青海省太阳能建筑一体化被动式暖房测试研究 2017-03-16 | 中国暖通空调网 |

青海省太阳能建筑一体化被动式暖房测试研究  (轉載)

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杨 强¹，曹宇婷²，冶小平³，白亚东¹，王智超¹，徐昭炜¹，杨英霞¹1. 中国建筑科学研究院； 2. 沈阳建筑大学；3. 青海省建设厅节能处

［摘 要］太阳能建筑一体化是被动式建筑发展的新方向。通过对青海省西宁市大通县雪里合村太阳能建筑一体化被动式暖房的建筑围护结构热工性能、供暖效果以及能耗检测，结果表明：采用太阳能建筑一体化被动式暖房冬季墙体节能约52.3%，室内温度提高约6.5℃。相比传统的燃煤供暖，每年节约运行费用3874.29 元，静态投资回收期为5.16 年。太阳能建筑一体化在北方太阳能资源较为丰富的农村地区具有巨大的推广价值。

［关键词］青海省；太阳能建筑一体化；被动式暖房

我国乡村的民用建筑面积约为240 亿m²，占全国总建筑面积的60%，但由于对技术手段和材料选择的认识不足，导致农村居民建筑保温性能差，能耗浪费严重。目前对乡村建筑节能的研究主要集中在对建筑外围护结构的保温上^[1]。近年来可再生能源太阳能的开发利用逐渐进入人们视线。北方一些地区将太阳能热水系统与建筑一体化联合起来，实现生活热水系统、供暖系统和建筑的完美结合，取得了较好的效果^[2]。

青海省作为我国太阳能资源极为丰富的省区，广大乡村居住建筑涉及建筑结构改造和异地搬迁。目前青海省是全国被动式太阳能暖房的试点地区，大通县雪里合村是全省第一个太阳能建筑一体化的试点村。国内目前还没有关于太阳能建筑一体化的评价标准，急需要通过相关测试来推动评价工作的开展，并为青海省太阳能建筑一体化的推广总结经验和积累数据。

为了评价该村太阳能建筑一体化被动式暖房的供暖效果和节能效果，特开展本次研究。

1 太阳能建筑一体化的构造

青海省大通县雪里合村太阳能建筑一体化被动式暖房建筑平面图详见图1 所示，建筑主体照片详见图2 所示，构造做法见表1 所示。

图1 建筑平面示意                       图2 建筑主体表1 建筑及部件构造做法说明

建筑物建筑面积为113.6m²，建筑北墙和东西外墙进行了50mm 厚的挤塑板保温隔热，详见图3 所示；南向外墙外设置了阳光间，南坡屋顶安装了30m² 的黑陶太阳能集热器，详见图2 所示；卧房2 的床（炕）下布置了不锈钢蓄热水箱，并就近布置了地暖循环泵、集热循环泵、地暖分集水器及供暖系统的控制器，整个房间地砖下铺设辐射采暖系统，洗手间安装了生活热水系统。整个建筑采用了太阳能进行室内供暖和生活热水加热，原理详见图4 所示，其中集热泵根据黑陶集热器的温度和水箱温度的差值自动控制。

图3 北外墙和东外墙保温      图4 太阳能建筑一体化原理示意

2 测试方案制定

为了评价太阳能建筑一体化被动式暖房的供暖效果和节能效果，测试选取两户开展。其中一户为测试户，一户对比户，两户均采用太阳能建筑一体化被动式暖房的建筑及部件构造做法，不同在于，测试户太阳能供热系统运行，对比户不运行。测试分为如下四个方面：

2.1 墙体保温效果的测试分析（测试户）

太阳能建筑一体化被动式暖房实施了外墙保温，透过墙体的围护结构漏热量会显著降低，为了评价墙体保温效果，需测试墙体主体部位传热系数。

2.2 太阳能建筑一体化实际供暖效果测试分析（测试户）

太阳能建筑一体化被动式暖房实施了地板辐射采暖的主动供暖方式，由于没有辅助热源，供热量主要来源于太阳能集热器的集热量，并储存在蓄热水箱里。地暖泵是输出热量的动力设备，其控制策略直接影响室内供暖效果，选取地暖泵全天运行和夜间运行两种控制模式，对比分析实际供暖效果。

2.3 太阳能建筑一体化改善室内温度的测试分析（测试户及对比户）

太阳能建筑一体化被动式暖房采用太阳能作为热源进行供暖，室内温度会得到提升，提升的效果可通过在相同时间，测试户和对比户的室内温度的差异得到。

2.4 太阳能建筑一体化运行能耗的测试分析（测试户）

太阳能建筑一体化被动式暖房供暖的控制策略不同，能耗也不同。地暖泵按照全天运行和夜间运行，得到两种不同的运行能耗，并可与当地普遍采用的煤炉+散热器供暖的方式进行能耗对比，得到其节能和环保效益。

3 供暖效果测试及分析

3.1 墙体保温效果的测试分析（测试户）

围护结构传热系数测试时，在建筑北外墙上均匀选取四点，测试热流及墙内外表面温度，如图5。依照GB/T 15405—2006《被动式太阳房热工技术条件和测试方法》，连续测试3 天，测试结果详见表2，北外墙主体部位传热系数为0.74W/(m².K)，室内表面温度只比室内温度低1.43℃，满足被动房围护结构内表面温度不低于室内温度3℃的要求。

图5 围护结构传热系数测试

实测未做保温的外墙传热系数为1.55W/(m²·K)。由JGJ 26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》知西宁市采暖期的度日数为4478℃ · 日。由传热计算公式Q=KAΔt，及测试户做保温层的墙体面积为60m²，可知采用保温层的外墙比未采用保温层的外墙节省的热量为18803MJ，理论上节能52.3%。

表2 围护结构内表面各项温度及传热系数

3.2 太阳能建筑一体化实际供暖效果测试分析（测试户）

测试期间，室内及室外温度同步进行测量，测试选取两天，2 月7 日地暖泵全天运行，2 月8 日地暖泵夜间运行，白天9:10~17:30 停止运行。太阳能建筑一体化实际供暖效果的测试结果见表3 和图6 所示。测试结果显示，地暖泵夜间运行相对全天运行，在室外温度升高0.4℃，太阳辐照度升高1.212MJ 条件下，卧室1 平均温度提高1.06℃，卧室2 平均温度提高1.64℃，客厅平均温度提高2.13℃，阳光间平均温度提高0.69℃。

表3 太阳能建筑一体化实际供暖测试结果

图6 水箱温度与地面温度曲线示意

由图6 可知，对比地暖泵全天运行，当地暖泵采取间歇运行时，可提高水箱温度温升，有利于维持夜间供暖，使室内温度升高，提高热舒适性，地面温度全天更稳定。

3.3 太阳能建筑一体化改善室内温度的测试分析（测试户及对比户）

测试期间，室外温度测量与室内温度测量同步，采样时间5min/组，室外温度测点布置在室外背阳处，室内温度测点布置在每个房间中心，距地1.2m 处。

由于所测房间数量较多，采集的数据量过大，所以在此采用一种新的处理方法—— 温度加权平均法，对这2 天所测量的各房间室内温度和地面温度进行处理，整理得到图7。

图7 测试户与对比户室内、地面加权平均温度与室外温度

实测结果显示，测试期间内，太阳能建筑一体化用户室内外平均温差高出对比户6.5℃，地面平均温度高于对比户9.5℃，居民在太阳能建筑一体化住宅中拥有较高的热舒适性。

3.4 太阳能建筑一体化运行能耗测试分析（测试户）

太阳能建筑一体化项目包括外墙保温、太阳能集热器、阳光间、直接受益窗四个技术单项。依据GB/T50801—2013《可再生能源建筑应用工程评价标准》并结合现场实测结果得到，各项节能技术全年常规能源替代量如下图8 所示 （其中外墙保温全年常规能源替代量用室内设计温度18℃及传热计算式计算节能量；太阳能集热器全年常规能源替代量利用热水箱中太阳能辐射得热量计算；阳光间及直接受益窗全年常规能源替代量利用立面采光面积与太阳能立面辐照量计算）。

图8 各项节能技术全年常规能源替代量/( 吨标准煤)

可知测试户太阳能建筑一体化全年常规能源替代量为7.4477（吨标准煤）。二氧化碳减排量为18.3958t/年 ，二氧化硫减排量为0.1490t/年，粉尘减排量为0.0745t/年。

根据现场实际调研，青海被动式太阳能建筑一体化的增量成本约为20000 元，系统使用寿命为20 年，常规能源（煤）价格为0.0639 元/kW·h。经计算，该测试户技术类型的项目费效比为：0.02 元/kW·h，每户年节约费用为3874.29 元/年，静态投资回收期为5.16 年。

4 结论

通过对雪里合村太阳能建筑一体化农户的测试可以得到以下结论：

（1）采用太阳能建筑一体化系统，在相同的室外环境下，室内平均温比对比户高出6.5℃，改善了室内环境，提高了居民在室内的热舒适性。

（2）太阳能建筑一体化被动式暖房采用外墙保温，约降低52.3% 的热量损失；使用太阳能建筑一体化系统，二氧化碳减排量为18.3958t/年 ，二氧化硫减排量为0.1490t/年，粉尘减排量为0.0745t/年，能真正达到节能减排，保护环境作用。

（3）采用太阳能建筑一体化初投资较高，但静态投资回收期较短为5.16 年，长期使用较为经济。

综上，采用太阳能建筑一体化被动式暖房，居民的热舒适性明显提高，节能减排效果显著，且具有较好的经济性，普遍运用于广大农村及城市。

参考文献

[1] 霍俊芳，崔琪. 乡村住宅建筑能耗现状与节能技术[J]. 建筑技术,2009,03:267–269.

[2] 王龙. 太阳能热水系统与建筑一体化的若干关键技术研究[D]. 广东工业大学,2014.

[3] 李柯，何凡能. 中国陆地太阳能资源开发潜力区域分析[J].地理科学进展,2010,09:1049–1054.

[4] 王崇杰，赵学义. 论太阳能建筑一体化设计[J]. 建筑学报,2002,07:28–29+71.

[5] GB/T 15405—2006. 被动式太阳房热工技术条件和测试方法[S].

[6] JGJ 26—2010. 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准[S].

[7] GB/T 50801—2013. 可再生能源建筑应用工程评价标准[S].

作者简介：杨强（1979—），男，湖北随州人，副研究员，检测部副主任，从事空调节能检测及标准编制。

本论文入选2016年全国暖通空调制冷学术年会文集，收录于《建筑技术开发》2016年11月增刊。
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雪里合村的瓦房顶上闪烁着“扶贫点子”
作者：李得秀 陈祥明 张盛辉
2017-07-19 https://caibian.sgcctop.com/dwtt/static/htmls/newShare/2017-07-19/dc1175e0dd214e349792d95a3541f989_20008.html

7月17日，青海省西宁供电公司大通青多林供电营业所的工作人员来到雪里合村上门送服务，义务检查已并网的贫困户系统运行安全参数、上网电量及电费结算等情况，讲解并网运行中应该注意的问题及常见故障处理方法。

七月，透蓝的天空，悬着火球似地太阳，绿油油的麦子和金灿灿的油菜花延伸出一条弯弯的好似没有尽头的乡村水泥路。

在两个小时的车程后，我们来到了位于西宁市大通回族土族自治县西北部的雪里合村，距大通县城约30多公里，属于脑山贫困地区。去年，雪里合村38户贫困户受捐光伏扶贫项目，每户装机容量5千瓦，西宁供电公司得知后积极配合政府相关部门，立体推进光伏扶贫项目有序开展，全力确保地方精准扶贫惠民项目落到实处。目前，雪里合村38户受捐贫困户每户月发电量平均750度，电量部分自用，余量并网。

“我男人出门打工去了，什么发电啊上网啥的我也看不懂，大热天的你们过来检查真是辛苦啊。”贫困户赵保贵的妻子看着满头大汗、踮着脚检查表计的工作人员，赶忙搬来凳子。

火辣辣的太阳底下，雪里合村的巷道里静悄悄的找不见个人影，只有几名工作人员汗流浃背，嘴唇发干，走访贫困户村民，不停地爬杆检查表计。

“不费力，不花钱，安装了就不用操心，方便啊！”村民赵存喜是村里第一个积极安装太阳能光伏板的人。通过电力光伏扶贫项目，让农民在前期光伏设备的安装上没有花一分钱，贫困户用阳光来挣钱，真正实现了让扶贫变“输血”为“造血”。

雪里合村依山而建的瓦房顶上整齐排列着光伏板，辉映着蓝色的工装，路边的田野上仿佛翻滚着村民致富的希望。