秦皇岛“在水一方”绿色小区太阳能利用技术

孙建慧 刘 洋 徐 楠

（秦皇岛五兴房地产技术开发部，秦皇岛066000）

1 项目概况

“在水一方”小区地处秦皇岛市海港区西部，位于和平大街以南、西港路以西、汤河以东、滨河路以北，是秦皇岛市最大的旧城改造小区.项目占地约为56公顷，规划总建筑面积为150万平方米，居住面积113.87万平方米，公建20.3万平方米.规划总户数11000户，共分六个小区.

随着我国经济的高速发展，能源紧缺的问题日益突出.因此，开发利用新能源与可再生能源已成为我国缓解能源供需矛盾、减轻环境污染、调整能源结构、转变经济增长方式的重要举措.“在水一方”小区从规划初期既确定了太阳能高层热水系统、车库光导照明、太阳能路灯等可再生能源利用方案.

2 小区地理位置、温度及气候条件

秦皇岛市位于我国华北地区河北省东部，地理位置在东经119°34′，北纬39°55′.该地区在夏至日太阳光最接近直射，太阳辐射最好；在冬至日，太阳高度角最低，太阳辐射最差.而在春秋分时太阳辐照基本相同.从全年来看春秋分的太阳辐射情况基本接近年平均太阳辐照情况.气候条件表：

地 名冬季日照率最冷月月平均最低温度最热月月平均最高温度极端最低温度极端最高温度最大冻土深度雷暴日数最大积雪厚度年 ㎝秦皇岛%℃℃℃℃㎝ 日／62 －10.4 30.1 －21.9 39.6 85 29.8 22

3 太阳能热水系统

3.1 小区春分、秋分、夏至、冬至季节日照分析如下：

图1 春秋分日10：00时整个小区的日照模拟图

图2 春秋分日16：00时整个小区的日照模拟图

图3 夏至日10：00时整个小区的日照模拟图

图4 夏至日12：00时整个小区的日照模拟图

图5 冬至日10：00时整个小区的日照模拟图

图6 冬至日12：00时整个小区的日照模拟图

通过对小区的日照模拟分析，可以看出，在水一方采用太阳能热水系统具备较好的日照条件.该小区中各楼在冬至日平均日照时间可达6小时左右.在夏至日各楼所能接受到的太阳能辐射日照时间超过了10小时.因此在设计太阳能热水系统时需要做好需求负荷和供热能力的匹配.

3.2 太阳能热水的利用

3.1.1 太阳能热水器集热器面积

通过计算得出本小区一户的太阳能集热器的理想集热面积为2.948 m2.太阳能集热器的实际集热面积为1.47 m2时，太阳能热水系统的保证率约为50%.

3.1.2 本项目太阳能集热器产品特点

本项目中的热管式真空管太阳能集热器选用山东力诺瑞特新能源有限公司生产的分体式太阳能集热器及其成套的热水系统.

3.1.3 本项目中太阳能热水系统特点

系统承压运行，性能稳定，使用起来安全可靠；系统采用间接加热，有效保证热水的卫生和洁净；集热器内置“U”型铜管，避免因真空管破损而引起的系统漏水和不能正常运行的问题；水箱内胆采用金圭搪瓷内胆，在承压状态下其性能优于其它材质的内胆；水箱承压运行，有效保证冷热水的水压一致，混水均匀，提高了热水使用的舒适度；集热循环管路采用TP2铜管，其使用寿命与建筑基本相等，真正实现了建筑的部品化；储水箱内置电加热器，可保证阴雨天热水的使用；控制系统人性化设计，自动化控制，使用安全可靠.

图7 太阳能热水系统外观示意图

3.1.4 系统原理图

图8 太阳能热水系统原理图

3.3 “在水一方”太阳能热水器实物安装照片

图9 太阳能集热器实物立面效果

4 地下车库太阳能光导照明系统

4.1 光导照明工作原理

自然光光导照明系统通过采光装置聚集室外的自然光线并导入系统内部，再经过特殊制作的导光装置强化与高效传输后，由系统底部的漫射装置把自然光线均匀导入到室内任何需要光线的地方；从黎明到黄昏，甚至是阴天或雨天，该照明系统导入室内的光线仍然十分充足.

本项目选用北京东方风光新能源技术有限公司的光导照明产品.

4.2 产品结构图

图10 光导管标准分解

图11 MIRO-SILVER全反射率曲线

4.3 产品特点

节能：可完全取代白天的电力照明，至少可提供十小时的自然光照明，无能耗，一次性投资，无需维护，节约能源，创造效益！

环保：系统照明光源取自自然光线，采光柔和、均匀，光强可以根据需要进行实时调节，全频谱、无闪烁、无眩光、无污染，并通过采光罩表面的防紫外线涂层，滤除有害辐射，能最大限度的保护您的身心健康.

安全：采光系统无需配带电器设备和传导线路，避免了因线路老化引起的火灾隐患，且整个系统设计先进、工艺考究、具有防水、防火、防盗、防尘、隔热、隔音、自洁以及防紫外线等性能好等特点.

健康：光导照明系统秉承自然理念，全力打造健康和谐的娱乐、办公、居住环境.科学研究证明，自然光线照明具有更好的视觉效果和心理作用，并且可以清除室内霉气，抑制微生物生长，促进体内营养物质的合成和吸收，改善居住环境等.

时尚：光导照明系统外型美观，是自然光与人工建筑的完美结合，创造了低耗能、高舒适度的健康娱乐、办公、居住环境，有利于建筑装饰艺术创作；加上阳光丰富的色彩，材质感更加明显，显示出自然光的无穷魅力！

隔热：光导照明系统是中空密封的，具有良好的隔热保温性能.

4.4 光导照明安装范围

本项目1-3、1-4、1-6地下车库内共安装91台光导照明系统.

图12 “在水一方”车库光导照明安装实物照片

5 太阳能路灯系统

小区大门采用太阳能－风能室外灯，部分路段采用太阳能路灯，小区部分绿地采用太阳能和有源电两用草坪灯；在太阳能充足时不需供电，节约能源，为绿色环保产品.其特点为直接利用太阳能照明，节约能源，节省费用.在项目建设中，将收集到的GB 50034《建筑照明设计标准》、GB 16915.4《家用和类似用途固定式电气装置的开关第2部分：特殊要求第3节：延时开关》、HJ／T 230《环境标志产品技术要求节能灯》等相关标准贯彻到工程中去，从产品的招标采购和安装上严格按标准进行控制，使各项标准得到有效实施，从而实现了电能的节约.

图13 在水一方小区太阳能路灯照片

6 经济效益分析

6.1 太阳能热水器：

年总辐照量 H＝5844.4 MJ／m2·a；年总日照小时数S＝2755.5小时；集热器总面积 A＝1.46 m2；日产热水量T＝80 L；全年光照日平均温升45度；太阳能保证率为70%；电发热功率按1kwh＝860 kcal，电加热系统效率按n＝95%计算；

利用太阳能全年得到热量Q0＝0.7×（T·45·365）／860＝1070 kwh

产生同样的热量全年需耗电量q＝Q0／0.95＝1126 kwh

即该项目每户系统通过利用太阳能全年节约电量约1126产生同样的热量全年需耗电量q＝Q0／0.95＝1126 kwh电能.

A区居民4800户，年节约电量540万kwh.

表1 太阳能光导照明节电表

7 环境效益分析：

可再生能源利用节省了煤、汽等燃料的使用，同时减少了CO2、SO2和粉尘能力的排放量.极大地改善环境，防止空气污染.全年太阳能保证率为58%－69%，仅太阳能热水系统的应用就节约标煤1994吨／年，CO2减排量为4971.042吨／年，SO2减排量为149.55吨／年，粉尘减排量为1355.92吨／年.

8 社会效益分析

“在水一方”推出的建设21世纪换代住宅，以一流的规划、一流的设计、一流的施工、一流的管理，彰显我市的特色精品.可再生能源的开发和利用顺应中国的能源与环保政策，日益受到重视.加上日渐显现的全球能源危机，该示范小区广泛应用可再生能源技术，不仅做到了资源、能源的节约和环境的保护，而且实用美观，满足了用户的需求.