一期总建筑面积约6万平方米规划用地面积72000平方米（108亩），一期工程建筑面积60000平方米，主要建设内容及规模包括：教学与综合服务楼17536平方米、文体会议中心6960平方米、餐饮中心和宿舍31807平方米、校史馆和报到大厅2399平方米、专家楼1118平方米，以及停车场、景观绿化、照明、供排水、配电等相关配套设施。
文体中心楼、餐饮中心宿舍楼、专家楼采用太阳能配空气源热泵提供洗浴热水，系统采用直接强制循环。此方案以餐饮中心宿舍楼为例来设计说明。
一、工程设计方案
1、设计参数
（1）、气象参数
宜昌市地跨东经110°15′～112°04′、北纬29°56′～31°34′之间，太阳辐射年总量在4500MJ/m2左右。太阳辐射年内变化，各地都是夏季最多，春季次之，秋季较少，冬季最少。日照时数，即直接受太阳光照射的实有时数。平均日照时数在5.03小时左右，年平均日辐照量为12.33MJ/ m2,年平均温度18 ℃，太阳能保证率40%。
（2）、设计要求
结合建筑实际情况及招标要求及原设计院图纸，根据GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》， 采用平板太阳能系统做为主要热源的集中集热集中储热的太阳能热水系统。
最高日用水总量：餐饮中心宿舍楼日用热水量：24m3。
设计热水温度：55℃
设计冷水温度：5℃
太阳能集热系统主要包括太阳能集热器、贮热水箱、换热器等主材及设备。太阳能集热器是太阳能热水系统的核心部件，其优劣性直接影响到太阳能热水系统的性能。
集热器最佳安装倾角宜与当地纬度一致，系统侧重于冬季使用时+10°，夏季使用时-10°。
直接式太阳能热水系统的集热总面积可根据系统的平均日用水量、太阳能保证率、集热器集热和管道热损确定，按下式计算：
3、辅助热源系统
太阳能是不稳定的，受到地区、季节、天气、时间等方面的影响，为保证热水供应温度的稳定，太阳能热水系统必须配辅助热源，此处选取空气源热泵作为辅助热源。
全日集中热水供应系统中,辅助热源的设计小时供热量应根据日热水用量小时变化曲线、加热方式及辅助热源的工作制度确定。在满足日耗热量的前提下，空气源热泵小时供热量按小时计算：
4、系统配置设计及运行原理
（1）、上水控制
1）集热水箱——定时补水，缺水保护：
在每天设定时间（如8:00），集热水箱不足100%时，集热水箱补水电磁阀开启，满水停止；集热水箱低于最低水位时，集热循环泵、板换循环泵缺水保护，集热水箱补水电磁阀开启，满水停止。
2）恒温水箱——定时定水位上水：
在每天设定时间，开水过渡箱水位不足相应水位时，恒温水箱补水电磁阀开启，达到相应水位时，补水停止。即（8:00,40%；12:00,60%；15:00,100%）；
（2）、温差循环
当集热器温度T1-集热水箱温度T2≥8℃时，集热循环泵与板换循环泵启动，当T1-T2≤2℃时，集热循环泵与板换循环泵停止。
（3）、热水过渡电磁阀：
当集热水箱温度T2≥55℃时，热水过渡电磁阀启动，当集热水箱水位达到缺水位或者恒温水箱满水时，热水过渡电磁阀停止。
（4）、辅助加热
在设定时间（如9:00-20:00）恒温水箱温度T3≤50℃时，空气源热泵及其循环泵启动，当T3≥55℃时，空气源热泵停止。
（5）、供水泵
热水增压泵采用变频控制
（6）、回水控制
当回水管温度T4≤40℃时，换热循环泵启动，T4≥45℃时，换热循环泵停止。
二、主要产品、部件及性能参数
1、太阳能集热器
五星第四代高效平板型太阳能集热器按照ISO9001企业质量管理体系高标准、严要求进行生产，产品完全符合欧盟标准（EN12975、EN12976）以及国内标准（GB/T6424）规定。
本项目选用的天龙C型集热器（型号：P-G/0.6-L/HG-1.90-4）吸热体结构为全铜流道管板式结构，采用激光焊接制造工艺（进口欧洲数控激光焊接设备，板管间实现激光焊接，具有焊点结合力强，热阻小的特点），吸热体为整块铝板材料、表面涂层为镀黑铬涂层，该涂层的吸收比可达到0.94±0.02。
集热器盖板采用δ≥3.2mm的超白布纹钢化玻璃，透射比达到0.91、并可承受1500公斤的静载和1040克钢球0.6O米高自由落体冲击，耐撞击性能高、安全可靠；保温层采用δ≥50mm的玻璃纤维棉；边框采用6063-T5氧化哑光铝合金材料，颜色为银白色；背板采用δ≥0.4mm的镀铝锌板，边框和背板结合严密、密封性好、防水、隔潮、热损小。经检测该集热器的瞬时效率截距为0.79～0.82，总热损系数2.79～3.8W/（㎡·℃）；此集热器的气候耐久性远远超过国家相关标准与规定，使用寿命可达到20年以上。
附：平板型太阳能集热器技术参数表
2、空气源热泵
我公司生产的KRS系列商用空气源热泵热水机组为：整体式柜式结构，机架及机箱均采用镀锌钢板喷涂制作，保证机组长期使用的寿命；压缩机组选用美国谷轮全封闭涡旋式高效压缩机；空气侧换热器则选用吸热性能优良、稳定性好、耐腐蚀的环保型亲水膜铝翅片内螺纹铜管复合高效V型蒸发器；水侧换热器采用优质高效换热器，保证交换器发热部分与水完全分离，同时提高热交换效率；风机为优质低噪音轴流风机；机组采用鹭宫电子四通阀自动热媒除霜装置，提高机组自动除霜的效果及有效的保护机组；系统膨胀阀同样选用日本鹭宫热力膨胀阀，保证机组运行负荷调节的可靠和适应性；机组其它辅助部件及电气控制元件均选用国内或国际知名品牌厂家生产的产品保证热泵机组能够长期安全可靠的运行。
空气源热泵机组均采用微电脑智能化自动控制：大屏幕彩色液晶显示屏可以全方位显示机组运行的各种参数；高低压（温）开关为ALCO产品，漏电断路器、缺相保护器、交流接触器、热过载继电器等均为西门子产品；机组具有参数设定、查询功能：可以对水箱温度、时钟、定时、回水温度、化霜参数、排气温度、盘管温度、冷凝温度实施设定、查询控制，方便、全面、清晰的掌握机组的实际运行状况；机组还有完善、安全的多重保护功能：包括机组控制数据掉电记忆功能、缺/逆相保护、高低压保护、排气温度过热保护、水位开关保护、防冷冻保护及温度故障保护功能，保证机组运行的安全可靠性；同时，不同的机组机型之间具有一板通用功能，可以实现高度的兼容性、互用性，简洁的拔位操作即可实现不同转换，同时机组微电脑中央控制器可以实现远程控制的数据交换扩展功能，可实现单机自动控制，具备有手动和自动控制功能完全按设定要求自动工作。综上所述，我公司生产的空气源热泵机组充分地考虑运行的技术性能的先进性和安全可靠性，保证机组运行低能耗、高能效、低噪音、高可靠稳定性等；同时就热泵与太阳能联合运行而言，我公司凭借多年在各种大、中型同类热水系统工程设计、生产、施工安装和运行管理等诸多方面积累的丰富经验，针对系统运行的特点，经专术人员反复论证和优化设计，提供的方案技术先进，更具节能性和实用性。
KRS-10H热泵产品图片
三、太阳能热水系统节能效益分析
1、太阳能热水系统的年节能量预评估
太阳能热水系统的年节省量预评估是针对已设计完成的太阳能热水系统，根据已确定的太阳能热水系统形式，确定的太阳能集热器面积及集热器性能参数、设计的集热器倾角及当地的气象参数等条件，计算得出的太阳能集热系统提供的有用热量。
（1）、太阳能集热系统提供的有用热量
（2）、太阳能集热系统年节能量
太阳能热水系统的节能量是相对于常规能源加热系统的节能量，因此，系统的节能量计算与辅助热源系统所使用的常规能源形式和设备的工作效率的影响因素后，将太阳集热系统提供的有用得热量这算成系统的节能量。计算公式见下式：
2、太阳能热水系统节能费用预评估
太阳能热水系统的节能费用预算评估有两个指标：一个是简单年节能费用——用于静态回收期计算；另一个是寿命期内的总节省费用——用于动态回收期计算。
1、太阳能热水系统简单年节能费用
2、寿命期内太阳能热水系统总节能费用
寿命期内太阳能热水系统总节能费用是系统在工作寿命期内能够节省的资金总额，考虑了系统维修费用、年燃料价格上涨等影响因素，可用于系统动态回收期的计算。
（1）折现系数
考虑了系统维修费用、年燃料价格上涨、时间价值等影响因素，当时，系统折现系数按下式计算：
3、太阳能热水系统增加投资回收期的预评估节
增加投资的回收期有两种算法：一种是静态回收期计算法；另一种是动态回收期计算法。两种算法的差别在于静态回收期没有考虑资金折现系数的影响，但计算简便；而动态回收年限考虑折现系数的影响，更加准确。
1、静态回收期计算法
太阳能热水系统初始投资为元，如果采用燃气热水器，则初始投资为元，增加投资元。静态投资回收期不考虑银行贷款利率、常规能源上涨率等影响因素。
2、动态回收期计算法
4、太阳能热水系统的费效比评估
太阳能热水系统的费效比评估是指太阳能热水系统在寿命期内的节能量与系统增加投资的比值。该值反映了太阳能热水系统每节省（替代）1kW·h热水终端用能所需要的投资成本；
5、太阳能热水系统环保效益的评估
太阳能热水系统的环保效益体现在因节省常规能源而减少了污染物的排放，主要指标为二氧化碳、二氧化硫和粉尘的减排量（其中标准煤发热量29.308MJ/kg）。系统寿命期内的节能量折算成标准煤质量为
（1）、二氧化碳减排量评估
由于不同能源的单位质量含碳量不同，燃烧时生成的二氧化碳数量也各不相同。常有的二氧化碳减排量的计算方法是：根据系统所使用的辅助能源，将系统寿命期内不同工况下的节能量折算成标准煤的质量；再乘以该种能源所对应的碳排因子，将标准煤中碳的含量折算成该种能源的含碳量；然后再计算该种太阳能热水系统的二氧化碳减排量。其计算公式见下式：
（2）、二氧化硫减排量评估
根据环保部门的计算方法，在实际使用的煤炭含硫率未知时，则按没公斤标准煤减排0.02kg二氧化硫计算二氧化硫的排放量，生活源的二氧化碳排放量可以按式计算。
（3）、粉尘减排量评估
烟尘的减排量与烟尘的产生量、除尘设施的去除率有关；烟尘产生量与锅炉燃烧方式、燃料灰分有关。可按每公斤标准煤减排0.01kg烟尘计算
来源：中国太阳能工程
