范文一:北京地区太阳能采暖调研报告
北京地区新农村建设 太阳能采暖调研报告
2013年 1月
北京地区新农村建设太阳能采暖情况介绍 一、 太阳能采暖应用情况
1. 背景
党的十八大提出了 2020年我国将建成小康社会,北京亦提出将建成国际性 都市。北京市新农村建设更是重中之重。而新农村建设能源问题是必须解决的 一个难题。在解决这一难题的众多能源中,太阳能与燃气结合对彻底解决农村 用能问题更具优势。
2. 北京新农村建设太阳能采暖应用介绍
在北京地区,太阳能采暖的应用主要集中在新农村建设领域,作为社会主 义新农村建设的一部分, 太阳能采暖技术在北京郊区已有近 50万平米建筑的应 用。从建设的区域分布来讲,主要分布在北京周边的郊区县,平谷区、门头沟 区、房山区、密云县、昌平区等区县。
其中平谷区的应用份额最大, 平谷区拥有将军关村、 玻璃台村、 挂甲峪村、 南宅村、太平庄村、井峪村、张家台村、大东沟村、大庙峪村、东四道岭村、 向阳村等 10余个村镇的整村建设及 1000余户的太阳能新民居示范户,建设面 积达 35万余平米,占到北京市农村住宅应用数量的 90%以上,目前正在施工的 还有、西长峪村、核桃洼村、老泉口村等整村改造。
其他建设地点,如门头沟区的樱桃沟村、岭角村,密云县的北山下村、房 山龙门台村等,也进行了一定规模的农村住宅太阳能采暖建设与示范。
3. 北京目前安装的部分新农村建设太阳能采暖工程名录
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二、 太阳能采暖技术状况
目前北京地区的太阳能采暖应用以户用住宅小型太阳能采暖系统为主, 应用 太阳能采暖系统的建筑主体为节能型住宅,其建设的方式主要为两种:
新建建筑:一种方式为新建节能抗震型的建筑建设太阳能采暖系统, 与建筑 同步设计、同步施工、同步验收,北京地区目前以这种建设方式为主。典型的如 平谷区新农村太阳能采暖建设,全部采用此种模式;
既有建筑:另一种方式为在既有建筑推广节能抗震改造的同时进行太阳能采 暖系统的改造与加装,此种方式的建设难度较大,因此实施的数量不多, 典型的 如门头沟区的岭角村等。
从北京地区建设的太阳能采暖技术统计看, 目前太阳能采暖技术以太阳能主 动式热水采暖系统为主, 建设方式全部为独立户用式系统。 对于太阳能区域性供 热工程、主被动的空气供热系统还基本没有实践应用。
1. 太阳能采暖系统型式
(1)太平庄村太阳能采暖系统
(2)将军关村太阳能采暖系统
(3)太阳能采暖系统简单说明
目前, 在北京地区的太阳能采暖系统基本上为以上两种系统, 太平庄村太阳 能采暖系统应用最广泛, 占到北京地区太阳能采暖系统的 80%以上, 投资相对较 低,效果较好。
运行原理:太阳能采暖系统中,集热器运行设计全部采用温差循环方式。其 中绝大部分均采用直接循环、 排空防冻的技术 (典型的如太平庄太阳能采暖系统) , 也有与国外技术相类似的防冻液——水间接循环系统技术 (将军关太阳能采暖系 统) 。
国内设计的太阳能系统中,储水箱的设计方案有两种:单水箱太阳能采暖系 统及双水箱太阳能采暖系统 ; 单水箱太阳能采暖系统是指在太阳能采暖热水系统 中,采暖与热水功能水箱共用一台, 采用夹套换热等形式实现功能的区分;
双水
箱太阳能采暖系统指采暖与热水水箱独立设置, 通过系统的阀门切换实现供热功 能的转换。
由于单水箱方案较之双水箱方案具有投资低、 占用空间小、 使用方便等特点, 因此,北京地区工程应用中除早期实施工程(平谷区将军关村、玻璃台村)采用 双水箱设计方案外,后期实施的工程全部采用了单水箱的太阳能系统设计方案。 2. 太阳能集热器选型
作为太阳能热利用的一个组成部分, 太阳能采暖系统采用的集热器类型主要 三种:平板型太阳能集热器、 全玻璃真空管太阳能集热器、 热管真空管太阳能集 热器。
平板集热器结构简单,抗压、抗外力冲击、抗冷热冲击能力强,故障率低, 使用寿命长等优点, 且易达到与建筑的结合。 真空管及热管集热器则存在着故障 率相对较高,使用寿命短, 与建筑结合性能不佳等问题。 由于太阳能采暖工程大 部分为与建筑相结合的形式,因而对产品的与建筑结合、故障率、 使用寿命等性 能要求较高, 相比于全玻璃真空管及热管真空管太阳能集热器, 平板太阳能集热 器在这一方面的性能更加优越。
在集热器的热性能方面,尽管平板集热器的保温性能劣于真空管集热器,但 由于其有效采光面积要远大于真空管集器, 因此, 在产水温度与环境温度差值较 小的情况下,其热效率要高于真空管集热器。 实验数据表明, 在北京地区环境温 度 0℃时,平板集热器的效率高出真空管集热器约 15%。同时,针对太阳能采暖 工程中“非季能源过剩”问题,真空管集热器易发生爆管、真空度降低等问题, 而平板集热器则能较容易地解决这一问题。
因此,目前北京地区太阳能采暖工程中,除少部分工程中使用了真空管或热 管太阳能集热器外,绝大部分均 采用了平板型集热器 。
3. 辅助能源选择
太阳能采暖系统的辅助热源从技术上讲可采用任何一种常规热源, 以弥补太 阳能不稳定的缺陷。 目前普遍采用较多的是生物质、电等清洁能源。
辅助能源目前一般按系统进行统一设置, 即一套系统设置一套辅助设备, 这 种方案对采用生物质等形式较为适合。 对于采用电加热辅助的系统, 由于其运行 成本较高, 部分专业技术人员提出每户按不同区域设置 “单体空调” 的辅助方案, 此方案具有辅助加热启动速度较快的特点, 因此对于用热需求间隙性大的用户更 为适宜。
从建筑节能的角度考虑, 辅助热源的设置除了保证技术上的合理性外, 更重 要的是应满足建筑节能的要求。 《公共建筑节能设计标准》 中对采用电热锅炉做 出了限制性规定,太阳能热水采暖系统是以节能为目标的,因此, 更应该严格限 制采用电热锅炉作为辅助热源。
三、 太阳能采暖系统运行状况
1. 运行效果
太阳能采暖效果, 除与太阳能集热器配比面积有关外, 还受建筑物建设地点、 建筑材料、房屋结构、建筑朝向、居住人口、生活方式等多种主客观因素影响。 即便是同一建筑物, 在不同季节其运行效果也不尽相同。 目前太阳能采暖系统安 装的比例范围(太阳能集热面积 /建筑面积)基本在 1:6-1:8,整个采暖季太 阳能采暖的平均保证率在 30-40%。
以平谷区太平庄村为例,该村一期工程共计 69户新民居示范工程,每户建 筑面积 111㎡,墙体材料采用金阳砌块,太阳能集热器与房屋建筑面积比为 1: 7.7,每户安装“九阳”平板太阳能集热器 14.4㎡。通过测试表明,北京地区在 气温不是很低的采暖季初期和末期, 在不使用辅助能源只启动太阳能集热系统的 情况下,房间温度可达到 16℃以上。在冬季最冷的三个月里,不启动辅助设施 的条件下,太阳能采暖房间的平均温度为 10-12度,与非采暖房间的温差在 10度左右。 由辅助加热系统提供少量的能源对太阳能采暖系统进行补充, 就可以达 到较好的取暖效果。
另外, 通过我们长时间的售后服务用户调查,采暖效果的满意与否,与用户 的期望值有很大的关系,比如同样房子, 同样采暖效果, 绝大多数用户反应使用 情况较好,也有少部分用户反应使用效果较差。
2. 太阳能采暖的社会效益分析
太阳能采暖系统虽然初期投资较大, 但在国家能源结构调整、环境保护、改 善农村生活条件及带动农村经济发展等方面具有较高的社会效益。
1) 太阳能采暖系统作为一项新能源利用技术, 符合国家资源节约与环境保护的 基本国策,有利于国家整体能源结构的调整。
2) 在新农村的建设中,太阳能采暖作为新民居建设的一项基本内容,对于改善 广大农民居住生活条件、 提高农民对新能源的利用意识等方面能起到积极作 用。以平谷区为例,在太阳能采暖示范村建成后,彻底改变了当地居民的生 活条件,带动了旅游业等相关产业发展,吸引了外来消费群体,增加了当地 农民的收入。
3) 寒冷地区新农村建设中较难的问题是如何利用清洁、廉价、可再生的能源为
建筑供暖、供生活热水。太阳能采暖系统在北京地区的成功应用,为我国三 北和其他寒冷地区新农村建设提供了一项节约资源、保护环境、改善生活的 重要支撑技术。从地域上讲,太阳能热水采暖系统更适合在我国中部地区的 推广应用。
4) 从长远看,随着常规能源价格的不断上涨及污染治理成本的大幅度上升,太 阳能采暖系统的社会及经济效益会更加明显。
四、 鼓励政策
《中华人民共和国可再生能源法》 第十七条明确规定:国家鼓励单位和个人 安装和使用太阳能热水系统、 太阳能供热采暖和制冷系统、 太阳能光伏发电系统 等太阳能利用系统。 从 2006年 1月 1日起, 房地产开发企业应当在建筑物的设计和 施工中为太阳能利用提供必备条件。 对已建成的建筑物, 住户可以在不影响其质 量与安全的前提下安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统, 另有约定的 除外。这是我国太阳能采暖推广应用的法律基础。
《北京市“十一五”时期能源发展及节能规划》提出,鼓励太阳能的利用, 推广太阳房建设和太阳能热水器的使用,到 2010年,实现可再生能源供热面积 4000万 m 2,约占全市总供热面积的 6%。这是北京地区大力发展太阳能采暖的政策 支撑。
2012年 3月 1日, 北京市颁布了强制安装太阳能政策 《北京市太阳能热水系统 城镇建筑应用管理办法》,办法规定自 3月 1日起,本市新建建筑,将强制安装太 阳能热水系统。其中规定,新建、改建工程的建设单位、设计单位应当按照国家 标准和北京市地方标准的要求进行太阳能热水系统的设计。 太阳能热水系统建筑 应用的经济技术指标和设计安装要求纳入本市地方标准, 重要指标和要求作为强
制性条款。对擅自取消太阳能热水系统的建设项目,责令限期整改。
目前, 对于新型节能抗震建筑的建设,北京市的补贴标准为 2万元 /户; 在此 基础上进行太阳能采暖设备加装, 北京市并没有统一的补助要求及标准。 作为新 农村建设太阳能采暖项目实施较好的平谷区, 区政府及各级乡镇政府根据条件不 同,对于实施太阳能采暖的太阳能采暖的住户给予 3-5万不同程度的补贴。
五、 问题
1. 冬夏热量平衡问题
根据对太阳能采暖项目的统计, 目前安装的太阳能系统其集热器与建筑面积 的配比范围在 1:6-1:8,此种配比条件下太阳能的冬季供暖的保证率相对较低, 与此形成鲜明对比的是, 夏季太阳能系统的生活热水产热量较大, 即建筑物的冬 夏用热负荷与太阳能冬夏产热负荷存在着巨大的反向差异性。因此, “非采暖季 能源利用率低”成为制约太阳能采暖技术推广的一大技术瓶颈。
2. 工程设计缺乏标准及规范
由于国家标准尚未出台, 目前已建太阳能热水采暖系统在集热器的面积设计、 安装倾角、辅助能源的配备等方面无统一标准, 对系统的投资、 使用效果及能源 利用率等造成了一定的负面影响。
3. 初投资较大,回收期长
按目前的太阳能配比及保证率的设计条件下, 单一形式的太阳能采暖工程增 量投资在 250-400元 /建筑平米(根据建筑面积的不同而异),相对于用户讲, 初期投资费用高于其他常规供暖设施,与后期可节约费用相比并不够理想。 4. 加强建筑节能措施,有效降低供暖负荷
影响太阳能保证率及集热器面积的最直接因素是建筑物的供暖负荷。 设置太 阳能采暖的建筑物, 必须满足节能设计标准的规定。 有效的改善建筑围护结构的 保温措施,是提高系统的太阳能保证率、 降低集热器面积进而降低投资、 减少占 地的最有效方法。
5. 目前安装系统问题处理
在目前实施的太阳能采暖系统项目中, 部分项目的建设还存在着一定的技术 质量及管理问题,在系统的设计、 工程的建设、 产品的选用等环节并未完全形成 良好的管控体系, 造成太阳能采暖的应用没有达到理想的效果, 甚至出现部分项 目设备损坏,系统无法运行等情况。
1) 集热器选择
在建成的太阳能采暖系统中, 除了平板太阳能集热器外, 还有部分工程项目 采用了真空管及热管类型的太阳能集热器。 根据相关调查报告显示, 真空管类的 太阳能集热器无法达到与建筑相结合, 且使用过程中出现炸管破损、 夏季过热等 难以解决等问题,给后期的使用及维护造成了较大的麻烦。
2) 既有建筑的节能改造标准
既有建筑太阳能采暖改造实施过程中, 对于建筑物的节能改造没有统一的标 准要求, 造成改造后实际节能效果不佳, 建筑物耗热量过大, 影响了太阳能系统 的使用。
3) 控制及系统的设计
由于未能进行很好的设计评估, 造成各个太阳能厂商的系统方案不一, 部分 系统设计存在诸多的不合理问题,如水箱及设备安装在室外,系统散热损失大; 生活热水与采暖水合一, 不符合生活热水水质要求; 系统采用电伴热带进行防冻,
电伴热带故障造成设备冻损,无法使用。 诸如此类的系统设计不合理问题, 造成 太阳能采暖系统运行能耗高,太阳能贡献率低, 甚至造成系统瘫痪, 影响了太阳 能采暖的后期使用。
4) 配套服务
农民对太阳能采暖系统认识较少, 太阳能采暖项目存在竣工后培训不足, 部 分农民无法对设备进行良好的管理与使用,部分厂家的配套服务不能及时到位, 且缺乏维护服务,使得采暖系统没有发挥其最大的效率。
6. 鼓励、支持等政策的制订
太阳能采暖系统具有较高社会效益, 对于农村经济的发展起着极大的促进作 用,但存在着投资相对较高、 回收期较长的缺点, 单纯靠市场推广存在着相当的 难度。目前太阳能采暖虽然已有一定的市场,但绝大部分均为新农村建设工程, 属政府试点推广补助项目;若无政府补助情况下,市场推广将很难进行。因此, 根据目前的建设情况,提出如下建议:
1) 积极建设太阳能供热采暖综合系统试点工程,研究太阳能系统全年综合利用 技术,如跨季节蓄热供暖技术等,提高太阳能供热采暖在建筑节能中的作用 和地位;
2) 针对终端用户、生产厂商制订更加完善、合理的鼓励、支持政策,以促进太 阳能采暖行业及市场的良性发展。
3) 选择有代表性的农村, 如旅游区或待开发的旅游区域等作为推广示范的试点, 建设太阳能采暖与生物质能等多种可再生能源综合利用工程,以探索北京地 区新农村建设中合理的能源建设模式,为农村能源结构建设积累经验。 六、 建设前景
十八大报告提出要全面建成小康社会,并详细描绘了未来 5到 10年全面建 成小康社会的目标和任务针对 2020年全面建成小康社会的宏伟目标。具体到农 村来讲,小康社会至少应包括以下经济、政治、文化及可持续发展能力(环境、 资源)等方面内容。在农村全面建成小康社会的进程中,采暖、炊事等能源需求 的增长量是极大的, 太阳能采暖成为解决农村能源问题、 调整农村能源结构的重 要技术措施之一。
目前,北京市的农村居民总计约 110万户,目前建设太阳能采暖项目的数量 很少(约 1万户),要实施完成 2020年前农村住宅抗震节能工作,后期的工作 量还是极大的,按目前的农户数量统计,每年需至少完成 10万户的改造。在今 年的几年内, 农村抗震节能工作可采取既有建筑改造、 新建等不同方式分批次推 进,同时配套太阳能采暖与燃气供应系统的建设。按节能抗震改造补贴 2万元 /户、 太阳能采暖设备补贴 3万元 /户计, 每年需政府投入的节能改造资金约 60亿 元, 8年总计投资约 500亿元就可以全面实现北京市农村住宅的整体节能抗震及 能源设备的改造工作。
农村住宅太阳能采暖工作的实施,将极大的改善农村住宅的居住条件,同时 达到解决农村用能,调整能源结构的目的。 与此同时, 随着太阳能采暖的工作推 进,在居住条件的改善同时, 将极大的拉动农村的旅游及相关产业链经济、 改善 农村的文化面貌,对于 2020年全面建成小康社会,起到极大的推动作用。
范文二:北京地区太阳能采暖工程现状调研报告
北京地区太阳能采暖工程现状调研报告 1. 太阳能采暖发展概况
1.1 太阳能采暖系统的原理
太阳能采暖系统(solar heating system)是指将太阳能转换成热能,供给建筑物冬季采 暖和全年其他用热的系统,系统主要由太阳能集热系统、蓄热系统、末端供热采暖系统、自动 控制系统和其它能源辅助加热 /换热设备集合构成。
太阳能采暖系统按集热器类型可分为空气集热器与液体工质集热器太阳能采暖系统;按集 热系统运行方式可分为直接式与间接式太阳能采暖系统;按采暖系统蓄热能力可分为短期蓄热 与季节蓄热太阳能采暖系统。
随着我国各类建筑节能设计标准的陆续发布,太阳能采暖系统已经被逐渐示范应用。 1.2 国内外太阳能采暖工程的发展现状
1.2.1国外应用现状
欧洲、北美对太阳能供热(热水、采暖)系统“ solar heating ”的工程应用已有几十年历 史,过去主要用于单体建筑——“太阳能建筑”和“零能建筑”内的小型系统,但近十余年来, 包括区域供热在内的大型太阳能供热采暖综合系统“ solar combisystems”的工程应用有较快 发展。北欧、中欧等主要国家如瑞典、奥地利、丹麦、挪威等国家其综合系统的应用比例已约 占全部安装量的 50%。
从 2000年开始,德国 BMBF (联邦教育科技部)和 BMWi (联邦经济技术部)实施了太阳能 区域供热政府项目——“ solarthermie-2000-Part 3:Solar assisted district heating” :至 2003年已建成 12个太阳能区域供热示范工程, 8座季节蓄热小区热力站和 4座短期蓄热小 区热力站。
国际能源机构 IEA 在“太阳能供热制冷”计划中组织完成的“任务 26——太阳能供热综合 系统”,编制出版了《太阳能住宅供热综合系统设计手册》——《 Solar Heating Systems for Houses, A Design Handbook For Solar Combisystems》 :手册中汇总了 19个典型系统、 15个 工程示例,成为太阳能供热采暖综合利用系统设计的权威工具书。
1.2.2国内应用现状
近年来,随着我国建筑物供热能耗不断下降及太阳能热利用产品性能日益提高,太阳能供 热采暖越来越受到人们的重视,相继建成了一些太阳能采暖示范项目,如:北京平谷新农村建 设项目的新农村住宅、河北省唐山迁安市太阳能农村住宅、拉萨火车站等。但目前已建成试点 绝大部分为单体建筑太阳能供热采暖工程,太阳能区域供热采暖(小区热力站)工程还没有应 用实践。我国的太阳能供热采暖工程应用仍处于起步阶段。
在标准和规范方面, 国家标准 GB50364《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》 已于 2006年 1月实施; 列入 2006年工程建筑标准规范制定、 修订计划的国家标准 《太阳能供热采暖工程 技术规范》目前已完成“送审稿”。
2. 北京地区太阳能采暖工程应用现状
2.1 北京地区太阳能采暖条件
日照条件 北京地区属太阳能资源较富区,年日照时数达到 2 600~3 000小时,年累计太 阳能辐照量达到 5400~6700兆焦 /平方米, 为北京地区利用太阳能利用提供了有利的自然条件。 建筑条件 北京地区现有建筑面积 5.2亿平方米,其中住宅建筑 3.6亿平方米,非住宅公 共建筑 1.6亿平方米。目前,我国建筑能耗已约占社会终端能耗的 1/3,而其中采暖及空调能 耗达到建筑能耗的 2/3。 2004年,北京市煤炭消费总量占 44.1%,优质能源比重约为 54.4%,北 京能源结构构成有待优化。
早期建筑没有建筑节能设计标准,能耗较高,在建和即将建设的公用建筑规模也很大,要 实现我国建筑节能目标,可再生能源的利用有很大的发展空间,而且任重道远。
政策条件 《中华人民共和国可再生能源法》第十七条明确规定:国家鼓励单位和个人安 装和使用太阳能热水系统、太阳能供热采暖和制冷系统、太阳能光伏发电系统等太阳能利用系
统。 从 2006年 1月 1日起, 房地产开发企业应当在建筑物的设计和施工中为太阳能利用提供必 备条件。对已建成的建筑物,住户可以在不影响其质量与安全的前提下安装符合技术规范和产 品标准的太阳能利用系统,另有约定的除外。这是我国太阳能采暖推广应用的法律基础。 《北京市“十一五”时期能源发展及节能规划》提出,鼓励太阳能的利用,推广太阳房建 设和太阳能热水器的使用,到 2010年,实现可再生能源供热面积 4000万平方米,约占全市总 供热面积的 6%。这是北京地区大力发展太阳能采暖的政策支撑。
《民用建筑太阳能热水系统技术应用规范》和《太阳能供热采暖工程技术规范》是北京推 广太阳能采暖的技术依据。
产业条件 北京的太阳能产业已有近 30年的发展历史, 产业基础较好。 目前拥有光热、 光 电领域从事研发、生产、经营和服务的企事业单位 200多家,许多在京企业拥有较先进和成熟 的太阳能热利用技术。
2.2 主要太阳能采暖工程数据统计
根据本次调研的数据(截至 2008年 04月份),对北京地区太阳能采暖的工程按建筑物的 不同性质进行了分类统计。其中公共建筑 12项,分户民宅 21项。
表
:公共建筑太阳能采暖工程
表 :各类民宅太阳能采暖工程
2.3 调研情况分析
根据本次调研取得的数据,统计分析如下:
2.3.1北京地区截至 2008年 4月底累计开工建设太阳能采暖工程的建筑物建筑面积为 约 16.75万平方米,全部为单体建筑小型太阳能采暖系统,在已建的工程中,办公类建筑 1.93万方米,占 11.52%,民宅类建筑约 14.82万平方米,占 88.48%。
2.3.2从建设的区域分布来讲,太阳能采暖工程主要分布在北京周边的郊区县,其中, 平谷区由于新民居太阳能采暖工程项目进展较早,因此所占比例最大。
2.3.3从建设的性质来讲,太阳能采暖建设工程大部分为新农村的民居建设,公建使用 的面积较小,且多为示范性建设工程。
2.3.4从本次调研统计数据看,在北京地区进行太阳能采暖工程项目建设及试验的单位 共有十一家,分别为北京九阳实业公司(以下简称“九阳”)、北京天鸣阳光太阳能科技有 限公司(以下简称“天鸣”)、北京市太阳能研究所有限公司(以下简称“北太所”)、北 京索阳科技有限公司 (以下简称 “索阳” ) 、 昆明新元阳光科技有限公司 (以下简称 “新元” ) 、 北京正元太阳能安装有限公司(以下简称“正元”)、北京天普太阳能工业有限公司(以下 简称“天普”)、中国建筑科学研究院空调所(以下简称“建科院”)、北京清华阳光公司 (以下简称“清华”)、北京建筑研究院(以下简称“北京建筑院”)、北京华光太阳能过 滤设备厂(以下简称“华光”)。其中“九阳”承建的工程项目数量为最多,其建设的建筑 物面积占总面积的 54.29%,集热器安装量占总量的 50.25%。
2.3.5在已建设的太阳能采暖工程中,有别于目前国内太阳能热水系统中真空管集热器 占多数的状况,太阳能采暖工程中目前使用的太阳能集热器类型主要为平板型太阳能集热 器,在本次调查的 33个项目中,有 24个项目采用平板太阳能集热器, 6个项目采用真空管 集热器(全玻璃或 U 型管), 3个项目为热管真空管集热器,从安装的集热器面积计算,平 板集热器的数量约占到目前安装总量的 68.23%。
2.3.6从太阳能采暖系统使用的辅助类型来讲,鉴于目前太阳能采暖多应用于新农村的 建设项目中,即便是公建建筑也多位于郊区县,因此,辅助能源的应用类型多为生物质燃料 炉或电加热辅助。
从本次调查的数据分析来看,北京地区的太阳能采暖技术目前的应用范围主要集中在新 农村新民居的建设项目上。 作为社会主义新农村建设的一部分, 太阳能采暖技术在广大郊区 得到了广泛应用,特别是在新民居建设推广较好的平谷地区。
3.技术现状分析
太阳能采暖技作为一项新技术, 在国内的应用处于起步阶段。 经过几年的工程示范应用, 一批骨干太阳能企业进行了大量的技术研发, 目前在集热器产品、 系统设计等方面已有相对 稳定的技术,针对于太阳能供热采暖工程的技术规范也已编写完成。
3.1 技术概况
从国内各厂家建设的太阳能采暖技术统计看, 目前太阳能热水采暖技术以单体建筑太阳 能采暖为主,绝大部分为短期蓄热的形式。太阳能区域供热采暖、跨季节蓄热供暖技术目前 已列入 “十一五”国家科技支撑计划项目中,中国建筑科学研究院科技园太阳能热水采暖 和季节蓄热系统工程已基本完成示范项目建设。
3.2系统设计
运行原理:太阳能采暖系统中,集热器运行设计全部采用温差循环方式。其中绝大部分 均采用直接循环、排空防冻的技术(典型的如“九阳”公司的太阳能采暖技术),也有与国 外技术相类似的防冻液——水间接循环系统技术(如“新元”公司平谷区将军关村太阳能采 暖项目)。
目前国内设计的太阳能系统中,储水箱的设计方案有两种:单水箱太阳能采暖系统及双 水箱太阳能采暖系统; 单水箱太阳能采暖系统是指在太阳能采暖热水系统中, 采暖与热水功 能水箱共用一台, 采用夹套换热等形式实现功能的区分; 双水箱太阳能采暖系统指采暖与热 水水箱独立设置,通过系统的阀门切换实现供热功能的转换。
由于单水箱方案较之双水箱方案具有投资低、占用空间小、使用方便等特点,因此,北 京地区工程应用中除早期实施工程(平谷区将军关村、玻璃台村)采用双水箱设计方案外, 后期实施的工程全部采用了单水箱的太阳能系统设计方案。
3.3系统设备的技术现状
3.3.1集热器
作为太阳能热利用的一个组成部分,太阳能采暖系统采用的集热器类型主要三种:平板 型太阳能集热器、全玻璃真空管太阳能集热器、热管真空管太阳能集热器。
平板集热器结构简单,抗压、抗外力冲击、抗冷热冲击能力强,故障率低,使用寿命长 等优点,且易达到与建筑的结合。真空管及热管集热器则存在着故障率相对较高,使用寿命 短,与建筑结合性能不佳等问题。由于太阳能采暖工程大部分为与建筑相结合的形式,因而 对产品的与建筑结合、故障率、使用寿命等性能要求较高,相比于全玻璃真空管及热管真空 管太阳能集热器,平板太阳能集热器在这一方面的性能更加优越。
在集热器的热性能方面,尽管平板集热器的保温性能劣于真空管集热器,但由于其有效 采光面积要远大于真空管集器,因此,在产水温度与环境温度差值较小的情况下,其热效率 要高于真空管集热器。实验数据表明,在北京地区环境温度 0℃时,平板集热器的效率高出 真空管集热器约 15%。同时,针对太阳能采暖工程中“非季能源过剩”问题,真空管集热器 易发生爆管、真空度降低等问题,而平板集热器则能较容易地解决这一问题。
因此,目前北京地区太阳能采暖工程中,除少部分工程中使用了真空管或热管太阳能集 热器外,绝大部分均采用了平板型集热器。
3.3.2储水箱
目前,太阳能采暖系统中储水箱的结构形式不尽相同。
单水箱太阳能采暖系统中,水箱为夹套形式,将采暖与热水进行功能区分。典型的设计 方式如“九阳”的双层套筒式水箱。此水箱为双层结构,外夹层水为采暖与太阳能集热循环 热水,此部分为常压,以满足太阳能集热系统部分的排空等需求。内套热水水箱为承压式, 以满足生活热水的简单供应。
双水箱太阳能采暖系统中,两个水箱为简单的常压开式水箱,结构较为简单。在防冻液 ——水间接循环的太阳能集热系统中,水箱设置盘管换热器。
在水箱的制造工艺上,为保证设备的正常使用寿命,目前一般均采用不锈钢或搪瓷的方 案。
3.3.3辅助热源
太阳能采暖系统的辅助热源从技术上可采用任何一种常规热源,以弥补太阳能源不稳定 的缺陷。从本次调研的结果看,目前普遍采用较多为生物质、电等清洁能源形式。
辅助能源的设置形式目前一般均按系统进行统一设置,即一套系统设置一套辅助设备, 这种方案对于采用生物质等形式较为适合。 对于采用电加热辅助的系统, 由于其运行成本较 高,部分专业技术人员提出每户按不同区域设置“单体空调”的辅助方案,此方案具有辅助 加热启动速度较快的特点,因此对于用热需求间隙性大的用户更为适宜。
从建筑节能的角度考虑,辅助热源的设置除了保证技术上的合理性外,更重要的因素是 满足建筑节能的要求。 《公共建筑节能设计标准》中对采用电热锅炉做出了限制规定,太阳 能热水采暖系统是以节能为目标,因此,更应严格控制采用电热锅炉作为辅助热源的型式。 3.3.4采暖末端
太阳能集热器属中低温热源设备,因而应针对其效率特性曲线进行供暖散热端的选择, 以达到系统的整体高效性。 目前工程普遍采用的为低温地板辐射散热系统, 同时也开始建设 了部分风机盘管采暖末端的系统。 低温热水热媒的末端系统使太阳能集热系统始终工作在高 效率区域。
4. 运行状况分析
4.1 运行效果
建筑物室内采暖温度在实际使用中, 除与太阳能集热器配比面积有关外, 还受建筑物建 设地点、建筑材料、房屋结构、建筑朝向、居住人口、生活方式等多种主客观因素影响。即 便是同一建筑物,在不同季节其运行效果也不尽相同。
本次调研的数据显示,目前太阳能采暖系统安装的比例范围(太阳能集热面积 /建筑面 积)基本在 1:6-1:8,整个采暖季太阳能采暖的平均保证率在 20-40%。根据用户反映,在 安装太阳能采暖热水系统后,其耗能量较之以前有大幅降低。
以平谷区太平庄村为例,该村一期工程共计 69户新民居示范工程,每户建筑面积 111㎡ ,墙体材料采用金阳砌块,太阳能集热器与房屋建筑面积比为 1:7.7,每户安装“九阳” 平板太阳能集热器 14.4㎡ 。
通过测试表明,北京地区在气温不是很低的采暖季初期和末期,在不使用辅助能源只启 动太阳能集热系统的情况下,房间温度可达到 16~18 ℃以上。
在冬季最冷的三个月里, 不启动辅助设施的条件下, 太阳能采暖房间的平均温度为 10-12度,与非采暖房间的温差在 10度左右。由辅助加热系统提供少量的能源对太阳能采暖系统 进行补充,同样可以达到较佳的取暖效果。
4.2 太阳能供暖经济性分析
以北京地区典型的户型,住宅面积为 150㎡ ,按北京地区建筑节能指标 65%,建筑平均 耗热指标 22.5W/㎡ ,采暖季平均保证率取 35%, 按《太阳能供热采暖工程技术规范》 (送 审稿)计算,太阳能采暖集热器面积约 18平米; [太阳能集热系统效率 40%,储水箱及管 道热损 15%]
4.2.1、太阳能采暖系统的节能费用预评估
按上述配置进行设计,太阳能采暖系统在采暖季(120天)的节能量为 11844MJ 。节能 费用:
相对于煤:原煤的发热量为 20.934MJ/kg,按现行市场价约 0.9元 / kg计,按效率 65%计算,则热价为 0.066元 /MJ;即年节约费用 784元;
相对于电采暖:按 0.6元 /KWh,热效率按 90%计算,则其热价为:0.185元 /MJ;相对于 电加热,其年节能费用约 2191元。
4.2.2太阳能系统非采暖季节能量:
太阳能采暖系统在非采暖季的整体得热量为:29905MJ[太阳能效率 50%,储水箱管道热 损 15%];按居住 3人,每人 50L/天用水量考虑,实际非采暖季(245天)的最大总耗热量 4630MJ 。 [用水温度 45度, 冷水温度 15度 ]。 即太阳能系统在非采暖季的保证率最少在 600/100以上,完全能够满足用户的用水需求。
4.2.3年节能费用预评估
按目前实际用热量考虑, 年节能量为 16474MJ (折合 4576 kWh ) , 其节约费用分别为 1087元(相对于燃煤)、 3048元(相对于电采暖)。
4.2.4太阳能系统费效比
针对于太阳能利用系统,目前国际通用的经济性指标为太阳能系统费效比。太阳能系统 费效比是指太阳能系统寿命期内每节省(替代) 1 kWh常规能源所需要的总系统增投资。 太阳能热水采暖系统中,设备增量投资在 3.0万元左右,使用寿命平板太阳能集热器按 30年计算,真空管集热器按 15年计算,则太阳能系统费效比:平板集热器太阳能采暖系统 为 0.22元 / kWh ;真空管集热器太阳能采暖系统为 0.44元 / kWh ,与太阳能光电等其他利用 形式相比,经济性较好。(太阳能并网光伏发电的成本约为 2.3元 / kWh)。
4.2.5太阳能系统投资回收期预评估
相对于电采暖,太阳能设备的静态投资回收期约为 10年; 相对于燃煤采暖,其投资回 收期大于太阳能系统使用寿命。此问题主要原因为目前非采暖季太阳能的实际利用率不高。 通过能源的合理分配利用及系统综合技术改进,非采暖季太阳能利用率达到 60%时,回收期 则会缩短至 5.5年。
4.3 太阳能采暖社会效益分析
太阳能采暖系统虽然初投资较大,但其在国家能源结构调整、环境保护、改善农村生活 条件及带动农村经济发展等方面具有较高的社会效益。
(1)太阳能采暖系统作为一项新能源的利用技术,符合国家资源节约与环境保护的基 本国策,有利用国家整体能源结构的调整。
(2)在新农村的建设中,太阳能采暖作为新民居建设的一项基本内容,对于改善广大 农村农民居住生活条件、 提高农民对新能源和利用意识等方面起到积极作用。 以平谷区为例, 在太阳能采暖示范村建成后,彻底改变了当地的生活条件,带动了旅游业等相关产业发展, 吸引了外来消费群体,增加了当地农民的收入。
(3)寒冷地区新农村建设中较难的问题是如何利用清洁、廉价、可再生的能源为建筑 供暖/供生活热水。 太阳能采暖系统技术在北京地区的成功应用, 为我国三北和其他寒冷地 区新农村建设提供了一项节约资源、保护环境、改善生活的重要支撑技术。从地域上讲,太 阳能热水采暖系统更适合在我国中部地区的推广应用。
(4)从长远角度看,随着常规能源的价格不断上涨及污染治理成本的大幅度上升,太 阳能采暖系统的社会及经济效益会更加明显。
5. 问题及对策
5.1系统存在的问题
5.1.1冬季得热量不足而夏季过剩——冬夏热量平衡问题
根据对太阳能采暖项目的调查统计,目前安装的太阳能系统其集热器与建筑面积的配比 范围在 1:6-1:8,即每平米太阳能集热器为 6-8平米建筑面积供暖提供热量。依据理论计算 及实际运行数据表明, 此种配比条件下太阳能的冬季供暖的保证率相对较低, 与此形成鲜明 对比的是,夏季太阳能系统的生活热水产热量较大,而实际耗热量远远小于产热量,即建筑 物的冬夏用热负荷与太阳能冬夏产热负荷存在着巨大的反向差异性。因此, “非采暖季能源 利用率低”成为制约太阳能采暖技术推广的一大技术瓶颈。目前,技术上可行的解决方案为 “太阳能制冷技术”及“跨季节蓄热技术”两项。
5.1.2工程设计缺乏标准及规范
调查数据显示,由于国家标准尚未出台,目前已建太阳能热水采暖系统在集热器的面积 设计、安装倾角、辅助能源的配备等方面无统一标准,对系统的投资、使用效果及能源利用 率等造成了一定的负面影响。
5.1.3冬季集热系统效率较低
根据调研结果显示,目前太阳能系统冬季的系统效率较低,一般在 22-35%。反映在应用 上为太阳能的使用效果不理想。
影响太阳能集热效率的主要因素除了与环境条件(辐照量、环境温度等)有关外,还与 以下因素有关:
产品自身性能影响
太阳能采暖系统集热效率与产品本身性能存在较大关系,如集热器的涂层吸收率、发射 率,集热器的保温性能、系统管线的长短、水箱及管路的保温状况等。
集热器安装角度对热效率的影响
冬季太阳高度角较低,北京地区太阳辐照度最高值出现在高度角 50-60度之间,因此, 按此倾角范围进行太阳能集热器安装是适宜的。 而目前由于建筑物条件的限制, 与建筑相结
合的集热器安装倾角大多在 30度左右,部分工程集热器安装倾角还不到 20度,因此,造成 效率过低。
5.2市场推广应用存在的问题
5.2.1初投资较大,回收期长
按目前的太阳能配比及保证率的设计条件下,单一形式的太阳能采暖工程增量投资在 250-400元 /建筑平米(根据建筑面积的不同而异),相对于用户讲,初期投资费用高于其 他常规供暖设施,与后期可节约费用相比并不够理想。
5.2.2适用范围相对较小
由于太阳能采暖所需的集热面积相比远大于太阳能热水系统, 对安装位置 (建筑屋面等) 要求较大。按上述设计集热器配比情况下,高于 3层(不含)以上的建筑其屋面已不能满足 全部太阳能集热器的安装条件,太阳能采暖系统对于高层建筑存在安装建设条件不足的缺 陷,这一问题在居住密度较大的城区更加难以解决,限制了太阳能在此类地区建筑的应用。 5.3对策及改善措施
5.3.1加强建筑节能措施,有效降低供暖负荷
根据调查分析发现,影响太阳能保证率及集热器面积的最直接因素是建筑物的供暖负 荷。设置太阳能采暖的建筑物,必须满足节能设计标准的规定。有效的改善建筑围护结构的 保温措施,是提高系统的太阳能保证率、降低集热器面积进而降低投资、减少占地的最有效 方法。
5.3.2提高系统得热量
5.3.2.1合理配比太阳能集热器面积
太阳能采暖系统中,建筑面积与太阳能集热器面积的配比同太阳能保证率成正比。但由 于目前国内太阳能制冷、 跨季节蓄热技术不成熟的情况下, 为避免夏季能量利用率低的问题, 一味追求过高的保证率是不经济的。
太阳能系统集热面积应严格按国家标准进行设计,选择合理的太阳能保证率,达到太阳 能系统的高性价比。
5.3.2.2提高太阳能集热系统的效率
根据上述分析原因,提高系统效率应从以下方面入手:
(1)提高现有产品质量及技术水平
调研过程显示,在目前建设的太阳能采暖工程中,集热器及水箱等关键产品仍有较大的 改进空间。 如进一步提高平板集热器的密封性以增加集热效率, 加强水箱的制造工艺以保证 更加长期稳定的使用,不断改进系统的设计合理性以增加效率并降低投资等。
(2)与建筑设计相融合,达到太阳能与建筑功能、外观的整体协调,在不影响建筑物 的情况下,达到太阳能集热性能的最佳。与目前安装的 30度左右相比,增大集热器安装倾 角后,有利于冬季的太阳能集热,同时有效缓解夏季的能量利用率低,有利于平衡冬夏的热 量失调问题。
5.3.3研发太阳能制冷、跨季节蓄热等新技术,提高太阳能的全年利用率
为了有效的进行太阳能采暖工程的推广,解决冬夏的平衡问题是关键因素。目前安装的 系统中,多采用集热器停运空晒或遮挡等方式解决,夏季太阳能系统未能得到最充分利用。 要有效的解决夏季能源利用率低的问题,应着力发展跨季节蓄热技术及太阳能制冷技 术。目前,德国、丹麦等国已建成了多项跨季节蓄热的供热工程,如汉堡 Bramfeld 区域供 热工程、 丹麦 Marstal 太阳能供热工程等。 同时, 众多国家也开始了太阳能制冷技术的研发, 但目前尚未市场化。
5.3.4提高太阳能系统能源形式的综合利用
本次调研项目主要针对于太阳能热水采暖系统进行,其他形式如太阳能空气集热器供暖 系统及被动式太阳房等的建设工程未列入其中,因此,太阳能采暖形式相比较为单一,也是 造成系统投资较大而保证率不高的主要原因之一。 在太阳能采暖的设计中, 应综合考虑各种 形式的太阳能利用,在能源的综合利用技术方面进行示范推广。
5.3.5鼓励、支持等政策的制订
太阳能采暖系统具有较高社会效益,对于农村经济的发展起着极大的促进作用,但存在 着投资相对较高、回收期较长的缺点,单纯靠市场推广存在着相当的难度。目前太阳能采暖 虽然已有一定的市场,但绝大部分均为新农村建设工程,属政府试点推广补助项目;若无政 府补助情况下,市场推广将很难进行。因此,根据目前的建设情况,提出如下建议:
(1) 积极建设太阳能供热采暖综合系统试点工程, 研究太阳能系统全年综合利用技术, 如跨季节蓄热供暖技术等,提高太阳能供热采暖在建筑节能中的作用和地位;
(2)针对终端用户、生产厂商制订更加完善、合理的鼓励、支持政策,以促进太阳能 采暖行业及市场的良性发展。
(3)选择有代表性的农村,如旅游区或待开发的旅游区域等作为推广示范的试点,建 设太阳能采暖与生物质能等多种可再生能源综合利用工程, 以探索北京地区新农村建设中合 理的能源建设模式,为农村能源结构建设积累经验。
6. 结论
(1)太阳能采暖技术在北京地区条件、技术可行、经济性较高;
(2)太阳能采暖工程在北京地区已形成初步规模,其建设面积已达 16万余平方米;
(3)小型太阳能采暖工程技术目前已基本成熟,跨季节蓄热太阳能供热技术也已建成 示范项目;
(4)太阳能采暖技术仍处于起步阶段,存在着投资大、全年能源综合利用率不高等问 题,需专业技术人员在跨季节蓄热、多种能源的综合利用等方面进行技术攻关;
(5)政府应建设太阳能采暖综合利用技术示范工程,特别是针对于新农村建设的工程 项目;
(6)政府应针对生产企业、终端用户等制订不同的鼓励、支持政策,以促进太阳能热 水采暖市场的良性发展。
范文三:北京地区太阳能供暖典型案例
北京地区太阳能供暖典型案例
项目概况
项目名称 :原乡美利坚别墅太阳能采暖系统项目。
承建单位 :北京索乐阳光能源科技有限公司。
项目建设时间 :2008年 5月~2009年 2月。
项目规模 :建筑面积 200㎡。
集热器类型:真空管集热器。
集热器的面积 : 40㎡ 。
水箱容量 :1500升。
生活热水 :利用储热水箱的盘管换热器满足家庭生活热水。
水箱结构 : SUS304不锈钢内胆,聚氨酯发泡保温水箱,敞开式水箱,内置 生活热水换热器。
管路材质 :太阳能专用管外敷聚氨酯发泡保温。
控制系统 :采用索乐阳光采暖专用控制器。
辅助能源 :与用户室内的燃气锅炉串联使用。
系统特点:
采暖季,太阳能系统可满足 11、 12、 3月份供暖总量的 60-70%左右, 1、 2月份满足供暖总量的 20-30%左右;非采暖季可每天提供 1000升的热水,水质纯 净可饮用。
3. 为了让太阳能的造型尽可能的与周围环境匹配, 集热器设计成球状, 支架 为木质结构,水箱和管道外表面最后用防腐木进行包装。
项目实景图
太阳能采暖项目实际图
1. 门头沟新农村太阳能采暖示例
项目名称 :门头沟新农村太阳能采暖项目。
承建单位 :北京索乐阳光能源科技有限公司。
项目建设时间 :2009年 6月~2010年 10月。
项目规模 :总建筑面积 1670㎡,最大单户建筑面积 300㎡,最小单户建筑 面积 20㎡。
集热器类型:真空管集热器。
集热器的面积 :总集热器面积 550.8㎡, 最大单户建筑面积 100㎡, 最小单 户建筑面积 10.2㎡。
水箱容量 :600升、 300升。
生活热水 :利用储热水箱的盘管换热器通过家庭生活热水。
水箱结构 : SUS304不锈钢内胆,聚氨酯发泡保温水箱,敞开式水箱,内置 生活热水换热器。
管路材质 :太阳能专用管外敷聚氨酯发泡保温。
控制系统 :采用索乐阳光采暖专用控制器。
辅助能源 :与用户室内的燃煤锅炉串联使用。
系统特点:
冬季时系统自动排空,不使用电热带防冻,降低能耗。
一年节省电热带的耗能计算:
每户管道长度约 50米×25瓦 /米×24小时 /天×120天 =3600度电。
冬季时, 采取自动控制将集热器内热水回流到水箱内, 将热量通过地暖散到 室内,防止晚上集热器内热量散失。节能测算:每支真空管 1.5升 /集热管×50支集热管×4组集热器 =300升,占系统一天内收集热量的 20%左右。
项目实景图
农村太阳能采暖实景图
2. 办公室采暖示例
项目名称 :六里桥办公室太阳能采暖项目。
承建单位 :北京索乐阳光能源科技有限公司。
项目建设时间 :2009年 6月~2010年 10月。
项目规模 :总建筑面积 200㎡。
集热器类型:真空管集热器。
集热器的面积 :31㎡ 。
水箱容量 :1000升。
水箱结构 : SUS304不锈钢内胆,聚氨酯发泡保温水箱,敞开式水箱。 管路材质 :太阳能专用管外敷聚氨酯发泡保温。
辅助能源 :采用电加热。
系统特点:
该太阳能采暖系统,巧妙的利用走廊护栏,将太阳能集热器 90°放置,根 据太阳倾角的规律, 既解决了太阳能夏季过热的问题, 又解决了冬季采暖需要热 量的问题。
项目实景图
办公室太阳能采暖实景图
3. 跨季蓄能采暖示例
项目概况
项目名称 :门头沟王平镇韭园村太阳能采暖系统项目。
承建单位 :北京索乐阳光能源科技有限公司。
项目建设时间 :2010年 3月~2010年 8月。
项目规模 :总建筑面积 194㎡。
集热器类型:真空管集热器。
集热器的面积 : 46㎡ 。
水箱容量 :30吨储热水箱安置在地下。
生活热水 :利用储热水箱的盘管换热器满足生活热水。
水箱结构 : SUS304不锈钢内胆,聚氨酯发泡保温水箱,敞开式水箱,内置 生活热水换热器。
管路材质 :太阳能专用管外敷聚氨酯发泡保温。
辅助能源 :与用户室内的燃气锅炉串联使用。
系统设计
采用跨季蓄能采暖, 由于建筑安装面积有限, 只能满足室内的部分热量供应, 为了从根本上解决冬季 采暖的问题,北京索乐阳光公司与门头沟区科委共同开 创了太阳能跨季蓄能采暖的先例, 建筑外维护按照目前国内的节能标准进行设计 施工, 30吨的蓄能水箱安置 在庭院地下,室内采用地板辐射采暖。
太阳能集热器将春夏秋的能量转化成热能收集到水箱内, 优先满足室内生活 热水,多余的热量储存在蓄能水箱中 ,满足冬季室内的采暖需求。
系统特点
1. 该项目克服了很多难点, 为充分利用地面空间, 将水箱安置在地下, 并解 决了地下空间潮湿、雨水侵入等问题。
2. 为了防止长时间储热带来的热量损失, 根据实际情况进行特殊的处理。 该 项目自 2010年 8月中旬开始运行,进入采暖季 11月 15日时,蓄能水箱内温度 达到 67°,冬季室内温度达到 18度以上,达到预期效果。
项目实景图
跨季蓄能太阳能采暖实际图
范文四:北京地区某公司厂区太阳能低谷电接力采暖工程实例_朱传辉
0引 言
国家 电力 部门 在扩 大 装 机 容 量 、 积 极 开发 新 能源 、 解 决 电 荒 问题 的 同时 , 峰 谷 电能的 矛盾 也随 之日 显 突 出 ; 目 前 , 全 国 低 谷 电的 平 均 利用 率 只 有 35%左右 , 严 重 影响 着 国家 电 网 的 安 全和发电 企 业的 经济 效益 。 同
时 ,
我 国 建筑 采 暖能 耗 约 占 社会 总 能 耗 的 10%, 直 接 燃 煤 采 暖 模 式 占 总 采 暖的 80%。 每 年 建筑 采 暖约消 耗 2.7亿 t 标煤 , 由此 造 成 的 年 碳 排 量 达 到 8亿 t , 环 境 压 力 巨 大, 采 暖 模 式的转变 与 能源 结 构的 调 整 已 成 为 能源产业发展的重 中之 重 [1]。
谷 电 蓄 热 采 暖 是 一 种 平 衡 电 网 负荷 、 综合发 挥 电力 资源的 有 效 措 施, 近 年来 , 国家 发改 委 多 次出台政策 , 拉 大 峰 谷 电 价 差距 —— — 上 浮尖 峰 电 价 、 下 浮 低 谷 电 价 。 目 前 , 北京 市 的 峰 谷 电 价 比 为 4.5∶ 1。 2007年 , 北京 市 低 谷 电 蓄 能 采 暖 规定 二 环 路 以内 谷 电 价 仅 为 0.1元 /kW·h ,
2015年 扩 大 至 整 个 农 村 “ 煤 改电 ” 工程 。
本 项 目 就 是 以低 谷 电和 太阳 能 为主 , 替 代 燃 煤 供 暖的 试 点工程, 通过本 次 试 点, 将 充 分 利用 低 谷 电的 巨 大 潜 力, 充 分 补 充 和 完善 北京 地区 的 采 暖 供 热 问 题 ,
为 解 决其 他 类 似 情况 的 地区 提 供 依 据 。 1工 程 技术方 案 及设计
1.1工 程 概 况
本 项 目 为 北京 地区一 个 公 司 的 厂 区 提 供 采 暖 与 热 水 服务 , 其 厂 区内 建筑 形 式 、 功 能 、 需 求 如 表 1。
根 据 目 前 对 厂 区 的 了 解 , 结 合 厂 区 建筑用 途 及用 热 需 求 , 按 照节约实用的 原 则 , 为不 同 功 能的建筑 设 计 了不 同 的 采 暖方式, 见 表 2。
北京 在地 球 东 经 115.7°~117.4°, 北 纬 39.4°~41.6°, 位 于华北平 原 北 部 , 毗邻 渤 海 湾 , 年平 均 气温 10~12℃ , 年平 均 日 照 时数 为 2000~2800h 。
本 项 目中 根 据 业 主 要求 , 厂 区 建筑的 总 采 暖 时 间 为 120d , 在 采 暖 期 内 的 太 阳 日 均 辐 照 量 为 15.766MJ/(m2·d) 。
建 筑 节 能
■ 新 能 源 及 其 应 用
北京 地 区某公司厂区
太阳 能 低谷电接力采 暖 工程实例 *
朱 传 辉 1, 李 保 国 1, 苏树 强 2
(1.上 海 理工大 学 能源 与 动力工程 学院 , 上 海
200093; 2. 上 海 筑能环 境 科 技 有 限 公 司 , 上 海
201202)
Heating Engineering w ith Solar and Off-peak Electricity
for a Com pany in Beijing
ZHU Chuan-hui 1, LI Bao-guo 1, SU Shu-qiang 2
(1.Collegeof Energy and Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China; 2.Shanghai ZN-energy Environmental Technology Co., Ltd, Shanghai 201202, China) Abstract :A successful instance about solar heating project with the off -peak electricity in a company factory of Beijing is expounded. The design scheme and the principle of the project are proposed; the data from the heating system are calculated and analyzed, which has reference significances to selecting design parameters for current heating, and the optimization design of the heating system with solar and off-peak electricity.
Keyw ords :heat load; solar collector; solar irradiation; off-peak electricity heat storage tank
2016年第 4期 (总第 44卷 第 302期 )
doi :
10.3969/j.issn.1673-7237.2016.04.010收 稿日 期 :2015-09-19; 修回 日 期 :2015-10-21
*基 金项 目 :上 海 市 教 委 科 研 创 新 项 目 (14ZZ133); 上 海 市 助 推 计划
(ZB1307LG); 上 海 市 联盟 计划 资 助
摘要 :介 绍 了 北京 的一 个公司 厂 区 太阳 能 低 谷电 接 力 采暖工 程 的 成 功 实 例 。 提 出 了该工 程 的 设计 方
案 和 原 理 , 并对 供 暖系 统 采 集 的数据 进 行 了分析 计 算 , 这些 数据 对 北京市目 前 建 筑 的 采暖 设计 参 数选 取 , 以 及 太阳 能 低 谷电 接 力 供 热系 统的 优 化 设计 具 有 借鉴 意 义 。 关 键词 :热 负荷 ; 太阳 能 集 热器; 太阳 辐 照 量; 低 谷电 蓄 热 罐
中 图 分 类 号 :TU832文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :1673-7237(2016)04-0036-05
36
朱 传 辉 , 等 :北京 地 区某公司厂区太阳 能 低谷电接力采 暖 工程实例 表 2根 据 厂区 建筑 功 能 设 计 的 不同 采 暖 方式
建筑 办 公 楼 宿舍 传 达 室 车 间 印 刷 厂 采 暖面 积 /m2
1600
360
25
1620
2400
能源 模 式
集 中 式 低 谷 电
太阳 能 低 谷 电 “ 接 力 棒 ”
独 立式 低 谷 电
集 中 式 低 谷 电
集 中 式 低 谷 电
设 计 温 度 /℃ 18~24 20~24 20~24 10~15 10~15表 1厂区内 建筑 形 式 、 功 能 及采 暖 需求
建筑 办 公 楼 宿舍 传 达 室 旧 车 间 新 车 间 采 暖面 积 /m2
1600
360
25
2400
1620
采 暖 时 间 7∶ 00-18∶ 00 24h 24h 7∶ 00-18∶ 00 7∶ 00-18∶ 00
年 均 太阳 能 辐 照 量 为 17.21MJ/(m2·d) 。
1.2公司 厂 区 热 负荷 计 算
参 照 JGJ 26— 2010《 严 寒 和 寒 冷 地区 居 住 建筑节 能 设 计 标准 》 选 取 采 暖 设 计 负荷 。
北京 气 候 属 Ⅱ (B), 采 暖 季 平 均 采 暖热 负荷 为 P np = 16.1W/m2。 考 虑 到 建筑 保 温 性 能及 当 地 气 候 条件 , 本 项 目 采 暖热 负荷 选 取 P np =18.4W/m2, 热 负荷 系 数 按 0.35选 取 [2]。
故 采 暖 季 设 计热 负荷 P n 为 :
P n =P np /ζ(1) 式 中:P np 为 节能建筑 采 暖 季 平 均 采 暖热 负荷 , W/m2; ζ为 非 节能建筑 采 暖 设 计热 负荷 系 数 , 0.35; 经 计 算:P n =46W/m2。
1.3技术方 案
在 采 暖 季 夜 间 到 达 低 谷 电 时 , 贮 热电动 阀 打 开, 系统 自 动开 启 电锅炉及变 频泵 对 蓄 能 罐 进行加热, 通 过 水 箱 内 的电加热 完 成 对 蓄 能 芯 的 储 热, 所 蓄 热 量 能 满 足 1天 的 需 热 量 , 水 箱 保 温 良 好 , 避免 热 量 散失 。 当 蓄 能 罐 温 度 达 到 蓄 能 上 限 温 度 时 , 电锅炉 自 动 停 止 。 白 天可 利用 太阳 能集热 器 来 加热 蓄 能 罐 内 的 蓄 能 材 料 , 达 到 充 分 利用能源的 目 的 。
采 暖 时 , 开 启 采 暖循环 泵 , 放 热电动 阀 开 启 , 对 所 有 采 暖点输 送 热 水 , 进行 采 暖, 图 1为 太阳 能 -低 谷 电 “ 接 力 ” 供 暖 时 序 图 。 图 1(a)分 3个 阶 段 :
第 一 阶 段 :从 21∶ 00-7∶ 00太阳 能 为 “ 零 ” , 低 谷 电 价 便宜 , 利用电能 直 接采 暖, 并 将 部 分 电能通过 蓄 能 罐 内 的 相 变 蓄 能 芯 , 储 蓄 热 量 。 此 阶 段 属夜晚 , 采 暖 负 荷 最 大 。
第二 阶 段 :从 7∶ 00-13∶ 00谷 电 结 束 , 太阳 能 逐 渐 增 加, 利用 蓄 能 罐 释 放 贮 存 的 谷 电能 量 进行 采 暖 。 此 阶 段 热 负荷 逐 渐 降 低 。
第三 阶 段 :从 13∶ 00-21∶ 00太阳 能资源 已 充 足 , 利 用 太阳 能进行 采 暖 。 此 阶 段 热 负荷 达 到 最低 。 图 1(b)表 示 从 21∶ 00开 始 计 算 的 1天 内 , 蓄 能 罐 内 蓄 能 芯 的 温 度 变 化 。
1.3.1低 谷 电加热
在 夜 间 到 达 低 谷 电 时 间 时 , 系统 自 动开 启 蓄 热 罐 内 电加热, 当 蓄 热 罐 内 温 度 T1达 到 蓄 能 温 度设定 的 120℃ 时 , 电加热 自 动 停 止 。 在低 谷 电 时 间 内 , 当 蓄 热 罐 温 度 T1低 于 100℃ 时 , 自 动 启 动电加热, 当 达 到 设 定 温 度 后关闭 电加热 或 者 到 达 低 谷 电 关闭 时 间关闭 电加热 。
1.3.2系统运行
有 采 暖 需 求 时 , 开 启 循环 泵 (一 备 一 用, 12h 自 动 切 换 ) , 对 室 内 进行 采 暖, 室 内 温 度 可 通过 供 暖管 道 的 温 度自 动 控制 电动 阀 的开 启 度 , 以 满 足 采 暖 温 度 需 求 。 1.4主 要 设 备
太阳 能 低 谷 电 供 暖系统 主 要 由 “ 炫 风 ” PCM 太阳 能集热 器 、 蓄 热 罐 、 辅助 电热锅炉 、 太阳 能 供 热集 成 机 组 (包 括 循环 水 泵 、 温 控 阀 、 管 道 配 件 、 供 暖循环 水 泵 等 ) 、 室 内 采 暖系统 、 控制 系统和 数据 采 集系统等 组 成 。 在 本 试 点工程 中 , “ 炫 风 ” PCM 太阳 能集热 器 、 蓄 热 罐 采 用的 是 上 海 筑能环 境 有 限 公 司 自 主研 发的产品 。 1.4.1“ 炫 风 ” PCM 太阳 能集热 器
该 工程的 “ 炫 风 ” PCM 太阳 能集热 器 热管, 采 用 型 号 为 ZN-30D58-1800的 空 气 集热 器 , 每 台 集热面 积 为 4m 2。
图 1太阳 能与 低谷电 “ 接力 ” 供 暖 时 序
图
37
集热 器 列 阵 布 置 于 公 司 厂 区 宿舍 楼 区 , 采 用 支 架 结 构, 如图 2。 根 据 采 暖 需 求 , 太阳 能集热 器 共 设 20组 , 采 光 面 积 共计 80m 2[3-4]。
1.4.2电锅炉
本工程利用 夜 间 低 谷 电 来 加热, 所 以 需 要 电锅炉 做 中 间 转 换 , 将 蓄 能 罐 的 蓄 能 材 料 加热 至 设定 的 温 度 。 经 计 算 设 计 2台 功 率 为 150KW 的电锅炉 。 1.4.3蓄 热 罐
蓄 热 罐 为 多功 能 换 热 储 热 水 箱 , 其 内 部为 三 腔 结 构, 如图 3为 蓄 热 罐 的 结 构示 意图 。 外 腔 采 用 聚 氨酯 发 泡 加 厚 保 温 层 , 防 止 热 量 流 失 ; 中 间 腔 为 热循环 腔 , 其 内 部 循环的 是 “ 炫 风 ” 太阳 能加热的 空 气 , 热 空 气 经 热循环 腔 , 将 热 量 传 递 至 贮 热 腔 内 的热 水 , 内置 高效 换 热 装 置 ; 内 腔 为 承 压 热 水 箱 , 冷 水 被 热 气 腔 加热 成 热 水 , 热 水 可 带 压 供 水 , 结 构 简 单 。 还 可 根 据 需 求 , 调 整 中 间 腔 和 内 腔 结 构, 若 取 消 中 间 腔 时 , 变 成 “ 谷 电 ” 蓄 热 罐 , 当 有 中 间 腔 时 , 变 为 “ 炫 风 ” 蓄 热 罐 , 具 有 换 热 、 储 热 、 保 温 等 功 能 。
水 箱 内置 相 变 蓄 能 柱 , 提高 水 箱 蓄 热能力和 供 热 稳 定 性 。 在水 箱 内 直 接 置入 电热管, 进行 低 谷 蓄 热 时 , 无 需 输 配 能 耗 [5]。
1.4.4太阳 能 供 热集 成 机 组
太阳 能 供 热集 成 机 组 主 要包 括 太阳 能系统循环 泵 、 采 暖系统循环 泵 、 阀 门 附 件 及 控制 和 监测设 备 。 太 阳 能系统循环 泵 采 用 定 时 控制 , 利用 采 暖循环 泵 的 流 量 大 小 来 控制 进 出 蓄 热 罐 的 温 差 , 根 据 热 负荷 和系统 阻 力 损 失 进行 选型 , 该 厂 区 共 需 8台 ZN-GD-1500型 蓄 热 罐 , 每 台 蓄 热能力 为 1500MJ [6]。 1.4.5室 内 采 暖系统
为 减 少 室 内 散 热系统 对 原 建筑的 破坏 , 对 室 内 采 暖系统 采 用 上 供 下 回 单 管 顺 流 异 程 布 置 方式, 高点 设 自 动 排 气 阀 。 车 间 温 度一 般 10~15℃ 即 能 满 足 要求 , 热 负荷 选 取 30W/m2; 宿舍 、 传 达 室 为 24h 采 暖, 温 度 选 取 24℃ , 热 负荷 选 取 50W/m2; 办 公 区 域 主 要 为 白 天 采 暖, 室 外 阳 光 充 足 , 室 内 温 度一 般 18~24℃ 即 能
满 足 要求 , 此时 , 热 负荷 选 取 40W/m2[7, 8]
。
2系 统 运 行 原 理
2.1集 中 式 低 谷电 采暖工 作 原 理
图 4为 集 中 式 低 谷 电 采 暖 原 理示 意图 。 集 中 式 低 谷 电 采 暖系统工 作 时 , 可 分 为 两 部 分 同时 进行, 当 低 谷 电 时 间 段 开 始 时 , 电锅炉开 始 工 作 , 加热 传 热 介 质 , 传 热 介 质 携带 着 热 量 , 一 部 分 通 往 室 内 暖 气 片 以 及 办 公 室 风 机 盘 管进行 换 热 供 热, 另 一 部 分 进 入 蓄 能 罐 进 行 换 热, 将 热 量 储存 在 蓄 能 芯 中 , 直 到 蓄 能 芯 温 度 达 到 上 限 , 通过 控制 柜 自 动 关闭 通过 蓄 能 罐 的 阀 门 停 止 供 热 。 当 低 谷 电 结 束 时 , 电锅炉 停 止 工 作 , 供 热系统 将 改 为 太阳 能 低 谷 电 “ 接 力 ” 采 暖系统 。 2.2太阳 能 低 谷电 “ 接 力 ” 采暖工 作 原 理
图 5为 太阳 能 低 谷 电 “ 接 力 ” 采 暖系统工 作 原 理 。 当 低 谷 电 结 束 太阳 出来之 前 , 将换 热 介 质 通 往 蓄 能 罐 与 蓄 能 芯 进行 换 热, 升 温 后 的 换 热 介 质 通过暖 气 片 以 及 风 机 盘 管进行 换 热 供 热 。 当 太阳 辐 射温 度 达 到 一 定 程 度 后 ,
通过循环 风 机通 风 并与 太阳 能集热 器 进行 换 热, 换 热 后 的热 风 进 入 蓄 能 罐 , 与 蓄 能 芯 进行 换 热, 补 充 蓄 能 芯 热 量以 达 到 持 续 供 暖的 目 的 。 系统运行 直 到 低 谷 电开 始 , 再 换 为 集 中 式 低 谷 电 采 暖系统进行 供 暖 。
3效 益 分析
该 公 司 厂 区 太阳 能 低 谷 电 接 力 采 暖系统 安 装 完 工 后 进行 了 试 运行, 并 将 于 2015年 11月 份 投 入 使 用, 同时启 动 各 监测 系统和 数据 采 集系统 。
3.1节能 效 果分析
该 厂 区 采 暖 期 为 120d , 采 暖 期 内 的 太阳 日 均 辐 照 量 为 15.766MJ /(m2·d) , 年 均 太阳 能 辐 照 量 为
17.21MJ/(m2·d) 。 采 暖 室 外 计 算 温 度 为 -9℃ , 采 暖 室
内 办 公 楼 设 计 温 度 18~24℃ 、 传 达 室 和 宿舍 设 计 温 度 20~24℃ 、 车 间 和 印 刷 厂 设 计 温 度 10~15℃ 。 根 据 《 民 用建筑 太阳 能热 水 系统工程技术 手 册 》 相 关 公式进行 计 算 , 为了 达 到 设 计的 供 暖 温 度 , 需 提 供 10938.2MJ 的热 量 , 其 中 有 7台 蓄 热 罐 可 以 提 供 10500MJ 热 量 , 剩 余的热 量 由 太阳 能集热 器 提 供 。 初 期 投 资 :谷 电 蓄 热 约 120元 /m2, 燃 气 约 100元 /m2, 电热 膜 约 120元 /m2,
图 3蓄 热 罐 的 结构 示意
图
图 2宿舍 楼区的太阳 能 集热器 布置 图
朱 传 辉 , 等 :北京 地 区某公司厂区太阳 能 低谷电接力采 暖 工程实例
38
图 4集 中 式低谷电采 暖 原 理 示意
图
图 5太阳 能 低谷电 “ 接力 ” 采 暖 原 理 示意 图
朱 传 辉 , 等 :北京 地 区某公司厂区太阳 能 低谷电接力采 暖 工程实例
热 泵 约 220元 /m2。 年 能源消 耗 成 本 :谷 电 蓄 热约 15元 /m2, 燃 气 约 26元 /m2, 电热 膜 约 45元 /m2, 热 泵 约 18元 /m2。 以一 年中 供 热 期 120d 为 单位 进行 计 算 , 假 设 建筑面 积 为 1m 2, 则 初 期 总 投 资加 上 两 单位 (2年 ) 的 供 热 期 费用 :谷 电 蓄 热约 150元 /m2, 燃 气 约 152元 /m2, 电热 膜 约 210元 /m2, 热 泵 约 256元 /m2。 由 于 谷 电 蓄 热的运行 成 本 是 最低 的, 所 以 随着 系统 的运行 累 加, 谷 电 蓄 热的 优 势 将 会 更 加 突 出 。 而 且 北 京 地区 的 峰 谷 电 价 政策 的 落 实 对鼓励 利用 谷 电 、 提 高电 网 效 率 具 有 重 要 的 现 实 意 义 , 北京 的 低 谷 电 价 仅 0.1元 , 由此可见 谷 电 蓄 热 供 暖的 经济 效益 是 非常 可 观的 [9]。
39
朱 传 辉 , 等 :北京 地 区某公司厂区太阳 能 低谷电接力采 暖 工程实例
(上接第 18页 )
[26]康 英 姿 . 区 域 供冷 系统集 成 建 模与 优 化 设 计 [D].广 州 :华 南 理工大 学 ,2008. [27]ISO.InternationalStandard 7730.Ergonomics of the thermal environ-ment-Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria[S]. Nederlandse ISO,2005.
[28]C.INARD.LesModeles Zonauz en thermique du Batiment[Z].France, INSALyon,1996.
[29]B.W.Olesen.ComparativeExperimental Study of Performance of Radi-ant Floor-Heating Systems and a Wall Panel Heating System Under Dy-namic Conditions[J].ASHRAEHandbook,1994,13(2).
[30]张 伟 , 朱 家 玲 , 苗 常 海 . 低 温 地 板 采 暖 与 散 热 器 采 暖效 果 的 对 比 分 析 [J].太阳 能 学 报 ,2005,(3):10-13. [31]吴 锦 京 . 空 气 源热 泵 直 接 地 板 辐 射 采 暖热 舒适 及 经济 性 研究 [D].郑 州 :郑 州 大 学 ,2010.
[32]宋航 , 付 超 . 化 工技术 经济 [M].北京 :化 学 工业 出 版 社 ,2002.
[33]YilmazG,Manioglu Z.Economic evaluation of the building envelope and operation period of heating system in terms of thermal comfort[J].En-ergy and Buildings,2006,(38):266-272.
[34]夏 学 鹰 . 地 板 辐 射 采 暖的技术 经济 性 分 析 [J].南 京 师 范 大 学学 报 (工 程技术 版 ),2004,(4):35-36.
[35]李 元哲 , 王 屹 南 . 索 兰 地 板 空调 ——
— 空 气 源热 泵 地 板 采 暖系统 [J].建 筑 知 识 ,2002,(6):39-43.
作者简介 :黎 天 标 (1989), 男 , 广 东 罗 定 人 , 研究 生 , 主 要 从 事 热 泵 及 暖通方 向 的 研究 (ltbggd@163.com)。
3.2环 境影响分析
太阳 能 低 谷 电 接 力 采 暖系统的环 保 效益 体 现 在 因 节 省 常规 能源 而 减 少 污染 物 排放 , 充 分 利用 夜 间 低 谷 电, 白 天 供 暖 还 可 以 利用 太阳 能, 符 合节能环 保国 家 政策 。
3.3北京 地区 太阳 能 低 谷电 接 力 采暖 市 场 应用前 景 分析
现 阶 段 , 煤 炭 和 天 然 气 构 成 了 北京 市 主 要 的 采 暖 能源, 其 余 为 电力 、 燃 油 , 以 及 少 量地 热和工业余热 。 随着 化 石 能源 成 本的 不断 提高, 以 及 北京 市 环 保 力 度 的加大, 常规 能源 供 暖 将 逐 步 被 替 代 。 伴 随着 北京 市 “ 煤 改电 ” 工程的实施, 谷 峰 电 价 政策 的 落 实 对鼓励 利 用 谷 电 、 提高电 网 效 率 具 有 重 要 的 现 实 意 义 , 这 些 为 太阳 能 低 谷 电 接 力 供 暖 在 北京 的推广提 供了 有 利 条 件 。 项 目 的 成 功 实施 意 义 重大 。
4结 论
北京 市 某 公 司 厂 区 太阳 能 低 谷 电 接 力 采 暖工程 试 点 项 目于 2015年 9月 完 工, 11月 正 式 投 入 使 用 。 工程 完 工 后 , 上 海 筑能环 境 科 技 有 限 公 司 对设 备 进行 了 试 运行, 运行 结 果 完 全 达 到 了 预 期 效 果 , 太阳 能 供 热和 低 谷 电加热能 够 很 好 地 配 合, 且 蓄 热 罐 升 温 速 度 快 , 保 温 时 间 长 , 完 全 达 到 了 设 计 要求 。 当 设 备 正 式 投 入 运行 后 , 更有 实 时数据记录 , 会 进 一 步 分 析 该 数据 将 对 北京 市 现 在 采 暖 设 计 参数 及 太阳 能 低 谷 电 接 力 供 热系统的 优 化 设 计 具 有 重 要 意 义 。
综 上 所 述 , 北京 市 太阳 能 低 谷 电 接 力 供 热 试 点 项 目 的 成 功 , 为 解 决 北京 市 “ 煤 改电 ” 供 热工程的 问题 开 辟 了 一 条 重 要 途 径 , 同时 对 我 国 其 他 类 似 地区 的 太阳 能 供 热技术的推广利用 也具 有 十 分 重 要 的 影响 。 太阳 能 作为 理 想 的 清洁 能源 必 将 被 广 泛 地 推广和 应 用 于 供 热 项 目 。
参 考 文 献 :
[1]司 小 雷 . 我 国 的建筑能 耗 现 状 及 解 决 对 策 [J].建筑节能 ,2008,(2):76-80. [2]陈 光 , 方 正 平 , 江清阳 , 等 . 建筑系统节能 初 探 [J].节能技术 ,2007,(1): 31-36.
[3]郑 瑞澄 . 民用建筑 太阳 能热 水 系统工程技术 手 册 [M].北京 :化 学 工业 出 版 社 ,2006.
[4]崔 海 亭 , 杨 峰 . 蓄 热技术及 其应 用 [M].北京 :化 学 工业 出 版 社 ,2004. [5]罗 运 俊 . 太阳 能利用技术 [M].北京 :化 学 工业 出 版 社 ,2005.
[6]06SS128,太阳 能集 中 热 水 系统 选 用 与 安 装 [S].
[7]中 国 建筑 标准设 计 研究 院 . 太阳 能集热系统 设 计 与 安 装 [M].北京 :中 国 计划 出 版 社 ,2006.
[8]GB50364— 2005, 民用建筑 太阳 能热 水 系统 应 用技术 规范 [S]. [9]JGJ26— 2010, 严 寒 和 寒 冷 地区 居 住 建筑节能 设 计 标准 [S].
作者简介 :朱 传 辉 (1988), 男 , 河 南 商 丘 人 , 研究 生 , 主 要 从 事太阳 能 光 热和 制 冷 及 低 温 工程方 向 的 研究 。
通 讯 作者 :李 保国 , 教 授 , 博士 生 导 师 (lbaoguo@126.com)。
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范文五:北京地区宿根花卉资源及园林应用
北京园林/第24卷,总第86期/2008(4)
北京地区宿根花卉资源及园林应用
冯 丽
(北京市崇文区园林局 100061)
摘 要:2008年奥运会,为北京城市绿化选择合适的宿根花卉品种,开展了宿根花卉应用研究,筛选了近40个品种在城市绿地中,特别是在奥运环境建设项目和奥运会赛时花卉布置中进行推广应用,对其中表现良好的品种的生态习性、观赏特性、应用价值及关键养护技术进行了总结,并以南中轴北绿地奥运花卉布置为例,从应用原则、花材搭配、平立面设计、色彩设计等方面介绍了宿根花卉在城市绿地中的配置应用
关键词:园林植物;宿根花卉;应用;设计
1.1宿根花卉资源调查
宿根花卉是多年生草本花卉植物,植株冬季地
下部分宿存越冬,来年仍可萌芽开花,并可以延续生命多年。适宜北京地区气候特点的宿根花卉品种丰富,特别是为迎接2008年奥运会的召开,北京市园林绿化局启动了“北京奥运用花引种、生产应用综合技术研究”课题研究,在奥运一二年生花卉和宿根花卉的引种筛选、生理研究及产业化生产方面进行了较为系统的研究,极大地丰富了宿根花卉的品种。
1.2宿根花卉应用筛选
随着“绿色奥运”和“生态型”、“节约型”城市建设理念的提出,北京城市绿化美化工作越来越强调突出地方特色、维护城市生态环境、保护生物多样性、节约管理成本等。宿根花卉品种丰富,色彩艳丽,多在夏秋开花,具有独特的美感和田园趣味,不但可以弥补北京地区夏秋季花卉稀少的现状,为2008年北京奥运会增色,还普遍具有适用范围广,投入成本低而观赏期长,抗旱、耐瘠薄土壤,管理相对简便等特点,既符合现代人渴望回归自然的心理需求,又对建设节水型、环保型园林具有重要意义。宿根花卉特别是奥运宿根花卉在城市绿地中的应用越来越广泛。
北京市崇文区从2005年开始,在城市绿地中特别是在奥运环境建设项目中大力推进宿根花卉的应用,取得了良好的景观效果和经济效益,本文对应用试验中表现良好的宿根花卉品种的生态习性、观赏特性、应用价值及关键养护技术进行了总结,介绍了宿根花卉在城市绿地中的配置应用原则和手法,以期为宿根花卉的推广应用做一些基础性的工作。
自2006年起,北京市崇文区大力推进宿根花卉的推广和应用,在公园、道路、居住区等各种类型的绿地中开展花卉材料和应用形式的展示和示范,特别是在奥运环境建设项目和奥运会赛时花卉布置中对宿根花卉的大量应用,不但为奥运会、残奥会营造出了欢快、热烈的比赛氛围,更为“后奥运”时期崇文区生态型、节约型城市园林建设积累了丰富的资源和宝贵的经验。
三年间,全区共应用宿根花卉近40个品种,24.3万株(盆),总面积达12150m2。参与宿根花卉推广和应用的项目遍布全区,主要项目有:
公园及大绿地——南中轴北绿地、明城墙遗址公园、龙潭公园、南二环松林里绿地、东二环华城公寓代征地、自然博物馆周边绿地等;
道路及桥区绿地—永定门内大街、南二环永定门桥区、祈年殿大街等;
小区及单位庭院绿地—国瑞城小区、汇文中学、国家体育总局训练局等。
通过连续三年的观察、研究,对应用试验中表现良好的宿根花卉品种的生态习性、观赏特性、应
1北京地区宿根花卉资源调查与筛选
作者简介:冯丽/女/1979年生/工程师/北京市崇文区园林局
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北京园林/第24卷,总第86期/2008(4)
用价值及关键养护技术进行了总结(表1),从应用原则、花材搭配、平立面设计、色彩设计等方面介绍了宿根花卉在城市绿地中的配置应用。
伏而造成花茎曲折,可设支柱支撑。
花穗长而整齐,花色艳丽,盛开时竖向效果鲜明,景观宜人。
2 几种宿根花卉的应用评价
2.1耧斗菜 Aquilegia vulgaris
毛茛科宿根草本,株高40-60cm,叶片优美,花下垂、美丽,花形独特,有蓝、紫、红、粉、白、淡黄等色,花期 5-6月。性强健而耐寒,喜肥沃、湿润、排水良好的沙质壤土,在半荫处生长、开花更好。
花色丰富,花型飘逸雅致,极具自然韵味和观赏效果(图1)。
2.3宿根天人菊Gaillardia aristata
菊科宿根草本,株高30-50cm,头状花序顶生,
舌状花黄色,基部红褐色,花期6-10月。性强健而耐寒,喜全光,在半荫处生长不良。
株形美观,花色艳丽,花期长,单体和群体效果具佳(图2)。
(图3)
2.4松果菊 Echinacea purpurea
菊科宿根草本,株高40-90cm,头状花序单生枝顶,舌状花粉色或白色,中心筒状花具光泽,盛开时橙黄色,突起形似松果,花期7-9月。性强健而耐寒,喜光照及肥沃土壤。冬季如覆盖厩肥,来年生长旺盛。
生长健壮而高大,多置于后排,花色鲜艳,“松果”可观性强,花期长,群体效果自然、野趣(图3)。
(图
1)
2.2蛇鞭菊Liatris spicata
菊科宿根草本,株高60-90cm,头状花序,花
紫色或白色,紧密排列成穗状,长达30cm,花期6-8月。性强健,较耐寒,要求日光充足。开花时易倒
2.5宿根金光菊Rudbeckia hvbrida
菊科宿根草本,株高30-80cm,头状花序顶生,舌状花单轮,为深浅不同的黄褐色,基部暗紫色,筒状花深褐色,半球形,花期7-10月。性强健而耐寒,
喜阳,不择土壤,养护管理要求低。
花量大,花色鲜艳醒目,株丛丰满,群体效果自然、野趣(图4)。
2.6宿根福禄考 Phlox paniculata
花葱科宿根草本,株高30-80cm,塔形圆锥花序顶生,花朵密集,花冠呈高脚碟状,园艺品种较多,花色有紫、红、白等不同深浅的多个品种,花期7-9月。喜全光、耐高温、耐寒,宜排水良好、疏松的土壤,2-3
年可分栽一次。
(图
2)
23
北京园林/第24卷,总第86期/2008(4)
色、粉色、紫色等,花期6-9月。性强健而耐寒,喜阳又稍耐荫,残花修剪后可二次上花,养护管理要求低。
蓝紫色花系,花期长,通过简单栽培措施即可使初夏到秋季花开不断,盛开时竖向效果鲜明,宏观效果好(图7)。
图4
株形美观,花色繁多,盛花期长,花序覆盖度
高,宏观效果好(图5)。
2.7宿根鼠尾草 Salvia
图7
2.9假龙头 Physostegia virginiana
唇形科宿根草本,株高40-80cm,顶生穗状
花序,长20-30cm,花淡紫色、白色,花期8-10月。性强健而耐寒,喜全光,残花修剪后可二次上花,养护管理要求低,2-3年可分栽一次。
图5
唇形科宿根草本,株高30-60cm,轮伞花序顶生,多花密集,花紫、蓝和白色,花期5-10月;性强健而耐寒,喜全光,残花修剪后可二次上花,养护管理要
图6求低。
图8
蓝紫色花系,
花期长且恰逢盛夏开花淡季,株丛秀丽,盛开时竖生长健壮而高大,白花纯洁、紫花淡雅,花型向效果鲜明,宏观效果好(图6)。雅致,盛开时竖向效果鲜明,宏观效果好。(图8)
2.8婆婆纳Veronica
玄参科宿根草本,株高30-60cm,总状花序,顶生穗状,花穗长15-30cm, 花以蓝色为多,也有白
2.10德国景天Sedum hybridum ‘Immergrunchett’
景天科宿根草本,株高15-25cm,茎半直立或匍匐状,丛生。聚伞花序顶生,花黄色,花期5-7月。性强健而耐寒,喜阳又稍耐荫,养护管理要
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北京园林/第24卷,总第86期/2008(4)
场的形状协调一致,可用流畅的曲线或规则的折线构成外轮廓。
(3)内部划分要简洁,不宜设计繁琐的图案,每个色块、色带都要具备一定的面积。
3 宿根花卉在城市园林绿地中的应用3.2.2色彩设计
宿根花卉是色彩丰富的一类植物,加上适当选用些球根及一二年生花卉,使得色彩更加丰富。色
3.1应遵循的原则
彩设计上要精心选择不同花色的花卉巧妙的搭配,
(1)坚持景观整体性原则。宿根花卉的布置手
同时要遵循以下原则:
法要与绿地整体风格相一致,在尺度、体量及造型
(1)色彩搭配要与周围的环境色彩相协调,要
上不能削弱甚至破坏绿地的整体效果。花材的选
与需要营造的气氛相协调。在安静休闲区和文物古
择、平面的确定及色彩的搭配等要与周边的建筑、
建周边布置花卉宜多用冷色调花,增加柔和、野趣
广场、水景、地形、植物等景观要素相协调。在面
的气氛;如果为增加色彩的热烈气氛,则可多使用
积较大的城市公共绿地中,特别是在以古朴端庄、
暖色调花。
简洁大气为风格的绿地中,不考虑绿地整体效果,
(2)配色不宜过多,要依据面积大小选择花色
过分追求花卉品种的丰富和色彩的多变,就会显得
数量。配色多而复杂难以表现群体的花色效果,显
尺度小、繁琐而杂乱。
得杂乱。
(2)坚持适地适花原则。综合考虑花卉所处绿
(3)色彩搭配中注意颜色对人的视觉及心理的
地的特性和小环境中光照、地形、周边乔灌木等因
影响。如暖色调在面积上给人以扩张感,而冷色则
素,选择适宜的花材。如在道路绿地中布置宿根花
收缩,因此设计各色彩花纹的宽窄、面积大小要有
卉,宜选择花期长、抗性强、管理粗放的品种;在
所考虑。例如为了达到视觉上的大小相等,冷色用
局部半荫环境中,宜选择耐荫品种;在地形低洼地
的比例要相对大些才能达到设计意图。
带,宜选择耐水湿品种。
(4)花卉色彩不同于调色板上的色彩,同一色
(3)坚持群落配置原则。在掌握各种宿根花卉
彩在不同花卉中的明度、饱和度都不相同,需要在
的生物学特性和生态学特性的基础上,同其他园林
实践中对花卉的色彩仔细观察才能正确运用。同为
植物进行合理配置。
粉红色系的花卉,如宿根福禄考、八宝景天、粉花
(4)坚持景观持久性原则。宿根花卉本身具有
假龙头等色彩差异就很大。
一次种植可多年观赏的优点,但为保证景观的持久
常见的配色方法有:
性,要对其株型、株高、花期、花色等主要观赏特
(1)对比色应用:这种配色较活泼而明快,特
点进行艺术性地组合和搭配,同时配以少量球根花
别是浅色调的对比,柔和而又鲜明。如:蓝色+橙
卉及一二年生花卉,使其色彩和层次更加丰富。相
色(婆婆纳+宿根天人菊),紫色+黄色(荷兰菊+
邻花卉的生长强弱、繁衍速度应大体相近,以保持
矮生金鸡菊)。
景观效果的稳定性。
(2)暖色调应用:类似色或暖色调花卉搭配,色
(5)加强后期养护管理。宿根花卉本身具有投
彩不鲜明时可通过白色调剂,这种配色鲜艳而热
入成本低而观赏期长的优点,但大部分品种不同生
烈。如:红色+黄色(宿根福禄考+一枝黄花),粉
长期植株大小、高度等变化明显,要充分了解其生
色+黄色(粉花假龙头+黑心菊)。
长习性,掌握养护的关键技术,起到事半功倍的效
(3)多色应用:综合应用对比色、类似色等多
果。
种配色方法,营造色彩丰富的景观效果。
3.2.具体设计
3.2.3立面设计
下面从平面设计、色彩设计、立面设计等方面
植株高低错落有致,花色层次分明才能充分体
进行阐述。
现植物群落的美感。立面设计应充分利用植株的株
3.2.1平面设计
型、株高、花序及质地等观赏特性,创造出丰富美
宿根花卉传统布置形式为花境,平面种植采用
观的立面景观。
块状混植方式,每块为一组花丛,各花丛大小有变
(1)植株高度。宿根花卉依种类不同,高度变
化。但在面积较大的城市公共绿地中,除明确要求
化极大,特别是部分品种不同生长期植株高度变化
布置成花境或作为花卉展示需要外,宿根花卉的布
明显。立面安排的一般原则是前低后高(单面观)、
置应更为简洁、大气。
中心高四周低(多面观),在实际应用中高低植物可
(1)面积大小要适度。
有穿插,以不遮挡视线、实现景观效果为准。植株
(2)外部轮廓应与建筑边线、相邻的路边和广求低。
花叶兼赏,叶片具有极强的质感,盛花期花序覆盖整个植株,是优良的观花观叶宿根花卉。
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高度较高的花材有:蛇鞭菊、毛地黄、假龙头、荷兰菊、一支黄花等。与宿根花卉搭配使用的一二年生花卉多置于前排。
(2)株型与花序。它们是与景观效果相关的另两个重要因子。结合花卉单体特征和群花效果,花卉可分为水平型、直线型及自然型三大类。水平型植株圆浑,开花较密集,多为单花顶生或各类伞形花序,开花时形成水平方向的色块,如天人菊、宿根福禄考、八宝景天等。直线型植株耸直,多为顶生总状花序或穗状花序,形成明显的竖线条,如蛇鞭菊、婆婆纳、鼠尾草、假龙头等。自然型兼有水平及竖向效果,如耧斗菜、松果菊等。在立面设计上要突出平面与竖向相结合的景观效果。
(3)植株的质感。不同质感的花卉搭配时要尽量做到协调。粗质地的花材显得近,细质地的花材显得远等特点在设计中也可利用。
现,与甬路两侧的银杏树阵相呼应,花材选用美兰菊、花烟草、鼠尾草、长春花、夏堇等奥运一二年生花卉,跳跃的色彩、锯齿形的边界营造出极富韵律的视觉冲击和活泼、热烈的气氛;广场东侧以自然式种植为背景,结合广场、甬路、地形等布置野趣、自然风格的花境,花材选择以群花效果自然烂漫的宿根花卉为主,如松果菊、蓍草等,同时搭配玉带草、狼尾草等观赏草类和一二年生花卉,植株高低错落有致、花色自然柔和,充分体现植物群落的美感。
南中轴北绿地奥运花卉布置共选用奥运花卉30余种(其中宿根花卉20种),共计16万余株(盆),布置面积达6000m2,对奥运花卉特别是宿根花卉的应用进行了大胆地尝试,在景观的整体性和持久性上取得了良好的效果。该工程被评为2007年度北京园林绿化精品工程。
4 宿根花卉在城市园林绿地中的应用实例
参考文献
下面以南中轴北绿地奥运花卉布置为例,简要(1)赵晓燕,高大伟,周肖红.北京野生地被介绍宿根花卉在城市绿地中的应用。植物引种筛选及应用.中国园林,2007(8).
南中轴路是2008年奥运会城市自行车赛的起点(2)李春玲,张军民,刘兰英.夏季花卉.中国和马拉松赛的比赛沿线,是奥运环境整治工程的重农业大学出版社,2007.7.点项目。南中轴北绿地北起天坛西门,南至先农坛
(3)吴涤新.花卉应用与设计(修订本).中国
东门,总面积6万m2,是南中轴路的重要组成部分,
农业出版社,1999.3.
是北京市奥运花卉示范点。
南中轴北绿地奥运花卉布置,延续南中轴路地区古朴端庄、简洁大方的风格,与御道、规则广场和树阵以及自然式种植很好地结合,丰富了绿地的空间层次和色彩变化,提升了南中轴路的整体景观效果,为奥运会的举办营造出隆重、热烈、欢快的气氛。
奥运花卉布置以御道为主线,沿御道两侧对称布置14组曲线型花带。每组花带面积约150-180m2,选用5-7种宿根花卉品种,每种花卉的面积在30-50m2,大尺度的布置手法突破了传统花境的布置模式。花带平面造型与御道和广场有机结合,曲线流畅、轮廓分明,既软化了御道和广场的规则式线条,使人倍感亲切、柔和,又富有传统韵味、简洁大气,与整体环境相协调。花材的选择上以花期在6-10月的宿根花卉为主,注重花卉株型、株高、花期、花色的搭配,同时搭配少量一二年生花卉,以色彩靓丽、层次丰富的景观效果为奥运会(2008.8.7~24)、残奥会(2008.9.6~17)及国庆节营造热烈、隆重的气氛;以连接广场的甬路为辅线,区别于御道主线的大尺度,辅线运用矩形色块组合重复出
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表
览
一卉花根宿用常区地京北:表附27
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