国家能源局入编案例：新民居小区光热太阳能分布式供暖典型案例项目

国家能源局入编

新民居小区光热太阳能分布式供暖典型案例项目

一、项目基本情况

大森店村新民居小区光热太阳能分布式供暖项目位于河北省秦皇岛市青龙县隔河头镇，全村共246户（实际搬迁238户），828口人，原分散居住在两条深沟内。2012年底被县政府纳入国家“十二五”易地扶贫搬迁计划。该项目总建筑面积

27522.4㎡，共12栋建筑，村民住宅楼9栋，老年公寓1栋，村委会1栋，村民活动中心1栋。总投资为3853万元，其中太阳能供暖部分投资为385万元，2014年10月建成投入使用，当年开始供暖。本案例建设单位为秦皇岛市北戴河兰德科技有限责任公司。目前已经正常运行了10个供暖期，供暖效果很好。供暖期室内平均温度16~20℃,最低温度不低于14℃,尽管供暖系统中有电辅助加热的功能，但是村民认为该室温基本能够满足需求，因而一直没有使用电辅助加热系统（部分村民在极寒天气情况下自己使用小太阳或空调辅热）。整个社区太阳能供暖运营每建筑㎡每个供暖季耗电1.18度，每建筑㎡耗电折合人民币为0.61元，加上每年的远程运营维护费每户收取100元，每年每㎡总运行成本为1.478元，每户每年不到200元，因而村民很满意，该社区2016年被河北省发改委评为全省农村低碳社区示范单位。

秦皇岛市青龙县位于河北省东北部，燕山东麓，所处位置东经118°33′31″~119°36′30″北纬40°04′40″～40°36′52″，属于我国太阳能资源比较丰富的Ⅲ类太阳能资源地区，12月份平均日照h数约5.6h，12月份水平面月平均日辐照量充足，非常适合利用太阳能光热资源进行制热供暖。根据《全玻璃真空太阳能集热管技术规范》NB/T34070-2018技术要求，玻璃管太阳能透射比τ≥0.90（AM1.5），吸收涂层太阳能吸收比α≥0.90（AM1.5），平均热损≤0.80W/（㎡·℃),本项目通过采用符合国标的全玻璃真空太阳能集热管进行光热转换，太阳能日辐照量能有效被吸收消纳转换成热量进行供暖，所以太阳能利用率极高。

青龙县是在2018年刚刚脱贫的贫困县，农村人均年收入约1.5万元至2万元，确实也不高，而太阳能供暖的费用相对比较低廉，所以深受农民的欢迎。

二、技术路线及工艺流程

（一）负荷情况

1.项目负荷和用能需求

本项目总建筑面积27522.4㎡，建筑采用65%建筑节能标准。

小区总热负荷为：33.6W/㎡×27522.4㎡=925kW。

大森店新民居小区采用太阳能光热供暖总集热量1376kW，满足小区供暖需求。

2.项目用能场景

图1光热太阳能供暖原理图

（二）技术路线

1.技术思路

（1）建筑物重视保温围护。本案例建筑工程达到65%建筑节能标准，外墙、屋顶保温围护为20kg容重10cm厚聚乙烯阻燃苯板；窗户为塑钢单玻平开双层窗；末端为地板辐射低温供暖；主管道采用下进上回同程式系统。

（2）高控制系统的精度和可靠性，从而提高供热系统的效能和稳定性。本案例控制系统由秦皇岛市北戴河兰德科技有限责任公司自主研发，全自动运行无人值守，温度传感器精度为误差0.1℃的军品级。

（3）在设计供暖系统时充分考虑提高太阳能系统的集热效率，联箱保温厚度为55mm,水箱保温特殊设计定制。

（4）应用物联网技术在远程对供暖系统进行监测和控制，以保证供暖系统的稳定运行。

2.技术特点

（1）运用建筑物与太阳能供暖系统一体化的科学设计方法,实现供暖、保温、投资和运行费用、居住舒适度的最优化。

（2）系统利用智能传感器、总线通讯、自动控制和物联网技术实现了系统的全自动控制、远程监控、无人值守。

（3）解决了炸管、冻管、跑水等问题，确保系统可靠运行。

（4）综合设计系统的储能，热量合理分配和均匀释放，解决了太阳能供暖的温差变化大的问题。

（5）系统具有应对极端天气的能力。

（6）应用价格相对低廉、热转换效率高的真空玻璃太阳能集热管，利用先进的控制技术克服了其可靠性差的缺陷，提高了整个系统的性能价格比，以利于大范围推广应用。

本案例供暖效果很好，供暖期室内平均温度16～20℃,最低温度不低于14℃,村民很满意。尽管供暖系统中有电辅助加热的功能，但是村民认为该室温基本能够满足需求，因而一直没有使用电辅助加热系统（部分村民在极寒天气情况下自己使用小太阳或空调辅热）。2014年兰德公司研发的“太阳能供暖及自动控制系统”被河北省住建厅评为科技进步一等奖。2016年大森店社区被河北省发改委评为全省农村低碳社区示范单位。

3.技术适应性

（1）国内适合太阳能取暖的地区

河北、河南、山东、山西、内蒙、甘肃、辽宁南部、新疆北疆的南部和南疆地区、西藏东南部低海拔地区。

（2）本案例适宜的领域

农村整村的新民居；农村中学、小学、幼儿园；乡镇办公楼；乡镇医院、养老院；城乡结合部接不上集中供暖的开发区企业。

（三）系统配置

系统构成和系统配置

1.主要设备配置

本案例属于分布式光热太阳能供暖系统，每栋楼为一个独立的系统单元，本案例一个系统的供暖面积在400㎡至2500㎡之间，系统配置如下表：

2.集热单元主要设备构组件成及参数

集热单元由联箱、集热管、尾盒、支架组成，外形尺寸2450mm×1800mm×1130mm；联箱外壳材质：铝拉丝的不锈钢彩涂板；

联箱内胆材质：SUS304-2B食品级，厚度0.5mm；

真空管间距75mm，管孔支数单面30支；

管口丝头DN25外丝，露出端盖尺寸45mm；

联箱保温层一次发泡，聚氨脂密度大于40kg/m³,厚度55mm；

尾盒一体材料加工且与联箱各孔保证同轴，δ=1.2～1.5mm；

联箱固定板（凤尾）厚度及工艺参照行业标准，不用打固定孔；

集热管为Ø58mm×1800mm的多棱双玻璃真空管；

每组集热单元为30根太阳能集热管；

支架为组合式可拆卸模式，材质为型钢。

3．系统运行规律

4．本案例系统寿命15年。

5．太阳能系统的转换效率≥35%。

6．系统供水温度40℃,回水温度30℃;

太阳能供暖系统与太阳能热水系统的本质区别是对热能的刚性需求不同,在光照时间最短的冬季,系统必须能够高可靠、低成本运行，并且具有应对极端天气的能力。因此本系统采用全新的设计理念,综合太阳能集热、短期储能、辅助加热、建筑节能等要素优化系统设计。本系统全自动控制，高稳定性，实现无人值守，节约人力成本；系统集成物联网技术，通过上位机实现远程监控；实际供暖期可比国家规定的时间前、后延长，同时基本不增加供暖成本；系统投资少、运行费用低、可靠性高、使用寿命长，且室内温度适宜，易于推广应用。

（四）系统运行情况

本案例自2014年10月建成投入使用，目前已经正常运行了10个供暖周期。每年供暖时间为10月15日～4月15日六个月时间，本案例一个供暖周期实际耗电32476℃,按照每度电0.52元计算，电费16887.52元。整个社区太阳能供暖运营每建筑㎡每个供暖季耗电1.18℃,每建筑㎡耗电折合人民币为0.61元，每年的远程运营维护费每户收取100元，每年每㎡总运行成本为1.478元，每户110～130㎡不等的建筑面积，每年每户用供暖费用不到200元。

三、经营模式

（一）项目建设投融资模式

本案例属于国家“十二五”易地扶贫搬迁项目，每户村民根据建筑面积的大小不同出资10万至12万元，国家对每个村民补贴0.6万元，合计总投资3583元。太阳能供暖系统每㎡投资140元，合计385万元，其中由河北省农业厅给予每户补贴1.5万合计太阳能供暖补贴357万元。

（二）运营主体管理模式

本案例采用社区物委会+楼长+太阳能供暖系统建设单位+物联网远程等联合运营管理模式。社区物业管理委员会推荐全社区太阳能供暖系统管理员，每栋楼选出太阳能供暖楼长，太阳能供暖系统建设单位利用远程物联网监测供暖数据，有异常时首先

远程处理，或者联系管理员配合处理，远程处理不了的情况下再派人现场维修。村民每年付给太阳能供暖系统建设单位每户100元的远程运维费，需要派人到现场维修时再另外收取相关的费用。

兰德公司“太阳能供暖物联网远程管理平台”是一套基于Windows的操作系统，具有对若干建筑物太阳能供暖系统的数据采集、系统运行状态实时显示、历史数据存储、报警阈值设定、报警等功能的计算机上位机软件。它依托兰德科技公司研发生产的太阳能供暖及自动化控制系统、底层无线局域网以及无线传输系统对太阳能供暖运行系统进行数据采集，通过物联网将所采集的数据发送至兰德公司的太阳能供暖物联网远程管理平台，从而对应用太阳能供暖建筑的客户群供暖状况进行实时监控。平台可以在远程精确地获得该供暖系统数据，依据数据来判断故障并处理。同时将该平台的功能通过专门的软件使兰德公司太阳能供暖运营部的工程师手机客户端具有与服务器平台相同的功能，运营工程师也可用手机昼夜监视供暖系统状况，方便供暖系统运营的管理和控制，确保供暖系统更加稳定可靠运行，保障优良的售后服务，减少人力、物力、财力支出。

由于村民整体文化水平较低，而且多数是老弱病残等留守人员，所以供暖系统最好实现全自动、无人值守方式，并且进行先进的远程运行服务模式与本村供暖系统管理人员相结合进行运营管理，否则在北方寒冷地区，再好的太阳能供暖系统由于管理不善，也会将系统“冻死”，导致项目的失败，这种情况在全国比比皆是。所以本案例的运行管理模式对于系统的稳定和长期运行非常重要。

四、效益分析

（一）经济效益

（1）建设成本和运行成本分析

本案例光热太阳能系统安装费用为140元/㎡，建设成本为27522.4㎡×140元/㎡=3853136元，一个供暖季实际耗电32476度，按照电价0.52元/kWh计算，电费16887.52元。与秦皇岛市城市集中供暖收费标准相比静态回收期约5.4年。

（2）产生的经济效益

上述计算表明，整个社区太阳能供暖运营每建筑㎡每个供暖季耗电1.18kWh，每建筑平方米耗电折合0.61元，每年的远程运营维护费每户收取100元，共计23800元，折合0.865元/㎡，每年每平方米总运行成本为1.478元，每年全社区总计供暖费用40687元。按照秦皇岛市城市集中供暖收费标准，该社区每年每㎡需要缴费26.48元，本案例每年每㎡减少25元，整个社区每年节省供暖费用68.8万元，10年共计节省供暖费用688万元。

（二）环保效益

本案例在一个供暖季节约标准煤197t，减排二氧化碳524t，10个供暖季少烧标准煤1970t，减排二氧化碳5240t。

（三）社会效益

由于太阳能供暖，杜绝了煤烟和煤灰，整个社区环境优美、空气清新，跟城市没有大的区别，提升了村民的生活质量和幸福指数。

五、突出亮点

（一）设计理念先进

运用建筑物与太阳能供暖系统一体化的科学设计方法,实现供暖、保温、投资和运行费用、居住舒适度的最优化。

（二）太阳能供暖系统设计、制造、施工水平先进

1.太阳能供暖系统利用智能传感器、总线通讯、自动控制和物联网技术实现了系统的全自动控制、远程监控、无人值守，以保证适应农村社区管理现状和供暖系统的稳定运行。

2.从技术上解决了寒冷地区炸管、冻管、跑水等问题，确保系统可靠运行。

综合设计系统的储能、热量合理分配和均匀释放，解决了太阳能供暖的温差变化大的问题。

3.应用价格相对低廉、热转换效率高的真空玻璃太阳能集热管，利用先进的控制技术克服了其可靠性差的缺陷，提高了整个系统的性能价格比，以利于大范围推广应用。

4.施工过程中不断改进技术和方法，遴选新的器件，以适应寒冷地区的太阳能供暖特性。

（三）创新了供暖运营管理模式

本案例采用“社区物委会+楼长+太阳能供暖系统建设单位+物联网远程”等联合运营管理模式。社区物业管理委员会推荐全社区太阳能供暖系统管理员，每栋楼选出太阳能供暖楼长，太阳能供暖系统建设单位利用远程物联网监测供暖数据，有异常时首先远程处理，或者联系管理员配合处理，远程处理不了的情况下再派人现场维修。村民每年付给太阳能供暖系统建设单位每户100元的远程运维费，需要派人到现场维修时再另外收取相关的费用。

（四）经济效益显著

整个社区太阳能供暖运营每建筑平方米每个供暖季耗电1.18kWh，每建筑平方米耗电折合0.61元，加上每年的远程运营维护费每户收取100元，每年建筑平方米总运行成本1.478元，每户每年不超200元，运营费用十分低廉。跟秦皇岛市集中供暖收费相比，整个社区每年节省供暖费用68.8万元，10年共计节省供暖费用688万元。

（五）社会效益显著

在建筑65%节能标准基础上，一个供暖周期还能节约标准煤197t，减排CO2485t，10个供暖季少烧标准煤1970t，减排CO24850t。由于太阳能供暖，杜绝了煤烟和煤灰，整个社区环境优美、空气清新，室内窗明几净，跟城市生活几乎没有差别，极大地提升了村民的生活质量。

六、问题和建议

一是复制本案例最好是新建建筑，在设计阶段将建筑与太阳能供暖进行一体化的科学设计；

二是建筑物达到65%或以上建筑节能标准；

三是分布式供暖；

四是如果对供暖温度要求比较高的建筑，建议光热太阳能+空气能辅助或者燃气辅助较好。