学校太阳能工程-渤海小学太阳能工程采暖改造后的数据变化
之前一篇文章有介绍过学校太阳能工程改造设计理念与方法，下面，我们来看下，改造后的数据有那些变化。
2.2系统功能该系统投入运行后，可为120㎡教室提供冬季采暖、夏季制冷及非采暖季饮用开水等多项工程，系统全自动运行，可进行时间、温度的设定，并可实现远程监控。3项目测试系统投入运行后，我们于2011年1月25日～3月7日，针对各工况下，设备的运行状况、室内温度变化情况、教室外围护结构随房间温度的影响等情况做了大量的测试工作，掌握了该系统运行的一手资料，为今后系统的设计提供了宝贵的依据，具体测试数据如下：3.1加装保温前后房间温度对比3.1.1不采暖情况下我们于2月16日、17日两天，对加装保温后，在没有任何采暖设施的情况下，教室温度变化作了对比：
表1所记录的房间温度为06:00时室内温度，此时两个房间均未进行采暖，由此可以看出，加装保温后，室内温度提高了5～6℃，且房间最低温度在0℃以上，而未加装保温的教室夜间室内温度低于0℃，加装保温后节能效果明显。3.1.2采暖情况下于2月17日～3月7日，对加装保温后房间温降情况进行测试并记录见表2：表2 加装保温后房间自然温降情况
注：房间温降是指20:00到次日06:00教室的自然温降值。2011年2月17日～3月7日夜间环境温度最低为－6℃，在此条件下，加装保温的房间一夜平均温降4.2℃，且夜间无任何采暖设备。在未加装保温材料前，若夜间无采暖设备，房间温度一般在0℃以下。3.2太阳能采暖系统效率的测试太阳能采暖系统安装完毕后，2月15日，我们对系统效率做了测试：太阳能辐照量：4214wh/㎡×18㎡=75.852kW•h；水箱得热量：5.814kW•h采暖供热量：22.285kW•h太阳能系统得热量：水箱得热量+采暖供热量=22.285+5.814=27.469kW•h；太阳能效率：太阳能系统得热量/太阳能辐照量=27.469kW•h /75.852 kW•h=36.％理论计算，当天的系统平均效率为37.5％（系统散热损失按照15％计算），二者基本吻合。3.3太阳能采暖教室与集中供暖教室温度对比该示范项目的采暖效果要与原有集中供暖教室相对比，以下选取了部分测试数据进行效果说明。
注：1.2月20日学校开始启动集中供暖系统；2.教室平均温度、环境温度均指上课时间段07:30～16:00内，教室的平均温度;3.由于寒假期间，学校集中供暖教室停止供暖（散热器及系统循环管路中的水放空以防冻损），故集中供暖教室平均温度从2月20日开学后为有供暖温度，之前无供暖温度。太阳能采暖教室和集中供暖教室07:30时的温度对比及最高温度对比见表4
表4 太阳能采暖教室和集中供暖教室07:30时的温度对比及最高温度对比
从表4测试数据可以看出：系统通过太阳能集热器、超低温空气能冷热机组的共同作用，结合定时、定温等功能的节能设计，在学生上课时间段7:30-16:00内，保证室内平均温度18℃，一般维持在16℃～20℃，室内最高温度达25.5℃；集中供暖教室平均温度15℃，一般维持在12℃～18℃，最高达22.2℃。总体来看，太阳能采暖教室温度要高于学校集中供暖教室3℃左右，无采暖、无保温的教室室内平均温度0℃。3.4水箱温度、风机盘管出风温度、室内温度三者的关系3.4.1水箱温度与风机盘管出风温度的关系1月26日、27日两天，我们对水箱温度、风机盘管出风温度及房间温度分别做了记录，由于共选取两间教室做示范，故表5数据分为东侧房间及西侧房间， 1月26日数据为例：
表5 水箱温度、风机盘管出风温度及房间温度
经过测试得出，一般室内温度稳定后，风机盘管的出风温度较水箱温度低15℃～20℃，故此类型的系统形式，建议水箱温度保持在45℃以上为宜。3.4.2风机盘管出风温度与房间温度由表五可以看出，在风机盘管出风温度维持在30℃以上时，可保证房间温度在16℃以上。3.4.3房间温升情况以房间温度升到18℃为时间节点，计算一般房间温度升至18℃所需时间，具体数据见表6：
表6 房间温升情况
每日测试的开始时间为06:00，也是系统开始运行的时间，一般需3.7h将房间温度由起始的5℃～8℃升至18℃，结合表2的数据，系统运行1.5h后，即学生正式开始上课时，房间温度可达到16℃，处于稳定上升状态，并较集中供暖教室房间温度高3℃左右，更好地满足了教室内师生的采暖要求。3.5超低温空气能冷热机组回水温度对房间温度的影响太阳能采暖系统的辅助能源为超低温空气能冷热机组，1月28日，我们对机组的回水设定温度对教室温度影响做了如下测试：3.5.1设定机组回水温度为40℃将超低温空气能冷热机组回水温度设定为40℃，经过9h的系统运行，房间温度由0.8℃升至14.5℃，无法继续提升。3.5.2设定机组回水温度为45℃
表7设定机组回水温度为45℃
由上述数据可以看出，将机组的回水温度设定为45℃，在环境温度平均－7.5℃的条件下，40分钟后，房间温度由3℃升至17℃，升温较快，之后的20分钟，室内温度温升较慢，一直未达到18℃。
3.5.3设定机组回水温度为50℃见表8
表8设定机组回水温度为50℃
由表8数据可以看出，将机组的回水温度设定为50℃，在环境温度平均－4.4℃的条件下，23分钟后，房间温度由2.7℃升至18.1℃，且房间温度处于稳定上升状态。
3.5.4设定机组回水温度为48℃见表9
表9设定机组回水温度为48℃
由表9数据可以看出，将机组的回水温度设定为48℃，在环境温度平均－6.4℃的条件下，房间温度稳定在18℃以上。由上述机组测试数据可知，对于采暖系统，将超低温空气能冷热机组回水温度设定为48℃为宜，可将房间温度加热至18℃以上，若回水温度设置较低，室内温度在前期上升较快，但升至某一温度后，室内温度很难得到提升；综合考虑机组的工作效率，回水温度亦不宜设置过高，故设置在48℃为宜。3.6门窗的散热量对房间温度的影响由于两间教室北侧都有窗户，有一定的冷空气进入，为了测试其对房间温度的影响，将东侧房间的北窗用保温材料暂时封住，分别记录两个房间的温度变化，测试时间为1月30日～2月18日,结合多天的测试数据，将北侧窗户封住的东侧房间温度比西侧房间平均高约1℃，且从表9也可看出，在相同时间内，西侧房间温降较东侧房间多1℃，而温升却较东侧房间少1℃。
3.7测试结论 加装保温材料后，房间温度较未加装保温材料的教室提高5℃，保温后教室夜间平均温降4.2℃； 太阳能采暖教室较集中供暖教室温度高3℃，室内温度一般维持在16℃～20℃； 风机盘管的出风温度较水箱温度低15℃～20℃，若水箱出水温度维持在45℃以上，房间温度可维持在18℃以上； 风机盘管出风温度维持在30℃以上时，室内温度可维持在16℃以上； 环境温度－4℃～8℃时，平均需3.7h将房间温度由5℃～8℃升至18℃，需1.5h将房间温度升至16℃以上； 空气能冷热机组回水温度设置在48℃为宜； 北侧窗户的遮掩对房间温度有1℃的影响； 一般需要6～10分钟，房间温度由18.5℃降至15.5℃，平均为7分钟左右，而温度再次升至18℃以上，平均仅需4分钟。4节能效果分析该项目的测试工作在一月底至三月初进行，为北京地区采暖季的末期，实际考虑系统节能效果时，应综合考虑整个采暖季的系统运行效率。北京地区的采暖时间为120天，其中最冷的时间段为寒假期间，学生上课时间主要集中在采暖季的初期和末期，故在计算系统实际节能效果时，采暖季的初末期，环境温度、太阳辐照量及空气能机组效率等条件基本相同，故将采暖末期数据的平均值认为是整个采暖季系统运行的平均值，通过上述测试数据进行推算得出：一个采暖季，太阳能系统可节能1300kW•h，热泵系统可节能4050kW•h；非采暖季，开水系统每年节能3240kW•h。整套采暖/开水系统，年节能8590kW•h。结合上述的节能数据，经计算，与燃煤相比，该系统每年可减排CO24.3t。
5系统运行费用分析测试时间段内，我们对该系统每日的耗电量进行了详细的记录见表10：
表10 系统耗电量
注：与系统的节能量计算思路一致，将采暖季末期系统平均运行费用近似的认为是整个采暖季系统的平均运行费用。
由表10数据可以看出：测试时间段内，太阳能采暖系统日耗电量在30kW•h～50kW•h之间，日均耗电量35.2kW•h，由于学生上课期间，经常有人出入教室，冷风渗透耗热量较大，若无此影响因素，日均耗电量将更低。
综合考虑整个采暖季的系统运行效率，一个采暖季的系统运行费用约为10元/㎡，与原有系统45元/㎡的运行费用相比，每年可节约采暖运行费用4200元；另外非采暖季开水系统可节约运行费用约1620元，则系统每年可节约运行费用5820元。
6 推广应用将该系统进行大面积推广应用，若建筑面积10万m2的项目，每年可节约运行费用约485万元，CO2减排3580t。 |
