论文摘要：节水、节能、低碳、环保是当今绿色建筑设计中不可或缺的，本文针对国家和地方绿色建筑设计规范中给排水设计相关条款并结合工程项目，在非传统水源利用、可再生能源利用、雨水利用等方面进行具体计算，并就化粪池的设计进行分析，以利项目设计和实施中真正实现绿色建筑的理念，并为类似的项目提供设计经验和参考。
论文关键词：绿色建筑,非传统水源,可再生能源,雨水利用,化粪池
工程概况
项目用地位于中新天津生态城南部片区的某新城，规划用地面积:58857.9m,总建筑面积:110699m;项目为住宅小区，采用塔、板式相结合的方式，塔式高层层数为16层、18层、21层、24层，板式小高层为11层，设计按《中新生态城绿色建筑设计标准》执行。
2、非传统水源利用
天津作为资源型缺水城市，人均本地水资源占有量只有160立方米，中新生态城用地为盐地、盐碱荒地和湿地，属水质性缺水地区。按《天津市住宅设计标准》10.1.1条规定：最高日生活给水定额为85～120升/人·日；其中中水用水定额为30～40升/人·日，相关用水量计算见表一和表二。(注：按生态城管委会规定，住宅户均按2.8人，设计中考虑住宅的入住率为80%)。该项目生活用自来水和中水均由市政水厂供给，中水仅供给住宅和公建的冲厕和地库定时冲洗地面；室外绿化和浇洒道路雨季时采用收集池中的雨水，旱季时采用市政中水补给。
生活用水量[传统水源](表一)：
|
类别
|
序号
|
用水部位
|
用水量标准
|
使用数量
|
小时变化系数
|
用水时间
|
用水量（立方米）
|
水源性质
|
|
类别
|
人数
|
最高日
|
平均时
|
最高时
|
|
传统水源
|
1
|
住宅
|
90.0(升/人·日)
|
722户
|
1617人
|
2.50
|
24
|
145.56
|
6.06
|
15.16
|
自来水
|
|
2
|
精品店
|
5.00 L/m ·日
|
1336m
|
|
1.50
|
12
|
6.68
|
0.56
|
0.84
|
|
|
|
小计
|
|
|
|
|
152.24
|
6.62
|
16.00
|
|
3
|
未预见水量
|
小计*10%
|
|
|
|
|
15.22
|
0.66
|
1.60
|
|
|
合计
|
|
|
|
|
|
167.46
|
7.28
|
17.60
|
中水、雨水用水量[非传统水源](表二)：
|
类别
|
序号
|
用水部位
|
用水量标准
|
使用数量
|
小时变化系数
|
用水时间
|
用水量（立方米）
|
水源性质
|
|
类别
|
人数
|
最高日
|
平均时
|
最高时
|
|
非传统水源
|
1
|
住宅
|
30.0(升/人·日)
|
722户
|
1617人
|
2.50
|
24
|
48.52
|
2.02
|
5.05
|
中水
|
|
2
|
车库冲洗地面
|
0.5 L/m ·次
|
29277m
|
|
1.00
|
6
|
14.64
|
2.44
|
2.44
|
|
3
|
洗轿车
|
10.0L/辆·次
|
615辆
|
|
1.00
|
1
|
6.15
|
6.15
|
6.15
|
|
|
|
小计
|
|
|
|
|
69.31
|
10.61
|
13.64
|
|
4
|
未预见水量
|
小计*10%
|
|
|
|
|
6.93
|
1.06
|
1.36
|
|
|
合计
|
|
|
|
|
|
76.24
|
11.67
|
15.01
|
|
1
|
室外绿化
|
2.0 L/m ·次
|
16100m
|
|
1.00
|
1
|
64.40
|
64.40
|
64.40
|
雨
水
|
|
2
|
道路、场地
|
0.20L/m ·次
|
8903m
|
|
|
2
|
1.78
|
0.89
|
0.89
|
|
|
|
小计
|
|
|
|
|
66.18
|
65.29
|
65.29
|
|
3
|
未预见水量
|
小计*10%
|
|
|
|
|
6.62
|
6.53
|
6.53
|
|
4
|
合计
|
|
|
|
|
|
72.80
|
71.82
|
71.82
|
非传统水源利用率可通过下列公式计算：
  
W＝W＋W+W＋W
式中，Ru――非传统水源利用率，％；
Wu――非传统水源设计使用量（规划设计阶段）或实际使用量（运行阶段），m/a；
W――再生水设计利用量（规划设计阶段）或实际利用量（运行阶段），m/a；
Wr――雨水设计利用量（规划设计阶段）或实际利用量（运行阶段），m/a；
Ws――海水设计利用量（规划设计阶段）或实际利用量（运行阶段），m/a；
Wo――其它非传统水源利用量（规划设计阶段）或实际利用量（运行阶段），m/a
Wt――设计用水总量（规划设计阶段）或实际用水总量（运行阶段），m/a。
由上表数据确认非传统水源利用率：
|
可再生水利用率
|
年生活用水总量（m ）
|
年可再生水用水总量（m ）
|
年绿化灌溉方式及用水量（m ）
|
年道路冲洗用水量（m ）
|
年车辆冲洗用水量（m ）
|
年车库冲洗地面（m ）
|
|
| |
|
34.36%
|
93121.92
|
31999.49
|
12880.00
|
356.12
|
615.00
|
439.16
|
|
满足文献[1]4.3.12：非传统水源利用不低于30%的规定。
3、可再生能源利用
天津市位于华北平原东北部，东临渤海北依燕山，纬度39度05分，经度117度04分，海拔高度3米。天津为太阳能资源较丰富区(Ⅱ)区，年辐射量5152.36MJ/m2(水平面)，年日照时数为2612.7小时。从下图中可看出年内日照时数以5月最多，月日照时数在275.3小时；6月为次多，12月最少，12月与5月相比，少97小时。
3.1太阳能产热水量计算：
住户热水采用太阳能和电辅助加热系统，太阳能为“集中集热—分户贮水—分户使用”和“分户集热—分户贮水—分户使用”相结合方式，太阳能热水覆盖100%住户的使用，系统在全年投入使用，在计算单个集热模块单元平均每天的产热水量，分别选取春分日、夏季日、秋分日，冬至日等四个节气时太阳的辐射量（等于当地纬度），该计算结果与实际运行的误差控制在5%左右，具体结果见表三和表四。
分户阳台壁挂式太阳能集热计算（表三）:
|
单个集热模块
|
夏季日
|
春、秋分日
|
冬至日
|
|
太阳高度角（度）
|
74.4
|
50.9
|
27.4
|
|
平均太阳高度角（度）
|
62.65
|
50.9
|
39.15
|
|
集热器与日照夹角（度）
|
27.35
|
39.1
|
50.85
|
|
设计太阳能集热面积（m ）
|
1.68
|
|
有效太阳能集热面积（m ）
|
0.77
|
1.06
|
1.30
|
|
平均日太阳总辐射量（MJ/m .日）
|
17.981
|
17.802
|
12.61
|
|
面积补偿百分比（南偏东10°）
|
85.0%
|
|
（晴好天气）平均太阳辐照量修正（MJ/m ·天）
|
15.284
|
15.132
|
10.719
|
|
太阳能集热器集热效率
|
45%
|
|
得热量（MJ/天）
|
5.308
|
7.215
|
6.284
|
|
温升（10℃→55℃）
|
45
|
|
可供热水量（L/天）
|
28.2
|
38.3
|
33.4
|
集中式太阳能集热计算(表四):
|
单个集热模块
|
夏季日
|
春、秋分日
|
冬季日
|
|
太阳高度角（度）
|
74.4
|
50.9
|
27.4
|
|
平均太阳高度角（度）
|
62.65
|
50.9
|
39.15
|
|
集热器与日照夹角（度）
|
27.35
|
39.1
|
50.85
|
|
设计太阳能集热面积（m /块）
|
1.42
|
|
有效太阳能集热面积（m ）
|
1.42
|
1.40
|
1.33
|
|
平均日太阳总辐射量（MJ/m .日）
|
17.981
|
17.802
|
12.61
|
|
面积补偿百分比（南偏东10°）
|
95.0%
|
|
（晴好天气）平均太阳辐照量（MJ/m ·天）（南偏东12°）
|
17.082
|
16.912
|
11.980
|
|
太阳能集热器集热效率
|
45%
|
|
得热量（MJ/天）
|
10.90
|
10.67
|
7.15
|
|
温升（10℃→55℃）
|
45
|
|
可供热水量（L/天）
|
57.9
|
56.6
|
38.0
|
集中集热方式集热器面积计算公式：
 
式中： ——直接系统集热器总面积，m；
 ——日均用水量，kg；
 ——水的定压比热容，kJ/(kg·C)；
 ——贮热水箱内水的设计温度，；
 ——水的初始温度，；
 ——正南朝向，倾角为当地纬度的平面上年平均日太阳辐照量，kJ/m；
 ——太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，宜为30%～80%；
 ——太阳能集热器年平均集热效率；根据经验取值宜为0.25～0.50,具体取值应根据集热器产品的实际测试结果而定；
 ——管路及贮水箱的热损失率；根据经验取值宜为0.20～0.30；
以建筑日照计算为基础，集热器不宜受建筑墙体、周围设施和树木遮挡的部位，应满足一天不少于4小时日照时数的要求，集热面积结合楼座朝向进行面积补偿百分比修正，可计算出每栋楼的全年平均日的太阳能产热水量(见表五)。
太阳能年产热水量(表五)：
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楼号
|
每栋楼总户数
|
设计生活热水总量（升/日）
|
太阳能集热器屋顶集热面积(平米)
|
太阳能集热器墙体阳台集热面积(平米)
|
屋顶太阳能集热器产生热水总量(60°C热水) （升/日）
|
壁挂太阳能集热器产生热水总量(60°C热水) （升/日）
|
太阳能使用率（年平均日）
|
|
1号楼
|
135户
|
16200
|
83.78
|
159.6/95
|
3077.05
|
7695
|
66.49%
|
|
2号楼
|
72户
|
8640
|
42.6
|
87.36/52
|
1564.6
|
4212
|
66.86%
|
|
3号楼
|
63户
|
7560
|
42.6
|
72.24/43
|
1564.6
|
3483
|
66.77%
|
|
4号楼
|
63户
|
7560
|
42.6
|
72.24/43
|
1564.6
|
3483
|
66.77%
|
|
5号楼
|
96户
|
11520
|
58.22
|
114.24/68
|
2138.15
|
5508
|
66.35%
|
|
6号楼
|
44户
|
5280
|
58.22
|
26.88/16
|
2138.29
|
1296
|
65.04%
|
|
7号楼
|
44户
|
5280
|
58.22
|
26.88/16
|
2138.29
|
1296
|
65.04%
|
|
8号楼
|
44户
|
5280
|
58.22
|
26.88/16
|
2138.29
|
1296
|
65.04%
|
|
9号楼
|
44户
|
5280
|
58.22
|
26.88/16
|
2138.29
|
1296
|
65.04%
|
|
10号楼
|
54户
|
6480
|
29.82
|
67.2/40
|
1095.22
|
3240
|
66.90%
|
|
11号楼
|
63户
|
7560
|
42.6
|
72.24/43
|
1564.6
|
3483
|
66.77%
|
|
合计
|
|
86640
|
|
|
21174.27
|
36288
|
66.32%
|
满足文献[1]中4.2.10：可再生能源提供60%～70%住户生活热水的规定。
3.2太阳能节能和投资估算
3.2.1年节能量计算
以1号楼为例，1号楼年平均日依靠太阳能产生60℃热水量为10772.05L，此部分热水能量为10772.05L×4187J/kg·℃×45℃=2029.62MJ，节省电能563.78度，电费按0.5元/度计算，每天节省电费281.89元，则每年节省电费为102889.85元。本系统设计年限为15年，则15年共节省电费1543347.75元。
寿命内系统的节省费用
a、计算公式
 ：系统寿命期内的总节省费用（元）； ：折现系数； ：常规能源热价
 ：太阳能系统总增投资，按0.9×10元计算； ：维护费用，取0.5%
 
 
d—年市场折现率，可取银行贷款利率，目前为6.12％；e—年燃料价格上涨率，取3.4%；
n—分析节省费用的年限，从系统开始运行算起，集热系统寿命按15年计算；b、相对于其他能源的节省费用
经计算得出：相对于电热水器，太阳能系统寿命期内节约费用272万；
3.2.2回收年限预评估(Ne)
太阳集热系统投资主要包括集热系统和控制系统两部分的投资。 1/2 1 2 下一页 尾页 |
