分析太陽能空調(diào)建筑系統(tǒng)應(yīng)用實例

中國建筑科學(xué)研究院/王聰輝何濤張昕宇

北京恩派太陽能科技有限公司/薛寧

　　1工程概況

　　本工程為國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（北京）順義檢測基地。工程總建筑面積為1850 平方米，建筑類型為辦公室及實驗室（如圖1 所示）。

　　2建筑概況

　　本工程建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)基本情況如下：

　　建筑面積：1850m2，分為上下兩層，共15 個房間；

　　平均窗墻面積比：0.14；

　　辦公樓墻體保溫層采用硬泡聚氨酯，平均厚度30mm；

　　墻體平均傳熱系數(shù)：0.32W/（m2·k）；

　　辦公樓屋面保溫層采用擠塑聚笨板，平均厚度60mm；

　　屋面平均傳熱系數(shù)：0.49W/（m2·k）。

　　90系列塑鋼型材窗戶（90 系列塑鋼型材+ 中空玻璃，Low-E 6+9+6），傳熱系數(shù)：2.2 W/（m2·k）。

　　如圖2 所示，利用Trnsys 軟件，對建筑物冷熱負(fù)荷做了模擬計算，根據(jù)軟件模擬結(jié)果，該建筑夏季冷負(fù)荷99.8W/m2，冬季熱負(fù)荷為50.3W/m2。

　　3系統(tǒng)設(shè)計

　　經(jīng)對比分析，本工程采用了性能較為穩(wěn)定，經(jīng)濟性較好的U形管集熱器（如圖3所示），制冷機組選用了低溫?zé)嵩粗屑纯沈?qū)動的溴化鋰吸收式制冷機組，末端空調(diào)系統(tǒng)采用風(fēng)機盤管形式。夏季，太陽能集熱系統(tǒng)向吸收式制冷機組提供熱量，由制冷機組轉(zhuǎn)化為冷量提供給整個建筑；冬季，太陽能集熱系統(tǒng)收集熱量并通過板換實現(xiàn)整個建筑的采暖。為了充分利用太陽能，本系統(tǒng)分別設(shè)計了儲熱水箱和蓄冷水箱。為驗證不同輔助能源的經(jīng)濟性及可靠性，本工程設(shè)計了兩種輔助能源：生物質(zhì)鍋爐和風(fēng)冷冷水機組。不同形式集熱器特點如表1所示。

　　

　　集熱器與建筑結(jié)合方式：置于建筑物屋面（如圖3 所示）。

　　集熱器效率性能指標(biāo)：經(jīng)國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（北京）檢測，選用的集熱器在歸一化溫差為0.07m2·K/W，過熱保護(hù)及防凍功能。

　　4.2空調(diào)系統(tǒng)控制

　　為了達(dá)到太陽能熱利用的最大化，本系統(tǒng)分為四種工況運行，即制冷工況、制冷加蓄冷工況、蓄冷水箱運行工況及蓄冷工況。

　　5系統(tǒng)經(jīng)濟性

　　本工程實際造價為139.4 萬元，折算到單位空調(diào)面積為753元/m2。根據(jù)夏季實測數(shù)據(jù)，太陽能空調(diào)系統(tǒng)在空調(diào)工況下的運行費用為4.2元/m2，費效比為0.15 元/kW·h。

　　6結(jié)語

　　根據(jù)實際測算值，本工程集熱系統(tǒng)運行效率高達(dá)50%，溴化鋰機組COP 平均值高達(dá)0.75，太陽能制冷性能系數(shù)為0.38，實現(xiàn)了太陽能空調(diào)系統(tǒng)高效運行。本系統(tǒng)所采用的制冷機組在68℃熱源溫度下即可啟動，并選用容易大量獲取的生物質(zhì)燃料作為太陽能的輔助能源，提高了太陽能空調(diào)系統(tǒng)的可再生能源應(yīng)用比例。

　　該工程將繼續(xù)對本系統(tǒng)采暖工況進(jìn)行檢測，獲取更加全面的數(shù)據(jù)，對太陽能供熱空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行更加全面的評價，為更好地促進(jìn)太陽能在建筑物的應(yīng)用積累寶貴經(jīng)驗。

　　參考文獻(xiàn)

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　　2 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50015-2003（2009 年版）.建筑給水排水設(shè)計規(guī)范.北京：中國計劃出版社，2010.

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　　4 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T50801-2013. 可再生能源建筑應(yīng)用工程評價標(biāo)準(zhǔn).北京：中國計劃出版社，2013.

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　　7 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 8175-2008.設(shè)備及管道絕熱設(shè)計導(dǎo)則.2008.

　　8 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ 26-2010. 嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.