、水泵等设备，将太阳能集热器里的热水输送到储热保温水箱中，同时自动补进冷水。当水位达到储热水箱上限后，温度控制器启动相应设备，将系统运行方式自动转为定温循环，使太阳能集热器与水箱之间形成循环，继续利用太阳辐射能量，进一步提高水箱水温。

图3太阳能热水系统原理
2.3.3设计参数
热负荷：需用热水量5000kg；
Q=5000kg×(45℃-15℃)×4.187=628MJ；
冷水温度：15℃；
热水温度：45℃。
2.3.4设备选型
采用平板型太阳能集热器，50组，分布于屋顶平面上。平板太阳能集热器的参数见表3。

2.4太阳能光伏
2.4.1结构形式
在办公楼南立面60个窗户上安装太阳能电池板，既起到遮阳蔽光、美化建筑的作用，又达到发电的效果。
2.4.2系统原理
太阳能光伏发电系统由光伏组件、直流监测配电箱、并网逆变器、计量装置及上网配电系统组成。太阳能通过光伏组件转化为直流电力，通过直流监测配电箱汇集至并网型逆变器，将直流电能转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流。图4为太阳能光伏实际效果图。

图4太阳能光伏实际效果
2.4.3设备选型与说明
龙湖街道办事处窗眉遮阳板用单晶硅太阳能电池组件平铺在不锈钢支架上，通过串并联电路进入光伏逆变器，经过反向电度表接入内部配电室电网，并在逆变器的RS485电源监控接口，接入工控机LCD显示界面，能从界面上看到整个系统发电情况。
光伏并网发电系统中，太阳能电池组件100Wp,120块，为3个小系统；每个单元一部5kW逆变器，2块一并拼装为一组，20组串联，工作电压340V。终3个小系统并联进入内部配电室并入电网发电，整个并网发电系统（一个单元）。
2.5远程控制系统
远程控制系统的组成:现场控制柜、GPRS无线远程通信模块、计算机终端服务器、INTERNET网络、客户端。
监测：采集工程现场数据，实时显示工程现场的温度、水位等数据的变化状况，电磁阀、循环泵等执行机构的工作状态变化。
控制：根据系统运行状态，对系统进行远程控制。
2.5.1原理
监测装置：在工程现场安装的传感器网络和各执行机构；
传输通道：将现场监测数据传输到监控中心；
监控中心：对工程现场信息进行实时处理及显示。

2.5.2监控中心
服务器：数据采集、数据处理、数据存储
客户端：实时显示各监测点运行状况；查询历史数据，了解运行历史；更新监测目录，方便监测点更新。
3经济效益分析
3.1地源热泵用电负荷计算(见表3)

3.2地源热泵运行费用计算
表4和表5分别为地源热泵夏季工况和冬季工况


热泵每平方米运行费用比传统供暖（制冷）系统节能50％以上，系统年总节能量为243988.57kW•h。
3.3太阳能热水系统
系统年节能量：
△QSave=100×5000×（1-20%）×50%=200000MJ=55555.56kW•h。
3.4太阳能光伏系统
系统年节能量：16863kW•h。
3.5总结
整个办公楼可再生能源项目系统运行后，年省电量为：316407kW•h。
系统全年常规能源标准煤替代量：
Qbm=△QSave总/（29308×75%）=51.82t。
系统年二氧化碳的减排量：
式中：W=29308kJ/kg=29308MJ/t，每吨标煤的热值；
n=15a；
=0.866kg碳/kg标准煤；
Eff=95%。

系统年二氧化碳的减排量为130t。
4发展前景
人口、资源和环境是当前全球性共同关注的3大问题。世界各国都把节约能源，保护环境放在重要位置。能源是我国的基本国策，对于我国这样一个能源紧张的发展中国家来说，研制开发环保节能技术、推广环保节能产品是一项重要工作。
随着太阳能系统及可再生能源项目应用的日益大型化和复杂化，远程监控系统在工程上的运用必然会越来越广泛。通过远程监控系统，能够使系统更加完善，更加节能。远程监控系统的运用，使得我们能够在使用阶段对运行方式进行调整，使太阳能效率更高，更加适应用户的要求。远程监控系统的运用，使得太阳能系统的维护变得简单，能够真正的无人值守。远程监控系统的运用，能够清楚的知道系统的运行数据和效率，为以后系统的设计及改进提供理论基础。
远程监控系统还是太阳能热水项目进入合同能源管理领域，进行碳指标交易的必备条件。
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