黄金智 刘 娟

(1.彭阳县科技服务中心，宁夏 固原 756500； 2.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏 银川 750021)

·绿色环保·建筑节能·

银川市可再生能源建筑示范研究★

黄金智1刘 娟2

(1.彭阳县科技服务中心，宁夏 固原 756500； 2.宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏 银川 750021)

结合银川市丰富的可再生能源及其在建筑中的规模化发展情况，对不同类型的太阳能热水集热系统及地源热泵系统进行了监测，并进行了数据分析和理论计算，评价了系统的节能效果，得出了一些有意义的结论。

可再生能源建筑，太阳能，地源热泵，热水供应

0 引言

随着我国能源的日益紧缺和《中华人民共和国可再生能源法》的颁布与实施，太阳能等可再生能源在建筑的应用中越来越受到人们的重视。银川市位于黄河上游宁夏平原中部，太阳能年辐照量约为5 500 MJ/m2，太阳能光热、光伏产品在银川市建筑中应用得到较好的推广[1]；地表水、浅层地下水、土壤中可采集的低温能源十分丰富，利用潜力巨大[2]。地源热泵系统在银川市很多项目中得到成功应用，取得了较好的经济社会效益。大力推进太阳能、浅层地能等可再生能源在建筑中应用，是解决建筑用能最经济合理的选择。

1 银川市发展可再生能源建筑概况

银川市可再生资源，特别是太阳能资源丰富，具有很大的开发潜力。根据银川市城市概况、可再生资源条件及建筑能耗现状，在新型节能建筑体系推广的同时，因地制宜地推进太阳能、浅层地能、污水余热等可再生能源在建筑领域的应用，重点发展太阳能在建筑中的规模化应用，大力推广太阳能热水系统和太阳能光伏照明系统，适度发展地下水源、土壤源和污水源热泵的示范应用。到2012年年底，银川市新增可再生能源建筑应用面积达到439万m2。其中新增太阳能热水系统建筑应用面积占新建建筑面积的41%(368.8万m2)；新增地源热泵系统建筑应用面积占新建建筑面积的8%(70.3万m2)，实现年节约标准煤2.9万t，年减少二氧化碳排放量7.8万t[3]。

2 银川市可再生能源示范类型及效果

2.1 太阳能热水供应系统

1)平板式太阳能热水供应系统。在银川市金凤区城市春天小区示范572户阳台壁挂式平板太阳能热水系统，整套系统全自动控制，可以全天候使用热水(系统原理见图1)。系统采用分体承压设计，集热器安装在阳台外面，水箱固定在阳台墙壁上。系统板芯结构为管板式。系统采用封闭式承压水箱，水箱容积为100 L，集热面积1.9 m2。同时系统配置有电加热辅助能源，保证在连续阴天情况下正常使用。水箱内胆外夹套内灌充工质，通过循环管路与集热器连通。系统为自然循环方式运行，集热器吸热后，利用热虹吸通过夹层内的工质将水箱的水加热。用户用水时，冷水从水箱底部进入，将热水顶出。经过测试，集热器的供水温度始终保持在49.9 ℃～52.5 ℃左右，水箱有效容积为100 L，集热器热损失为0.83 W/K。集热系统全年太阳能保证率65.9%，全年常规能源替代量108.41 t标煤，二氧化碳减排量267.76 t/年，二氧化硫减排量2.17 t/年，粉尘减排量1.08 t/年，年节约费用18.45万元/年。典型天气平板集热器得热量如表1所示。

2)真空管太阳能热水供应系统。在银川市兴庆区东城人家小区，示范1 498户联集管式全玻璃真空管太阳集热器，每组集热面积6.25 m2，共982组，每单元一个独立的系统，集热器屋顶整体安装(集中集热)；楼顶水箱间设300 L缓冲水箱(间接换热)；每户安装独立储热水箱为住户提供生活和洗浴热水，二期每户独立水箱容积120 L，三期每户独立水箱容积80 L。

表1 平板式太阳能系统测试表

时间环境温度/℃太阳辐照量MJ/m2集热系统得热量/MJ常规热源耗能量/MJ集热系统效率/%太阳能保证率/%10.2426.119.2811.423.5931.276.110.2517.611.149.095.9242.960.610.2625.214.979.385.6333.062.510.2725.17.106.388.6347.342.5注:本系统为分体式阳台壁挂太阳能热水器系统,共572台,每台集热面积1.90m2

系统采用集中供热分户储热的运行方式，即在楼顶屋面统一安装太阳能集热器，每个用户家中安装一个储热水箱，每个储热水箱中设辅助电加热，太阳能集热系统的控制柜通过温差循环的方式将集热器吸收的太阳能储存在楼顶的缓冲水箱，通过控制管路中的工质循环将太阳能吸收的能量均匀的储存在每个储热水箱中。不足部分通过辅助电加热补充。

系统采取换热方式为屋顶缓冲水箱每次只与其中4户换热，当用户储热水箱温度升高5 ℃后关闭电磁阀，自动切换到下一户，依次对所有用户换热，待下一轮加热完成后，返回第一层，继续第二轮加热，如此反复,以保证所有用户基本能够得到相同的能量，如果该层其中一户储热水箱温度高于50 ℃，该户电磁阀关闭，停止换热，当所有水箱温度高于一定温度时，停止换热防止水箱超温，防冻措施采用水泵循环防冻及电伴热带防冻措施(系统原理见图2)。

经过测试，系统的供水温度始终保持在50 ℃左右，全年太阳能光热保证率达到81%，全年加权常规能源替代量276.19 t标准煤，减少二氧化碳减排量682.18 t/年，二氧化硫减排量5.52 t/年，减少粉尘排放量2.76 t/年，年节约费用33.3万元/年。典型天气

管式集热器得热量如表2所示。

表2 联集管式全玻璃真空管太阳集热系统测试表

2.2 地源热泵采暖系统

1)土壤源热泵采暖系统。在紫云华庭会所及39号别墅建筑，示范土壤源热泵系统，共4 218.52 m2，主要用于冬季采暖和夏季制冷。通过对土壤源热泵系统的检测及数据整理、文献归纳、分析计算，得出土壤源地源热泵系统每年常规能源替代量约为47.95 t标准煤，二氧化碳减排量约118.44 t，二氧化硫减排量约0.96 t，粉尘减排量约0.48 t，不仅在很大程度上减少了温室气体的排放，而且节约很多资源，既环保清洁又经济节能，适合在银川地区推广应用。2)污水源热泵采暖系统。银川市第六污水处理厂建筑面积为3 780 m2，共安装两台热泵机组，单台制冷量171 kW,制热量195 kW，供厂区冬季供暖和夏季供冷。根据检测数据计算得出污水源热泵系统每年常规能源替代量约为16.58 t标准煤，二氧化碳减排量约40.94 t，二氧化硫减排量约0.33 t，粉尘减排量约0.16 t。3)水源热泵采暖系统。在永泰新百货大楼安装两台满液式水源热泵机组，供冬季供暖和夏季供冷，建筑面积24 560 m2。根据检测数据计算得到该项目每年常规能源替代量约为245.64 t标准煤，二氧化碳减排量约606.73 t，二氧化硫减排量约4.91 t，粉尘减排量约2.46 t。

3 结语

1)平板式太阳能集热系统供暖保证率可达到65.9%，相应消耗的常规能源数量较少，节能效果非常明显。管式太阳能集热系统供暖保证率更高，可以达到81%，只消耗少量的常规能源，因此节能效果和经济效果更佳。但平板式集热系统集热效率高，水箱水温随太阳辐射变化较大，散热也较快；管式集热系统集热效率相对较低，水箱水温变化范围小，说明管式集热器保温效果较好。

2)银川市地热能、地下水、地表水、污水等资源情况适合发展地源热泵技术。但是银川地区处于干旱地带，干燥指数5.8，地下水天然补给资源量随引黄水量的减少而减少，不建议过度发展地下水源热泵。

[1] 刘 娟.宁夏轻钢结构农宅采用被动式太阳能采暖的理论研究[J].太阳能，2012(5)：42-45.

[2] 严烈宏，王 利.银川盆地地热系统[M].银川：宁夏人民出版社，2014.

[3] 杨北桥.银川市可再生能源利用发展现状及对策[J].宁夏农林科技,2013(4):64-67.

On renewable resource architectural demonstration in Yinchuan City★

Huang Jinzhi1Liu Juan2

(1.PengyangScientificandTechnicalServiceCenter,Guyuan756500,China;2.SchoolofCivilandWaterResourcesEngineeringCollege,NingxiaUniversity,Yinchuan750021,China)

Combining with the rich renewable resources and scale-up development of buildings in Yinchuan City, the paper supervises different solar energy hot-water and heating system and ground source heat pump system, undertakes the data analysis and theoretic calculation, evaluates the systematic energy-saving effect, and achieve some conclusion.

renewable resource building, solar energy, ground resource heat pump, hot-water supply

1009-6825(2015)32-0171-02

2015-09-07★：国家“十二五”科技支撑计划项目(项目编号:2013BAJ03B01)；宁夏自然科学基金(项目编号:NZ13026)

黄金智(1969- )，男，助理工程师； 刘 娟(1980- )，女，硕士，讲师

TU201.5

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