民用建筑太阳能热水系统设计问题的论述

时间:2018-04-01 论文范文 我要投稿
摘要:针对近年来太阳能热水系统在住宅建筑中的大量应用,提出了住宅太阳能热水系统与建筑一体化设计中应注意的问题,并对一体化的概念进行了分析探讨,明确了分散式太阳能热水利用也是太阳能与建筑一体化的一种形式。
关键词:太阳能;设计;解决方案
        1 太阳能与建筑一体化的概念
  太阳能热水系统与建筑一体化概括起来讲,就是将太阳能热水系统所包含的集热器、贮热水箱、集热循环泵、辅助加热设备以及管路等,与建筑充分结合并实现整体外观的和谐统一。具体来讲,主要实施和实现的有以下几方面的内容:
        1.1 太阳能热水系统的设计必须纳入民用建筑的工程设计。与建筑设计达到同步,它不是太阳能与建筑的简单相加。在工程的前期,就应根据国家或地方的政策要求,并考虑建筑的使用功能和用水要求,进行统一规划、合理布局、同步设计,并在后期实现同步施工、同步验收、同步后期管理。彻底解决因长期以来太阳能热水器一直是在房屋建成后才安装,而造成的很多业主与业主、业主与物业之间的矛盾以及对城市景观的影响。
        1.2 太阳能热水系统要有技术可靠、经济合理的工程技术方案。太阳能热水系统与建筑的一体化工程,是一项近年来新发展和应用的技术,因此无论是生产厂家还是设计单位,都没有太多的经验可循,只有在方案设计的初期,根据工程的具体环境条件、热水需求情况、建设单位的要求以及所选用设备的性能,制订出最适合于该工程的方案。
  1.3 通过各专业之间的相互配合,经过一体化设计和安装的太阳能热水系统,在技术经济上达到节能可靠、经济合理;在外观上达到和谐统一。特别是在集合住宅这类多用户使用的建筑中,可以改变使用者各自为政的局面,形成良好的建筑艺术形象。
  2 住宅太阳能热水系统与建筑一体化设计中应注意的问题
  2.1 建筑总体规划与太阳能集热器安装的关系
  众所周知,对于住宅建筑,小区建筑设计的风格、屋顶和建筑立面的形式、房屋间距及朝向,均会给集热器的布置带来较大的影响。如果为了满足集热器光照的要求,而改变规划中建筑的风格、间距甚至牺牲容积率是不现实的,也是得不偿失的。在一个理想的太阳能热水系统与建筑一体化设计中,应该是在规划前期,规划或建筑专业应为太阳能的利用提供适当的空间环境,在不破坏总体规划的前提下,最大限度地为太阳能系统的设置创造条件。在规划及建筑条件落实后,给水排水专业再根据工程的具体环境条件、热水需求情况、建设单位的要求以及所选用设备的性能,制订出最适合于该工程的方案。
  2.2 对太阳能热水系统与建筑一体化的一些误解
  太阳能热水系统与建筑一体化的热水系统设计可以有多种方案,如果按供热水的范围可分为:集中供热水系统、集中-分散供热水系统和分散供热水系统,各种供热水系统是灵活多变的,各个供热水系统是可以相互交叉利用的。而在具体的工程中,有些技术人员过于强调了“集中”的概念,把分散式(或分体式)太阳能热水的利用,不看做是太阳能热水系统与建筑的一体化的利用。其实,分散式太阳能供热水系统,是最传统、最容易被民众接受的一种太阳能利用方式,我们要做的工作是在工程设计时,把分散式太阳能热水器的集热器和热水箱与建筑物进行有机、合理地协调,使其达到与建筑物的完美结合,而不能拘泥于系统的形式。2.3 关于太阳能热水系统与建筑一体化的安全问题太阳能热水系统中的集热器、热水箱及其他附件,在太阳能热水系统与建筑一体化设计施工中,均应视为建筑物的一部分,与建筑物是一个整体,不能存在任何安全隐患。因为在我国大多数集热器都是璃制作的产品,所以建筑设计时应考虑在安装太阳能集热器的屋面飘出部位、墙面、阳台等建筑部位采取必要的技术措施,如设置挑檐、入口处设雨篷,或采用使人们不易靠近的绿化种植隔离带等,以防止出现太阳能集热器损坏后其部件坠落伤人的情况。设置在平屋面、斜屋面、阳台栏板、外墙面等地方的太阳能集热器、热水箱等均应与所在位置连接牢固,承载太阳能设备的预埋件或其他连接件一定要大于连接件本身的承载力,且不得安装在轻质填充墙上。另外,在利用电辅助加热的太阳能热水系统中,电气专业一定要有剩余电流保护、接地和断电等安全措施,处于建筑高处的集热器或贮水箱应有防雷措施。
  2.4 关于电辅助加热太阳能热水系统电量增容过大问题虽然太阳能被作为一种清洁廉价的优质能源,但对它的利用是具有不稳定性的,不能百分之百地满足热水供应的要求。当太阳光照不足时,必须要考虑增设辅助加热设施来保证热水系统的持续供应。实际工程中利用电辅助加热的方式占了较大比例。在热水用水比较分散、用水时段不太集中的电辅助加热太阳能热水系统中,对电力负荷的增加影响不大。而当采用比较集中时段(定时)大流量用水时(如学校、企业公共浴室),设计中计算出的热水贮水箱容积较大,此时如果电辅助热源及其加热设施按无太阳能集热器供热状态时设置,势必会造成电力负荷增加过大,而提高供配电设备的标准。针对这种情况应从其他方面采取措施,尽量去减少电力负荷的增加。如当太阳光照不足时,适当调整洗浴人数和班次或延长洗浴时间,同时在设备选用上应考虑设置不少于2套的热水贮热水箱进行单独或循环加热。
  2.5 集热循环泵的设置及选择集热循环泵是设置在太阳能集热器与贮热水箱之间,使其热媒进行循环来实现能量交换的关键设备,其技术性能参数的选用在此不做赘述。如果集热循环泵的设置及选择不当很容易造成住宅顶层住户遭受噪音的影响。集热循环泵一般流量小、扬程低、功率也较小,在设计时往往不重视其位置的要求,随意安放,也不考虑采取隔振减噪措施,再加上选择水泵的质量较差,安装不精确等因素,很容易造成对住宅的卧室、书房、办公及商住楼等房间的影响,产生不必要的纠纷。根据实践经验,建议对于集热循环泵一定要考虑其合理的安放位置,同时应选择品牌知名度高、效率高、噪音低的优质产品。
  3  结语
  太阳能作为一种实现低碳生活的重要渠道,一种取之不尽的新型环保能源,已成为我国能源研究工作中的一个重要课题。建筑与太阳能的一体化设计,必将成为我国今后几年内建筑节能的发展主方向。在太阳能与建筑一体化的推广应用过程中,还有许多工作需要去研究和探讨。如国家和地方对太阳能利用政策的导向及扶持;地方政府对低碳生活方式的相应优惠政策和应用管理方面的力度;太阳能产品生产企业对新产品特别是涉及与建筑一体化的集热、贮热、加热等产品的研究、开发;设计人员设计理念的转变及设计方案的灵活、多样化等等。总之,太阳能与建筑一体化的应用对于设计人员来说,是一项新的任务,它不是给水排水专业一个专业所能完成的任务,它需要规划、建筑、结构、电气等各专业之间的协调配合,才能真正实现建筑与太阳能的一体化。
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