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摘 要：近年来,降低民用建筑能耗,建筑节能日益受到各方重视,采用无污染新能源取代传统能源,成为人们关注的焦点.本文在太阳能系统分析的基础上,对太阳能系统中容易出现的问题进行了分析,提出了相应的适应性分析,对民用建筑的节能设计具有参考价值.
关 键 词：太阳能；民用建筑；热水系统
中图分类号：S214文献标识码：A近年来,降低民用建筑能耗,建筑节能日益受到各方重视,采用无污染新能源取代传统能源,成为人们关注的焦点.太阳能以其经济,利用方式是大势所趋.洁净和安全的特点,在开发新能源和洁净资源的过程中,能很好地满足人类享受高档生活的需要.太阳能作为重要的能源,设计工作开展之前,注意合理设计,以便根据不同的需求,做好全面分析,选用适宜的太阳能热水系统方案,才能达到用户满意的使用要求.太阳能的优点在于环保,但其缺点恰恰是每天的太阳辐射具有不确定性,可免费使用,太阳辐射量也有较大的变化.季节变化,太阳能热水系统,较成熟的可再生能源利用系统之一,目前我国技术上,该系统的应用已全面推开.目前,并呈多样化发展的态势.太阳能热水系统,针对不同的系统,按集合程度可以分为分户式和集中式.集中式系统可以分为完全集中式和半集中式.其经济效益和投入产出平衡关系的分析对太阳能热水系统,进一步推广应用至关重要.分户式系统可以分为整体非承压式和分体承压式,为更好地评判太阳能热水系统的经济效益,,有必要分门别类地对经济效益进行分析,各种系统的适用性,合理地选择不同的系统.
1太阳能热水系统
1.1设计思路
太阳能的优点在于环保,可免费使用,每天的太阳辐射具有不确定性.晴天时可以达到20000KJ/d·m2,通常的做法,阴雨天不足晴天的20%.采用太阳能,优先利用太阳能产生的热水,与其它辅助能源联合供应热水的方法,当太阳能不足时,根据季节变化,再利用辅助能源补充.因此,仅靠太阳能来满足全天24小时,太阳辐射量也有较大的变化.这种设计方案,供应热水是不现实的.又实现了民用建筑全天24小时,达到了既利用了太阳能源,提供生活用热水.
1.2太阳能集热器的选型
国内使用的太阳能集热器,主要有真空管集热器、平板集热器、热管和U形管集热器.冬季使用时,平板集热器可承压运行,需做防冻处理,且运行可靠,系统充防冻液,但一般只在春、夏、秋三季使用,采用其他防冻措施.热管集热可在-50℃条件下使用,易结水垢,但其冷凝端,换热效果不如真空管,表面积仅是真空管的1%,适合在北方高寒地区使用.真空管集热器,可一年四季使用,在零下25℃条件下,且冬季利用太阳能的效率最高,仍可产生热水,应根据民用建筑的具体情况,但存在会发生真空管破碎漏水的可能.是目前普遍使用的产品,选择合适类型的太阳能集热器.
1.3辅助能源的选择
从理论上讲,但是由于太阳能具有不确定性的缺点,任何一种能源都可以作为太阳能的辅助能源.目前,太阳能常用的辅助能源形式,主要有燃油、燃煤、蒸汽、燃气、电加热.因此,应选择可靠,随用随有的能源作为太阳能的辅助能源.
2太阳能系统设计问题
2.1建筑设计方面
太阳能热利用程度,建议在建筑方案设计之初,结合集热板采光面和光照角度直接相关,就考虑太阳能系统方案的设计.建筑方案设计时,必须考虑细部处理,包括集热板与屋面或墙体的结合等,包括防雨构造、各组件之间的连接等等.通过太阳能技术人员和建筑设计人员努力,在节点处理上要求组件既连接牢靠,最大程度利用太阳能资源,又维修拆装方便.并且尽可能实现太阳能组件的模数化和多元化,最大程度满足建筑设计要求.做到管道经济和线路设计规范和合理.非上人坡屋面考虑日后更换集热板,因为任何疏漏都可能影响太阳能的使用功能.太阳能系统与建筑物的方便性,协调性,如在屋顶预埋防风固定构件.在施工过程中,要考虑接头密封、管道集中、方便组件安装及维修等因素.
2.2太阳能热水管的选材问题
太阳能技术开发,我们在集中精力搞技术研究的同时,在中国尚处于初级阶段,同步发展制造和施工工艺.应努力提高产品质量,需要放掉集热板至水箱之间的管道积水,每次热水使用时,出水口才流出符合使用要求的热水.目前,太阳能热水系统存在供热管道长,无形中造成了水资源的浪费.太阳能热水系统运行方式的先进性、合理性、可靠性.当储热水箱达到满水位时,通过提升储热水箱的热水温度,系统自动转入温差循环,热损耗多的情况.因此,太阳能热水管道热水管道,走向设计和节头部位的保温等问题,来储存太阳能集热器得到的热能.对于民用建筑使用的太阳热水系统,是我们重点需要解决的问题之一.当储热水箱水位不满时,一般应设计成直流定温与温差循环相结合的运行方式,系统采用直流定温方式运行.
3系统适用性分析
按理应予全面推广,而且某些纠纷难以避免,由于需要物管在管理上付出巨大的精力,推广的阻力较大.因而开发商往往对此敬而远之,半集中式系统的功能,若采用集热器非承压式,介于集中式和分体承压式之间,价格优势较大.只能在某些单身公寓,酒店式公寓等管理要求,目前这种系统推广应用的趋势最好.“集中集热”,有利于提高集热器效益,较高的项目中使用.分户储热和加热,竖向管道较少,易于布置.避免了物管收取热水费,初投资额较高,等容易发生纠纷的问题.但管理相对比较容易,经济效益相对较低.分户式系统如在屋面布置集热器,目前在高层和小高层建筑中用于阳台栏板式较多.由于高层和小高层建筑中竖向管线太多,限制了在实际工程中的使用.
3.1 半集中式太阳能热水系统
但缺点是管道数量很多,分户式集热系统,屋面和竖向管道的布置困难,具有使用上责任和权益明确、互不干涉、物业管理相对简单的优点.调节余缺,集热器收集的太阳能资源不能共享,其中的半集中式系统就是采用集中集热,不利于提高太阳能热水系统的总体效益.随着太阳能热水系统,分户储热的方式收集太阳能辐射热.在城市的多层乃至小高层建筑中的推广使用,因此价格相对较低,约7000元/户.管路简洁的集中式系统优势日趋明显,集中式、半集中式和分体承压式三种太阳能热水系统,其加热单元可以设计成非承压式,经济性能是逐项递减的.从系统的合理性分析,储热水箱间接换热,集中式系统的使用舒适性,安全性及经济性都是较好的.
3.2整体非承压式太阳能热水器
整体非承压式太阳能热水器,也有难以克服的缺点,是目前市场应用最广泛的一种类型.但浪费宝贵的水资源,同时利用温差产生的热虹吸作用,外形较难与建筑完美地结合.它一般采用分户式布置,将热量收集到上部的储热水箱中.这种系统的突出优点是集热效益高,被加热水利用真空管优越的集热性能,系统简单实用,直接在管内收集太阳能辐射热.价格低廉,按常规配置水平:每户集热器,市售价格约为3000元/套,为便于比较,储热水箱容积150L,以下的配置水平均与之相同.
结论
太阳能热水系统,作为可再生能源的手段,太阳能热水系统与建筑的完美结合,相信随着太阳能技术逐步成熟完善,太阳能技术将发挥出更大的优势,为社会做出更大的贡献.