新能源与建筑一体化规划方案

厦门市科技创新园新能源与建筑一体化规划方案齐寅昌一、绿色照明系统1、Cosmopolis照明系统Cosmopolis照明系统是用于室外照明的新一代陶瓷金属卤化物灯，它使用新型灯座和透明石英外部灯泡生成白光。Cosmopolis系统生成的是极具吸引力的白光；超高光效，一流的光学效率可使灯具之间留有更大间距，最大程度节能，降低投资成本，与当今室外应用的光源相比，该产品可将能耗成本降低50%左右；紧凑型尺寸和独特的灯头形状可优化光学和灯具设计，尺寸比SON（高压钠灯）系统小50%；最佳光源使用寿命，且初期以及整个寿命期间均节能；牢固且专用的室外Xtreme电子镇流器能长期可靠地使用。新一代Cosmopolis系统CPO-TW140W照明对比SON-250W(高压钠灯)照明效果如图2所示：图2：SON-250W对比CPO-TW-140W照明效果社区道路照明重庆中山四路南京珠江路SON-250W照明和CPO-TW-140W照明经济性对比分析如表1所示：表1：经济性对比分析表光源类型SON-250WCPO-TW140W(Cosmopolis)备注实际功率(W)300154镇流器有消耗路长（公里）1010间距(米)4040杆数（个）250250每杆光源数（个）11光源布置对面布置对面布置光源总数（个）250250年工作小时44004400（可调光）每天12小时寿命期（年）1515电价(元/度)0.870.87商业电价单套灯成本（元）20003000初始投资成本500000750000配电投资除外每年电费成本287100117902寿命期内维护成本（元）1125001875005年更换1次寿命期电费成本（元）43065001768536初始投资中不考虑Cosmopolis配电容量更低,可以使用更小线径电缆,和路灯控制柜供电线路更长,可以减少控制柜数量,等方面的投资节约,假设两种方案该方面成本完全一致。Cosmo系统与高压钠灯比较结果(15年寿命期内):Cosmo系统总的初始投资多：250000元Cosmo系统维护费用多：75000元寿命期内节约电费：2537964元寿命期内总费用节省：2212964元年节省费用：147530元初始投资回收期1.7年3、室内LED照明室内照明设计需要因地制宜，靠外墙窗户一侧的照明灯适合单独控制；同时可根据照明使用特点，采取分区控制灯光，并适当增加照明开关点。而走廊、楼梯间、电梯前室及公共场所的照明，宜采用集中控制，采取分区、分组控制措施；条件允许时，可采用智能灯光控制系统。以建筑面积5万平米的一栋办公楼为例估算照明能耗。依据国家建筑标准，办公楼每平米平均照度按照120（lx）来估算，那么根据日光灯的照明功率密度值，每平米需安装照明3.7瓦，每天照明10小时。计算如下表所示：表2：5万平米建筑日光灯装设数量（使用36W普通日光灯）建筑面积(m²)平均照度(lx)功率密度(W/m²)工作时间(小时)普通日光灯功率(w)安装总数（支）500001203.710365138表3：15W的LED日光灯代替普通36W日光灯对比分析表：光源项目普通日光灯(36W)LED日光灯（15W）备注耗电量标称功率36W15W实际耗电功率46W16W每小时用电量0.046kwh0.016kwh每天用电量（5138支灯管）2360kwh820kwh每天用10个小时每年用电量590000kwh205000kwh每年250个工作日，照明时间为2500小时；4年共照明10000小时4年电费4年用电费用2360000元820000元按照商业用电（1元/kwh）单支光源使用4年所需费用寿命5000小时50000小时使用光源数量2支无需更换10000小时电子镇流器1个无需使用光源费用8*2=16元220*1=220元电感镇流器费用15*1=15元无需维护人工费用5元无需4年总费用2360000元+（16元*5138支）+（15元*5138个）+（5元*5138支）=2544968元820000元+220*5138元=1950360元表4：单支LED灯成本回收周期：光源普通日光灯LED灯功耗46W16W每小时电费0.046元0.016元每小时节省电费0.046–0.016=0.03元光源电器费用8+15+5=28元220元LED光源多出费用220–28=192元成本回收时间192/0.03=6400小时（2.6年）LED办公照明效果如图3所示：图3：办公楼LED照明电梯前厅办公室办公室地下停车场二、制冷供热系统以科技创新园内一幢商务酒店为设计对象，采用水环热泵中央空调系统同时提供热水，对项目收益情况进行可行性分析。1、项目概况假设酒店建筑层高为10层，空调使用面积10000m²。酒店需空调和卫生热水，空调区域主要为客房区，预计热水需求量为20吨/天。由于采用水冷却方式的空调系统的效率比风冷方式系统要高，所以本项目考虑采用整体和分体式水环热泵中央空调机组，室内外连接为冷却水管，散热设备为冷却塔。考虑油价上涨和经济、节能、环保等要求，酒店热水供应采用具有热回收功能双热源热泵热水机组。2、系统原理及特点水环热泵和双热源综合应用方案，在满足室内空调要求的同时可提供60℃的卫生热水，利用一个系统即实现了制冷、制热（采暖）、供应生活热水等多个功能。可应用于宾馆、办公楼、休闲娱乐、商场、医院、学校等场所。空调运行：水环热泵机组制冷运行热量由冷却水带走至冷却塔散热，主要运行设备为冷却塔、冷却水循环泵、高效水环热泵机组。卫生热水：由直热式双热源热泵热水机组提供。工程中在冷却塔进、出水管上，旁接两根水管至双热源热水机进、出水口，机组回收空调冷却水的热量制取热水。水环热泵和双热源综合应用方案具有功能多、应用广、高效节能环保、智能控制等特点。同传统类型空调系统运行能耗及长期运行费用对比分析如下表：表5：各空调系统满负荷运行能耗估算比较机组类型机组参数水冷冷水中央空调风冷冷水中央空调分体水源热泵空调能耗比（kW/kW）4.02.84.3基本电价（元/度）0.870.870.87每天能耗费用(元/天)327939732775年运行时间（天）183183183年耗能费用（元）600057727059507825通过以上分析发现，分体水源热泵的能耗相比传统水冷冷水能耗节约费用15%，相比传统风冷热泵能耗节约费用30%左右。3、制热水运行费用对比分析3.1热负荷计算日用水量m=20000L，冷水进水温度按20℃计算。所需热负荷Q=cm△t=1×20000×（60℃－20℃）=800000（kcal）3.2双热源热泵运行费用电发热值860kcal/度，双热源热泵效率300%～700%，全年综合能效以500%计，管道热损失5%，电0.87元/度。（本地区每年用空调时间约有6个月）全年平均综合能效比：[(7×6)+(3.0×6)]/12=5.0耗电量：800000÷860÷5.0÷0.95=195.84（度/天）运行费用：195.84×0.87=170.38（元/天）平均费用：170.38/20=8.52（元/吨）全年运行费用(每天20T热水)：62196元3.3燃油炉运行费用计算轻柴油热值10200kcal/kg，效率80%，管道热损失5%，油7.0元/kg耗油量：800000÷10200÷0.8÷0.95=103.2（kg/天）运行费用：103.2×7.0=722.4（元/天）平均费用：36.12元/吨3.4燃气炉运行费用计算液化气热值11000kcal/kg，效率80%，管道热损失5%，气6.0元/kg耗电量：800000÷11000÷0.8÷0.95=95.69（kg/天）运行费用：95.69×6.0=574.14元/天）平均费用：28.71元/吨3.5电热水炉运行费用计算电发热值860kcal/kg，管道热损失5%，电0.87元/度。耗电量：800000÷860÷0.95=979.2（度/天）运行费用：979.2×0.87=851.90（元/天）平均费用：42.60元/吨表6：运行费用对比:选用设备每吨（60℃）热水费用全年运行费用全年节省运行费用双热源热泵8.52元62196元燃气炉28.71元209583元147387元燃油炉36.12元263676元201480元电热水炉42.60元310980元248784元水环热泵空调系统是20世纪80年代初，在我国开始应用的水源热泵空调系统的一种形式。空调采用集中水冷，受环境变化影响小，同时在系统中各台主机相互独立，运行成本较低，使用方便。水环热泵空调机组与双热源热泵热水机组配合使用，可在满足室内空调要求的同时，在夏季双热源机组充分回收空调冷却水中热量，获得60℃的生活热水，在冬季或过渡季节空调不用时，双热源机组从空气中吸收热量提供热水。三、屋顶光伏系统薄膜太阳能电池按照材料的不同可分为：硅基薄膜太阳能电池和化合物薄膜太阳能电池。薄膜太阳电池可以使用在价格低廉的玻璃、塑料、陶瓷、石墨，金属片等不同材料当基板来制造，形成可产生电压的薄膜厚度仅需数1μm，薄膜电池太阳电池沉积在塑料或不锈钢基底上，由于基底具有可挠性可以制作成非平面构造其应用范围大，可与建筑物结合或是变成建筑体的一部份。在薄膜太阳电池制造上，则可使用各式各样的沉积(deposition)技术，沉积不同的半导体材料，从而制造出不同的电池，常见的薄膜太阳电池有非晶硅、CuInSe2(CIS)、CuInGaSe2(CIGS)、和CdTe等。薄膜太阳能电池的优势①相同遮蔽面积下功率损失较小②照度相同下损失的功率较晶硅太阳能电池少③有较佳的功率温度系数④较佳的光传输⑤较佳的弱光发电性能⑥厚度较薄，是晶硅电池的1/200，只需少量的硅原料⑦没有内部电路短路问题(联机已经在串联电池制造时内建)⑧材料供应无虑⑨可与建材整合性运用(BIPV)图4：光伏建筑一体化效果图四、方案总结本规划在了解、分析厦门市实际状况的基础上，对厦门市科技创新园的新能源与建筑一体化项目提出一套完整的方案，针对室外照明系统另做出了几种不同的方案以供选择。本方案对于室外cosmo照明系统、室内LED照明系统、制冷供热系统均作出了比较详细的经济性分析。室外风光互补LED照明系统、光伏发电系统是政府大力推广的新能源、新技术，目前仍然需要国家以及各级政府给予补贴，故未作具体的经济性分析。