一期總建筑面積約6萬平方米規劃用地面積72000平方米（108畝），一期工程建筑面積60000平方米，主要建設內容及規模包括：教學與綜合服務樓17536平方米、文體會議中心6960平方米、餐飲中心和宿舍31807平方米、校史館和報到大廳2399平方米、專家樓1118平方米，以及停車場、景觀綠化、照明、供排水、配電等相關配套設施。
文體中心樓、餐飲中心宿舍樓、專家樓采用太陽能配空氣源熱泵提供洗浴熱水，系統采用直接強制循環。此方案以餐飲中心宿舍樓為例來設計說明。
一、工程設計方案
1、設計參數
（1）、氣象參數
宜昌市地跨東經110°15′～112°04′、北緯29°56′～31°34′之間，太陽輻射年總量在4500MJ/m2左右。太陽輻射年內變化，各地都是夏季最多，春季次之，秋季較少，冬季最少。日照時數，即直接受太陽光照射的實有時數。平均日照時數在5.03小時左右，年平均日輻照量為12.33MJ/ m2,年平均溫度18 ℃，太陽能保證率40%。
（2）、設計要求
結合建筑實際情況及招標要求及原設計院圖紙，根據GB50015-2003《建筑給水排水設計規范》， 采用平板太陽能系統做為主要熱源的集中集熱集中儲熱的太陽能熱水系統。
最高日用水總量：餐飲中心宿舍樓日用熱水量：24m3。
設計熱水溫度：55℃
設計冷水溫度：5℃
太陽能集熱系統主要包括太陽能集熱器、貯熱水箱、換熱器等主材及設備。太陽能集熱器是太陽能熱水系統的核心部件，其優劣性直接影響到太陽能熱水系統的性能。
集熱器最佳安裝傾角宜與當地緯度一致，系統側重于冬季使用時+10°，夏季使用時-10°。
直接式太陽能熱水系統的集熱總面積可根據系統的平均日用水量、太陽能保證率、集熱器集熱和管道熱損確定，按下式計算：
3、輔助熱源系統
太陽能是不穩定的，受到地區、季節、天氣、時間等方面的影響，為保證熱水供應溫度的穩定，太陽能熱水系統必須配輔助熱源，此處選取空氣源熱泵作為輔助熱源。
全日集中熱水供應系統中,輔助熱源的設計小時供熱量應根據日熱水用量小時變化曲線、加熱方式及輔助熱源的工作制度確定。在滿足日耗熱量的前提下，空氣源熱泵小時供熱量按小時計算：
4、系統配置設計及運行原理
（1）、上水控制
1）集熱水箱——定時補水，缺水保護：
在每天設定時間（如8:00），集熱水箱不足100%時，集熱水箱補水電磁閥開啟，滿水停止；集熱水箱低于最低水位時，集熱循環泵、板換循環泵缺水保護，集熱水箱補水電磁閥開啟，滿水停止。
2）恒溫水箱——定時定水位上水：
在每天設定時間，開水過渡箱水位不足相應水位時，恒溫水箱補水電磁閥開啟，達到相應水位時，補水停止。即（8:00,40%；12:00,60%；15:00,100%）；
（2）、溫差循環
當集熱器溫度T1-集熱水箱溫度T2≥8℃時，集熱循環泵與板換循環泵啟動，當T1-T2≤2℃時，集熱循環泵與板換循環泵停止。
（3）、熱水過渡電磁閥：
當集熱水箱溫度T2≥55℃時，熱水過渡電磁閥啟動，當集熱水箱水位達到缺水位或者恒溫水箱滿水時，熱水過渡電磁閥停止。
（4）、輔助加熱
在設定時間（如9:00-20:00）恒溫水箱溫度T3≤50℃時，空氣源熱泵及其循環泵啟動，當T3≥55℃時，空氣源熱泵停止。
（5）、供水泵
熱水增壓泵采用變頻控制
（6）、回水控制
當回水管溫度T4≤40℃時，換熱循環泵啟動，T4≥45℃時，換熱循環泵停止。
二、主要產品、部件及性能參數
1、太陽能集熱器
五星第四代高效平板型太陽能集熱器按照ISO9001企業質量管理體系高標準、嚴要求進行生產，產品完全符合歐盟標準（EN12975、EN12976）以及國內標準（GB/T6424）規定。
本項目選用的天龍C型集熱器（型號：P-G/0.6-L/HG-1.90-4）吸熱體結構為全銅流道管板式結構，采用激光焊接制造工藝（進口歐洲數控激光焊接設備，板管間實現激光焊接，具有焊點結合力強，熱阻小的特點），吸熱體為整塊鋁板材料、表面涂層為鍍黑鉻涂層，該涂層的吸收比可達到0.94±0.02。
集熱器蓋板采用δ≥3.2mm的超白布紋鋼化玻璃，透射比達到0.91、并可承受1500公斤的靜載和1040克鋼球0.6O米高自由落體沖擊，耐撞擊性能高、安全可靠；保溫層采用δ≥50mm的玻璃纖維棉；邊框采用6063-T5氧化啞光鋁合金材料，顏色為銀白色；背板采用δ≥0.4mm的鍍鋁鋅板，邊框和背板結合嚴密、密封性好、防水、隔潮、熱損小。經檢測該集熱器的瞬時效率截距為0.79～0.82，總熱損系數2.79～3.8W/（㎡·℃）；此集熱器的氣候耐久性遠遠超過國家相關標準與規定，使用壽命可達到20年以上。
附：平板型太陽能集熱器技術參數表
2、空氣源熱泵
我公司生產的KRS系列商用空氣源熱泵熱水機組為：整體式柜式結構，機架及機箱均采用鍍鋅鋼板噴涂制作，保證機組長期使用的壽命；壓縮機組選用美國谷輪全封閉渦旋式高效壓縮機；空氣側換熱器則選用吸熱性能優良、穩定性好、耐腐蝕的環保型親水膜鋁翅片內螺紋銅管復合高效V型蒸發器；水側換熱器采用優質高效換熱器，保證交換器發熱部分與水完全分離，同時提高熱交換效率；風機為優質低噪音軸流風機；機組采用鷺宮電子四通閥自動熱媒除霜裝置，提高機組自動除霜的效果及有效的保護機組；系統膨脹閥同樣選用日本鷺宮熱力膨脹閥，保證機組運行負荷調節的可靠和適應性；機組其它輔助部件及電氣控制元件均選用國內或國際知名品牌廠家生產的產品保證熱泵機組能夠長期安全可靠的運行。
空氣源熱泵機組均采用微電腦智能化自動控制：大屏幕彩色液晶顯示屏可以全方位顯示機組運行的各種參數；高低壓（溫）開關為ALCO產品，漏電斷路器、缺相保護器、交流接觸器、熱過載繼電器等均為西門子產品；機組具有參數設定、查詢功能：可以對水箱溫度、時鐘、定時、回水溫度、化霜參數、排氣溫度、盤管溫度、冷凝溫度實施設定、查詢控制，方便、全面、清晰的掌握機組的實際運行狀況；機組還有完善、安全的多重保護功能：包括機組控制數據掉電記憶功能、缺/逆相保護、高低壓保護、排氣溫度過熱保護、水位開關保護、防冷凍保護及溫度故障保護功能，保證機組運行的安全可靠性；同時，不同的機組機型之間具有一板通用功能，可以實現高度的兼容性、互用性，簡潔的拔位操作即可實現不同轉換，同時機組微電腦中央控制器可以實現遠程控制的數據交換擴展功能，可實現單機自動控制，具備有手動和自動控制功能完全按設定要求自動工作。綜上所述，我公司生產的空氣源熱泵機組充分地考慮運行的技術性能的先進性和安全可靠性，保證機組運行低能耗、高能效、低噪音、高可靠穩定性等；同時就熱泵與太陽能聯合運行而言，我公司憑借多年在各種大、中型同類熱水系統工程設計、生產、施工安裝和運行管理等諸多方面積累的豐富經驗，針對系統運行的特點，經專術人員反復論證和優化設計，提供的方案技術先進，更具節能性和實用性。
KRS-10H熱泵產品圖片
三、太陽能熱水系統節能效益分析
1、太陽能熱水系統的年節能量預評估
太陽能熱水系統的年節省量預評估是針對已設計完成的太陽能熱水系統，根據已確定的太陽能熱水系統形式，確定的太陽能集熱器面積及集熱器性能參數、設計的集熱器傾角及當地的氣象參數等條件，計算得出的太陽能集熱系統提供的有用熱量。
（1）、太陽能集熱系統提供的有用熱量
（2）、太陽能集熱系統年節能量
太陽能熱水系統的節能量是相對于常規能源加熱系統的節能量，因此，系統的節能量計算與輔助熱源系統所使用的常規能源形式和設備的工作效率的影響因素后，將太陽集熱系統提供的有用得熱量這算成系統的節能量。計算公式見下式：
2、太陽能熱水系統節能費用預評估
太陽能熱水系統的節能費用預算評估有兩個指標：一個是簡單年節能費用——用于靜態回收期計算；另一個是壽命期內的總節省費用——用于動態回收期計算。
1、太陽能熱水系統簡單年節能費用
2、壽命期內太陽能熱水系統總節能費用
壽命期內太陽能熱水系統總節能費用是系統在工作壽命期內能夠節省的資金總額，考慮了系統維修費用、年燃料價格上漲等影響因素，可用于系統動態回收期的計算。
（1）折現系數
考慮了系統維修費用、年燃料價格上漲、時間價值等影響因素，當時，系統折現系數按下式計算：
3、太陽能熱水系統增加投資回收期的預評估節
增加投資的回收期有兩種算法：一種是靜態回收期計算法；另一種是動態回收期計算法。兩種算法的差別在于靜態回收期沒有考慮資金折現系數的影響，但計算簡便；而動態回收年限考慮折現系數的影響，更加準確。
1、靜態回收期計算法
太陽能熱水系統初始投資為元，如果采用燃氣熱水器，則初始投資為元，增加投資元。靜態投資回收期不考慮銀行貸款利率、常規能源上漲率等影響因素。
2、動態回收期計算法
4、太陽能熱水系統的費效比評估
太陽能熱水系統的費效比評估是指太陽能熱水系統在壽命期內的節能量與系統增加投資的比值。該值反映了太陽能熱水系統每節省（替代）1kW·h熱水終端用能所需要的投資成本；
5、太陽能熱水系統環保效益的評估
太陽能熱水系統的環保效益體現在因節省常規能源而減少了污染物的排放，主要指標為二氧化碳、二氧化硫和粉塵的減排量（其中標準煤發熱量29.308MJ/kg）。系統壽命期內的節能量折算成標準煤質量為
（1）、二氧化碳減排量評估
由于不同能源的單位質量含碳量不同，燃燒時生成的二氧化碳數量也各不相同。常有的二氧化碳減排量的計算方法是：根據系統所使用的輔助能源，將系統壽命期內不同工況下的節能量折算成標準煤的質量；再乘以該種能源所對應的碳排因子，將標準煤中碳的含量折算成該種能源的含碳量；然后再計算該種太陽能熱水系統的二氧化碳減排量。其計算公式見下式：
（2）、二氧化硫減排量評估
根據環保部門的計算方法，在實際使用的煤炭含硫率未知時，則按沒公斤標準煤減排0.02kg二氧化硫計算二氧化硫的排放量，生活源的二氧化碳排放量可以按式計算。
（3）、粉塵減排量評估
煙塵的減排量與煙塵的產生量、除塵設施的去除率有關；煙塵產生量與鍋爐燃燒方式、燃料灰分有關。可按每公斤標準煤減排0.01kg煙塵計算
來源：中國太陽能工程
