可再生能源建筑应用示范推广项目申请报告 太阳能项目

目录 一、工程概况 1 二、示范目标及主要内容 2 三、技术方案 3 （一）围护结构体系 3 （二）冷热负荷估算： 5 （三）示范技术设计方案 5 1、方案论述 5 2、计算分析（根据申报技术类别） 11 3、系统分析 13 4、主要设备及性能参数 13 （四）系统能效计算分析 16 1、太阳能光热系统效率 16 （五）节能量计算 17 （六）技术经济分析 18 1、可再生能源部分投资概算 18 2、项目增加成本计算 18 3、项目费效比、回收年限计算 .18 （七）检测预留方案 19 （八）运行维护方案19 （九）进度计划与安排 20 （十）效益及风险分析 21 （十一）技术支持 22 （十二）证明材料 24 1 可再生能源建筑应用示范推广项目申请报告 一、工程概况 黎阳科达学校是科达教育集团投资. 亿元人民币，全力倾情打 造的一所国际标准，全国一流的寄宿制现代化学校学校座落在国家 级历史名城浚县浚州大道西段北侧，占地亩，建筑面积 万平方米，整体布局典雅宁静，秀丽怡情，配置了一流的微机室，语音 室，实验室，阅览室，多媒体教室，报告厅，家庭式学生公寓等现代化 教育教学设施，尤其是家庭式公寓，结合中，小学生特点，参考国内外 知名学校的办学方式和理念，营造温馨的家庭氛围，更加有利于学生 健康成长 本次申报主要是黎阳科达学校宿舍楼 1#、2#、3#宿舍楼太阳能一 体化工程。 二、示范项目及主要内容 项目的实施主要遵循以下国家和地方的建筑节能和可再生能 源应用设计标准，目标为：满足或高于相关建筑节能设计标准。本示 范项目通过采用外墙保温等高效的围护结构节能技术，实施方案进行 的建筑节能设计，严格执行河南省居住建筑节能设计标准DBJ14- 037-2006 和 公共建筑节能设计标准DBJ14-036-2006，在保证相同 的室内环境参数条件下，与未采取节能措施前相比，满足或高于相关 建筑节能 65%以上、公共建筑节能 50%以上的标准。 本项目积极响应国家节约能源的号召，创建切实可行的再生能源 应用。 在建筑主体满足国家和地区建筑节能标准前提下，进一步减少常规能 源消耗。 本项目采用全玻璃真空集热管太阳能，集中供水，最大限度的利 用太阳能。 供水系统，通过真空管吸收紫外线，把光能转化成热能，真空管 里的热水通过对流的原理和水箱的冷水进行热交换。当太阳能热水器 水箱里无水时，自动上水。全自动运行，不需专人看管，在阴、雨、雪 天，启动辅 助电加热系统，可全天候供应热水。 3、技术方案 （一）围护结构体系 1、外墙 科达学校宿舍楼包括 1#、2#、3#楼， 砖混结构，砌体部分采用煤 矸石烧结多孔砖。 外墙采用挤塑聚苯薄抹灰体系。本体系是采用挤塑聚苯板作为建 筑物的外保温材料，当建筑主体结构完成后，将苯板用专用粘沙浆要 求粘贴上墙。然后在苯板表面抹聚合物砂浆，其中压入耐碱涂塑玻纤 网格布加强以形成抗裂沙浆保护层，最后以腻子和涂料的装饰面层。 保温层为 5CM 聚苯板，主体部位 传热系数为 0.622- 0.714W/（mK),热桥部位传热系数为 0.815W/（mK）； 外墙平均传热系数为 0.67W/（mK）。建筑耗热量指标 13.4w/m。 内表面温度为 15.99 2、外窗 3 本项目采用 85 系列塑钢中空玻璃窗，5+9+5，保温性能 2.7W/（mK），外窗气密性不得与 GB/T7107 规定的 3 级水平，抗风 压性能 4 级。 窗墙比为：北，0.27 南 0.26 东 0.04 西 0.04 体形系数为：S=0.26 数据显示窗墙比不大，对减少外窗热损耗非常有利。 3、保温 屋面为 65 厚聚苯乙烯泡沫塑料板 墙面为 50 厚聚苯乙烯泡沫塑料板 传热系数低于 0.60W/（mK），满足于河南省居住建筑节能设计 标准有关于屋面传热系数的要求。 4、不采暖楼梯间 不采暖楼梯间隔墙做法采用 2cm 厚聚苯颗粒保温，传热系数为 0.932W/（mK），小于河南省居住建筑节能 设计标准规定的限制要 求。 5、热桥部位 按照外墙保温构造要求对热桥部位进行处理，避免热桥部位结 露。满足于河南省居住建筑节能设计标准的节能 50%的要求。 、2、冷 热负 荷估算 本项目无采暖空调措施，此不作阐述。 （三）、示范技术设计方案 1、方案论述 （1）应用分析 社会在不断的发展，热水文明的呼声日渐高涨。人们的生活在 不断提高，对生活质量有了更高的要求，热水使人们健康生活不可缺 少的部分，但是能源的大量消耗与人们对热水的需求产生了矛盾，而 太阳能工程的诞生解决了这一矛盾，太阳能工程投资相对成本低，对 环境不会造成污染，是人们使用能源的最佳选择，太阳能工程将给人 们带来健康的生活，推动时代文明的进步。 长期以来，人们就一直在努力研究利用太阳能。我们地球所接受 到的太阳能，只占太阳表面发出的全部能量的二十亿分之一左右，这 些能量相当于全球所需总能量的 3-4 万倍，可 谓取之不尽，用之不竭。 太阳能和石油、煤炭等矿物燃料不同，不会导致“温室效应“和全球性 气候变化，也不会造成环境污染。正因为如此，太阳能的利用受到许 多国家的重视，大家正在竞相开发各种光电新技术和光电新型材料， 以扩大太阳能利用的应用领域。特别是在近 10 多年来，在石油可开 采量日渐见底和 生态环境日益恶化这两大危机的夹击下，我们越来越 企盼着“太阳能 时代” 的到来。从发电、取暖、供水到各种各样的太阳 能动力装置，其应用十分广泛，在某些领域，太阳能的利用已开始进 入实用阶段。我国土地辽阔，幅员广大，在中国广阔富饶的土地上，有 着十分丰富的太阳能资源。全国各地太阳年辐射为 3340MJ/m- 8400MJ/m，中 值为 5852MJ/m。全国总面积 2/3 以上地区年日照时数 5 大于 2000 小时，辐射总量高于 5000/ma。 一般来说，在年日照时数大于 1200 小时，年太阳辐射量大于 3500MJ/m的地区，宜设计选用太阳能利用系 统。 鹤壁市位于河南省北部，太行山脉东麓和华北平原的过渡地带。 属暖温带半湿润型季风气候，四季分明，光照充足，温差较大。春季多 风少雨，夏季湿润炎热，秋季秋高气爽，冬季寒冷多雾。年平均气温 14.2-15.5 ，年 降 水 量 349.2-970.1mm，年 日 照 时 数 1787.2- 2566.7 小时。 鹤壁市太阳日总辐射年变化图 鹤壁市太阳月总辐射图 鹤壁市地处我国太阳能资源的中等类型区，年平均日照时数 2320.3 小时，年平均日照百分率 53%，水平面上年 辐射总量 4744.8MJ/m，阴雨天数少。年 辐射总量在全国居中，具有 较好的太阳 能资源条件。 太阳能热水系统与传统的能源热水系统相比 项目 太阳能系统 燃煤锅炉 燃油锅炉 燃气锅炉 电锅炉 燃料种类 太阳能系统 煤炭 柴油 天然气 电能 安装简易度 简单、迅捷 安装相对麻 烦，工程量 大 安装相对麻 烦，工程量 大 安装相对麻 烦，工程量 中等 安装相对麻 烦，工程量 适度 增容费项目 无 燃料输送费， 燃煤增容费 燃料输送费， 燃煤增容费 燃煤增容费 电力增容费 污染情况 无 相当严重 非常严重 严重 有 室内占地 不占 15m220m2 15m220m2 15m220m2 15m220 m2 7 能源情况 取之不尽 紧缺 紧缺 紧缺 紧缺 审批程序 无 麻烦 麻烦 麻烦 麻烦 运行噪音 无 运行噪音大， 设备震动大 运行噪音大， 有设备震动 声 与设备情况 有关，杂音 较小 相对较 小 运行管理 简单 由于存在燃 料运输监控， 管理较麻烦 由于存 在燃料运输 监控，管理 较麻烦 中等 相当简单， 但需专人看 守 需人员数量 无需专人 23 人 12 人 12 人 1 人 操作人员技术 水平 一般 中等 较高 较高 需懂电 气 社会效益评价 很高 一般 适中 适中 高 太阳能热水系统与传统的能源热水系统相比较，具有以下优点: 第一：太阳能热水系统工程在满足客户同等的热水使用需求的条 件下，与传统 能源热水系统（如燃油热水炉、电热水器等）相比较，除 一次性购置费较高外，其他各项费用几乎没有，且安全、环保、不占用 室内空间；而传统能源热水系统无论从使用费用、维护费用、成本方 面都远远高于太阳能热水系统，而且存在安全隐患，并造成环境污染。 第二：日前国内燃气等传统能源热水系统使用寿命为 5-8 年左右， 而且期间每年需要检修和维护，费用平均万元左右，而太阳能热水系 统免除上述费用，加上完善的售后服务，使我们的用户可降低该项维 护费用。 第三：我国是能源消耗大国，日前油价、电价纷纷提高，为缓解能 源危机现在国家大力提倡使用绿色环保能源，所以说采用太阳能热水 系统，体现 了我们用户的环保、节能意思，符合时代发展潮流。 第四：至今为止，全国因燃气泄漏、爆炸而造成的人员伤亡财务 尽毁的重大事故屡见不鲜。如何消除、避免安全隐患成为广大燃气热 水器用户们最为关注的问题。 再次，鹤壁是全国循环经济试点市。鹤壁积极探索经济可持续发 展的方向和途径，在全国较早提出了发展循环经济，并作为走新型工 业化道路的重要战略举措，走出了一条速度质量统一、节能环保并重 的新兴工业路子，被确定为全国首批循环经济试点市【鹤壁、宁波、铜 陵、贵阳、重庆三峡库 区、北京、上海和江 苏 省、山东省、 辽宁省】。 近几年来，鹤壁市规划并推进建设了 48 个重点循环经济项目， 总投资达到 71 亿元，2006 年 11 月，吴邦国委员长到鹤壁考察循环经 济，勉励鹤 壁为全国循环经济发展树立起标杆。2007 年鹤壁市在中 国欧盟循 环经济论坛上交流了经验，在全国循 环经济试点工作会议 上收到表扬。同时鹤壁被国家确定为循环经济标准制定城市，参与全 国循环经济标准制定。 鹤壁是全国既有建筑节能改造示范城市，可再生能源建筑应用具 有良好的推广社会环境。 因此，在本项目中应用太阳能热水系统，在太阳能资源条件、技 术、 经济社会等方面完全可行。 、2、设计依据 1、民用建筑太阳能热水系统应用技术规范（GB50364-2005 ） 2、民用建筑太阳能热水系统应用规程（GB50364） 3、太阳能热水器吸收体、连接管及其配件所用弹性材料的评价办 法（GB-T15513-1995） 4、GB/T18713-2002太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规 范 9 5、GB50015-2003建筑给水排水设计规范 6、GB/T17581-1998真空管太阳集热器 7、GB/T17049-1997全玻璃真空太阳集热管 8、GB/T6424-1997太阳能集热器技术条件 9、GB4301-84太阳能集热器热性能试验方法 10、GB/T15513-1995太阳能热水器吸热体、连接管及其配件使用 弹性材料的评价方法 11、GBJ1788钢结构设计规范 （3）方案说明 联集管热水工程系统 本项目是采用北大阳光（集中供热）太阳能热水器的设计思路。采 取在屋顶集中集热，集中用水的设计思路。保证本工程充分利用太阳 能，实现节能效果，并与建筑有机结合。科达学校宿舍楼采用北大阳 光太阳能集中热水系统，工程安置于楼顶不占有位置，晴天不需要使 用燃气、电，只需利用太阳能就能把水加热，然后贮存在保温水箱中， 通过热水管道可向多个宿舍同时供热水，全自动运行，不需专人看管 ，在阴、雨、雪天，启动辅助电加热系统，可全天候供应热水。 北大阳光太阳能采用最新一代控制方法，实现了计算机只能监控， 性能可靠，使用方便，其中循环系统采用温度差循环，客服了目前市 场上普遍采用的定温循环的弊端，最大限度提升储热水箱中的温度， 且绝不会出现电加热干烧、高峰用水时无水现象，真正实现全自动运 行。同时具有自动补水、定时补水、自 动电加热等功能。 本项目设计原则 1、节约消耗费用，充分利用太阳能资源 2、系统运行安全可靠，故障率低。 3、节省投资。 4、倡导环保 5、操作简单 2、计算分析（根据申报技术类别） 、1、太阳能集热器面积确定 本项目采用集中供热型太阳能热水器，查阅建筑给排水设计规 范GB50015-2003 第 5.1 节 水的初始温度为 15， 热水温度按 60计算。 学校宿舍的每户按需提供 100L 水。 年平均太阳能日辐射量 14430KJ/M 式中：Ac ： 直接系统集热器采光面积，M Qw：日均用水量， 此处取 100L Cw: 水的定压比热容， 4.18KJ/kg Tend：储水箱内水的 终止温度， 60 Ti：水的初始温度， 15 11 F: 太阳能保率，无量 纲， 取 0.5 JT ：年平均太阳能日辐射量 14430KJ/M cd： 集热器全日集热效率， 此处取 0.5 L ：管路及储水箱热损失率， 此 处取 0.1 计算得出加热 100L 水所需极热面积为 1.4M 选用*太阳能与计算所需集热面积接近，可基本满足使用需 求。 3 系统原理图 4、主要设备及性能参数 联集管式集热工程系统由数台集热器串并联、水箱、支架、循环 管道、热水泵及控制系统组成。其中工作原理是：系统根据设定温差， 利用热水泵使水在集热器和储水箱之间进行循环，将集热器采集到的 太阳光的热量不断地传给水箱，从而使储水箱的水逐渐升温。 太阳能集热器 内胆：304/2B 食品级不锈钢 保温：无氟聚氨酯发泡保温，保温性能好，绿色环保 外框：抗腐蚀镀铝锌板，无光污染，美观 真空管密集式排列，单位长度集热管数量多，吸热快，效率高 可拆卸式标准模块，运输方便，组装快捷。 联集管太阳集热器特点： 集热器采用联箱式微承压设计，适用于自然循环、强制循环太阳集热 系统。 集热器采用国标全玻璃真空管高效集热，集热器效率为 0.52， 13 全年运行，投资较经济。 集热器的全玻璃真空管东西横向放置，使集热器真空管内的存水充分 利用，同时利于真空管内壁清洗排污。 集热器支架结构牢固，集热器与支架的连接采取多点加固装置，牢固 程度抗 7-10 级大风，不会遭到破坏。 联集管式集热工程性能： 采用全玻璃真空管太阳能集热器，可以在平屋顶大面积安装。代替锅 炉使用。 水箱可以放置在任何位置，利用自来水的压力自动顶出热水，随开随 用；水箱也可安装于高处，采用落水法用热水。配用智能控制仪，可实 现系统运行自动化。 冬季为防止循环管道冻裂，系统设有低温保护功能。 热水出水总管道中设有定时或定温控制系统控制热水循环泵开启，保 证管道放水始终为热水。 用户在任何天气条件下，在任何时候可享用热水。 系统基本设计 （1）太阳能系统设计成定温放水，水满温差循环系统，即可满足 24 小 时用热水，又可充分利用太阳能； （2）阴雨天或光照不足时，启动辅助加热系统，并通过太阳能补水,优 先利用太阳能热量，最大限度减小电能消耗，并保证热水供应； （3）控制系统采用全自动控制器，保证系统运行准确可靠安全。 集中供热太阳能工程的特点： 适应能力强：根据不同地域所处纬度不同选择合适倾角的集热器。 应用场合广：从一般家庭到单位、企业、集团；从几十人、几百人至上 千人的洗浴均可使用。广泛适用于宾馆、学校、部队、工矿企业等，且 能应用于大型游泳池等场所。 自动化程度高：自动电加热、自动循环以及自动保护（过热保护、漏电 保护、无水保护、防 冻循环等）。 经济实用：一次性投资，终身受益。 环保节能：无公害、无污染、节约能源、 绿色环保。 15 北大阳光集中热水工程机太阳能 、4、系统能效计算分析 真空管吸收大于 0.86，完全达到国家标准。 系统得热方程式 Qs=0.6.2H+0.032（tab-tb）-0.022 以新国标实验条件：日平均环温 tab=25 水箱初始温度 Tb=20。8 小时辐照量最小值 H=17MJ/m，得出系统得热量为 16.033MJ。实验 样机的采光面积为 1.931M，容量为 100 升。可得出该热水器日有用 的热量为 8.3MJ/m，相当于该热水器以上天气条件下，每天可以 为用 户节约 4.5 度电量。该热水器平均热损因数为 15W/（mk）。满足新国 家标准的要求。 集热系统效率为 0.52，计入贮热水箱等的热损，太阳能光热系统 效率为 0.5。 、5、节能量计算 鹤壁市 42倾角平面年太阳辐照量为 5266.95MJ/m Qsave=AcJT（1-c）cd Qsave-太阳能热 水系统的年节能量 MJ Ac-直接系统的太阳能集热面积 1.4M JT -太阳能集 热器彩光面上的年中太阳辐射量 5266.95MJ c - 管路和水箱的热损失率 0.15 cd 太阳集热器的年平均集热效率 52% 由上式得每户 100L 采光面上的年节能量为 3259.18MJ 三栋楼 120 户热水器节能量为 391101.6MJ 本项目太阳能年节能量 391101.6MJ，电热效率为 95%，每年消 耗能量 410656.68MJ 即 110877.30kwh 电量， 电费 0.72 元/ 度，每年运 行费用 110877.300.72 元/度=79831.65 元 以太阳能热水系统使用寿命 20 年计算，在使用寿命期内，共可 节约电费 1596633 元。 燃气热效率为 90%，即，若由燃气提供，每年消耗量为 430211.76MJ 天然气价格 为 2.86 元 按照煤电转换系数 0.44，常规能源代替量 49 吨标准煤/年。相应 减少 CO2 排放 273 吨。减少 SO2 排放 2.2 吨，减少粉尘排放 1.1 吨。 、6、技术经济分析 1、可再生能源部分投资概算 17 热水器系统总造价： 三栋宿舍楼，每栋楼设计 4 吨水，每台单价为 120000 元。共合计 为 360000 元。 2、项目增量成本计算 项目增量成本即为太阳能热水系统安装费用，概算为 36 万元。 36 万21000m=17.14/m 3、项目费效比 项目费效比= = =2.65 元/kwh常 规 能 源 替 代 量增 量 成 本 3619.049 项目总投资人民币为 36 万元，每年可节约电费 79831 元，增压泵功 率 750w，循环泵功率 250w，考虑每年运行费用大约 10000 元，回收 年限为 5 年。 、7、检测预留方案 系 统 总 投 资 集热系统 辅助系统 其他费用 供水系统 集热系统 控制系统 供热水箱 电 加 热 管 路 其他设备 集热器 系统管路 附件及设备 系统保温 固定材料 贮热水箱 在屋顶架设一定的结构，将集热器安装在所架设的结构之上。 、8、运行维护方案 本项目设计前，向投资方详细了解了建筑基本情况，及投资方的 设计、使用需求，并根据投资方的基本情况及需求进行个性化设计， 确保设计方案的安全性、适用性、可靠性、满 足投资方提出的使用需 求。 项目设计时，充分考虑安全性，适用性、 经济性的前提下，根据投 资方审美要求，采用最优化设计方案。 合同签订前，针对设计方案向投资方作必要的设计说明，让投资 方在合同签订前能较为详细的了解本项目设备的情况，便于决策。再 合同签订时根据投资方要求提供详细、真实、准确的各类文件资料， 便于投资方在本项目设备安装施工过程中，对项目进展情况进行有效 的监督管理。 合同签订后，积极配合投资方真题工程进度，服从投资方工程整 体调度，在合同规定的时间内保质、保量地完成本项目设备的安装、 调试工作。按期提交投资方验收。 本项目再设备安装过程中，加强现场各项管理工作，做到安全文 明施工，给设备安装现场以洁净、整洁的环境面貌。 根据本项目安装进展需要，做好相关设备、不捡进场检验记录， 安装、调试记录及签证、联络单等文件，并在验收结算时一并交予投 资方审验。 设备质量保证：集热器、支架及水箱属于主机范围，主机免费保 修三年，控制系统、 电加热、循 环泵其他电子附件保修一年。对于不可 19 抗力因素或人为因素造成的非正常损坏及保修期后的维修，按设备维 修发生时的维修成本收费。 太阳能热水系统的运行及维护对延长热水器使用寿命极为重要， 太阳能安装初期要对系统进行水路冲洗，避免杂质进入系统；对水质 较差地区采用水质净化系统；定期对太阳能保温水箱进行清洗排空； 定期检查机械补水装置的运行安全性；定期对集热器表面灰尘进行清 理。 (九）计 划进度与安排 计划开工日期 2012 年 2 月 1 日 计划 2012 年 5 月 1 日竣工。 1）太阳热水系统与建筑一体化设计 建筑设计师结合建筑给排水与结构专业工程师根据建筑类型、使 用要求，确定太阳热水系统类型、安装位置、色调、构图要求，2012 年 3 月完成建筑太阳能系统设计。 2）施工安装 施工顺序 1 钢结构焊接 2 热水器支架和水箱的安装 3 热水器管道安装、穿线等工作：管道井内电磁阀的安装和固定、 楼顶管道的链接和固定保温工作、电加热线、传感器信号线、传感器 信号线、防 冻带线等进行穿线工作。 4、真空管的安装和室内温控仪的安装：楼顶屋面瓦铺设完毕后进 行热水器真空管的安装工作，室内进行温控仪的安装。 3）调试验收 太阳能热水系统 2012 年 5 月调试运行，项目验收。 本项目作为可再生能源利用试点,示范项目