云开·全站APPkaiyun官网 太阳能+采暖项目巡礼5：年太阳能保证率达80%，天普拉萨采暖项目效果良好

摘要：本文主要对西藏拉萨才纳乡政府办公楼及宿舍楼冬季供暖进行分析研究。该项目主要热源为太阳能，辅助能源采用水源热泵。共设计三套系统，各系统独立运行。全年太阳能保证率达80%，集热器输出热水温度达73.6℃，供暖效果良好。

关键词：太阳能、水源热泵、政府办公楼、冬季供暖

介绍

从拉萨市发改委获悉，“十三五”期间，拉萨将加大能源开发利用规模和增强基础设施支撑能力，力争到2020年把拉萨打造成为国家清洁能源基地的重要组成部分，初步形成稳定、清洁、经济、可持续的现代能源体系[2]。到2020年，太阳能等新能源在建筑应用替代常规能源65万吨标准煤，新建建筑太阳能热水器比例达到100%，50%以上的新建居住建筑、30%以上的新建公共建筑采用太阳能供热系统采暖[1]。

常规能源相对匮乏的西藏，是我国太阳能资源最为丰富的地区，发展太阳能供暖有着得天独厚的自然条件。西藏年太阳辐射总量大于6700MJ/m²，高于北欧、中欧许多国家的年太阳辐射总量。西藏采用的是利用太阳能与热泵相结合的供暖方式。

近年来，随着新发展理念的落实、民生工程的推进、政府的推动、企业的实践，整个行业呈现太阳能+供暖的案例，技术逐渐成熟，得到政府和民众的认可，也正在向更高质量的发展迈进。太阳能供暖已有多年历史，但太阳能供暖项目的研究和应用尚处于起步阶段。此外，西藏太阳能的利用需要采用更高效、稳定的集热器和系统设计，建设和运营也要特别重视。太阳能供暖的发展不能简单照搬内地模式。

1 项目概况及要求

该项目位于西藏拉萨市曲水县才纳乡，项目内容为满足政府办公楼及宿舍楼冬季供暖需求，项目总供暖面积5830平方米。其中1-6#宿舍楼为二层建筑，供暖面积3740㎡；500㎡办公楼活动室，二层建筑；办公楼分为两栋：西侧办公楼，三层建筑，供暖面积550㎡；东侧办公楼，二层建筑，供暖面积1040㎡，冬季设计供暖温度18℃以上，供暖天数150天[3]。

2 地理环境

2.1 基本参数

2.2 天气信息

才纳乡位于西藏拉萨市曲水县，位于拉萨市西南部kaiyun中国登录入口登录，拉萨河下游，雅鲁藏布江中游北岸，属于高原温带半干旱季风气候区，平均海拔3649m，月平均气温5.8℃，年平均气温8℃，昼夜温差较大，日照时数长，辐射强，年日照时数近3000小时，无霜期短，年无霜期150天，年降水量441.9毫米。

3 计算参数及设备选型

3.1 热负荷计算

办公楼负荷计算：本项目涉及彩纳乡政府三栋办公楼，建筑结构、用途基本相同，面积略有差异，总建筑面积2090平方米。本方案假定各建筑采暖负荷相同，采用负荷指数法估算系统热负荷，经资料审核及现场勘察，建筑群热负荷指标可取100W/㎡。干部宿舍楼负荷计算：总建筑面积3740㎡，热负荷按100W/㎡计算。各建筑参数见表1：

3.2 系统设计

办公楼系统设计：经过调查研究分析，本项目设计为宿舍楼1-6#与办公楼活动室共用一个系统称为1#系统，西办公楼有独立系统称为2#系统，东办公楼有独立系统称为3#系统，办公楼有独立系统称为3#系统，共计三个系统，各自独立运行，项目由太阳能集热系统、水源热泵辅助保障系统、供热末端系统、自动控制系统四个主要部分组成。本着优先充分利用太阳能集热和水源热泵保障供热的基本原则，在晴天，太阳能集热器收集太阳热能，直接对建筑物供热，维持所需温度。当温度达到设定值时，太阳能集热器将热量储存在储水槽中，将所有集热器发出的热量收集并储存起来；日落之后，当建筑物温度低于设定温度时，储水槽将首先提供额外的供热能量。当最终储热量不足时，水源热泵启动补充供暖，整个系统全自动运行，无人值守，新能源供暖贡献率不低于70%，系统原理如下图所示：

3.3 系统运行

三个循环：1）当集热器温度达到设定值，室内温度低于设定值时，集热器热水直接供给供暖需求，多余的热量进入水箱储存，此时水源热泵不工作。当集热器温度达到设定值，室内温度高于设定值时，电动三通阀关闭热用户供暖，集热器内热水储存在水箱中，当水箱温度高于30℃，室内温度低于设定值时，利用水箱蓄热向室内终端供热；当水箱温度低于30℃，室内温度低于设定值时，水源热泵工作，进行辅助供暖。

3.4 设备选择

3.4.1 太阳能集热器面积设计计算

直接系统区域：

对于安装面积有限，且以蓄热供暖为目的，对太阳能集热器的选型应尽可能高，应选择集热效率高，高温性能好的太阳能集热器，要满足这些要求，集热器需要有较高的集热能力和足够的保温性能，考虑到以上特殊情况和现场建筑条件等综合考虑，我们选择了天普的大型平板集热器，其集热效率比同类小型集热器高20%以上，占地面积可减少20%左右。同时，不同于普通小型集热器在集热温度达到60℃以上时升温非常慢、效率明显降低的缺陷，该类集热器在60℃以上时效率相对较低，在温度下降幅度小的前提下，温度还能继续正常升到80℃左右，这种高温性能是蓄热供暖的必要条件。大型平板太阳能集热器如下图所示：

3.4.2热水储水箱容量设计计算

水箱的容积是由蓄热量决定的，水箱的蓄热量随天气、季节的变化而变化，根据蓄水箱的用途和实际情况，我们希望水箱的蓄热温度高于30℃、低于80℃，也就是水箱储存的热水温升小于50℃。

水箱采用天普201不锈钢方形水箱，有效减少热量损失，安装简便，外形美观。采用现场焊接的不锈钢板，内胆采用SUS304-2B食品级不锈钢，采用美国进口MILLER全自动惰性气体保护焊接技术设备生产，一次成型模块钢板。内部采用专用防腐防锈油漆，环保耐用无毒，使用寿命长达20年以上，得到了客户的高度认可。水箱如下：

3.4.3水源热泵功率设计计算

以2#系统为例，西侧办公楼面积为550㎡，供暖负荷为55kw，选取水源热泵供暖COP为2.0，因此水源热泵总设计输入功率为27.5kw。

3.4.4 室内终端散热器设计计算

根据建筑实际使用情况，白天使用率较低，夜间使用率较高，采用控制性较强的风机盘管作为末端，在夏季气温较高时也可用于送风降温。

以2#系统为例，建筑面积550㎡，采暖负荷为55kw，末端散热器根据采暖负荷、热源强度、房间面积配置28台FP-68风机盘管机组。

设备选型总结：

4 系统运行原理

4.1 太阳能保证率

从图中可以看出，供暖季平均太阳能保证率达到80%，可见西藏太阳能的利用效率很高。

4.2 集热器温度

从图中可以看出集热器最高输出温度为73.6℃，可以满足冬季供暖对热水温度的需求。

5 效益分析

（1）环境效益

按太阳能保证率50%计算，供暖季为150天，节约能源总量

=150×583×24×50%=1049400kwh=9×108kcal。我国标准煤发热量为7000kcal/kg。因此，一个采暖季需标准煤约128t，原煤约172.67t。本项目实施后，可减少二氧化碳排放量448.9t。二氧化硫1.47t，氮氧化物3.28t。

（2）经济效益

与电采暖相比，一个采暖季总能耗=150*583*24=2098800kwh，电费0.5元/度，一年可节省电费104.94万元，节省50%即52.47万元，按节省费用计算，约需8.1年即可收回投资。

与天然气相比，年用气量为240183.5m³，按天然气4.2元/m³计算，约7.2年可收回投资；20年太阳能总成本11.1万元，比电加热节省12.85万元，比燃气锅炉节省164070.4元。20年太阳能总投资1470万元，比电加热节省716万元kaiyun官方网app下载app，比燃气加热节省556万元。

（3）社会福利

此项目主要能源为可再生能源，节能减排，运行成本低，解决了机关办公楼冬季供暖需求，改善了机关办公楼居住环境质量，推广阻力小，响应拉萨区域供热的政策号召，成为西藏拉萨标志性的太阳能供热项目。若能为居民提供冬季供暖，既宜居又宜业，又能为村民提供住宿、民俗旅游，使居住环境更加美好。同时，改变了传统供暖方式，避免了燃煤带来的安全隐患，也有利于推动太阳能区域供热市场终端的发展。

6 项目灵感

本项目采用天普PG/0.6-T/L/LM-12.35集热器，集热效率高，西藏拉萨太阳能保证率高，建议适当减少集热器数量kaiyun网页版登录入口，同时能满足生活热水需求，或发展跨季节储热技术，储存多余热量，在太阳能不能满足需求时提供热量需求。

结论

通过西藏拉萨才那乡政府办公楼冬季供暖系统的设计、建设和运行维护，论证了太阳能供热在西藏的可行性，为西藏跨季节蓄热技术提供了经验和优越性，为西藏区域供热翻开新的篇章。