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太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化運(yùn)用探討(4頁).doc

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太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化運(yùn)用探討(4頁).doc

1、太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化運(yùn)用探討摘要：太陽能熱水器由于環(huán)保和節(jié)能的雙重優(yōu)勢(shì)，在我國發(fā)展很快，技術(shù)日益成熟，是最具有潛力的產(chǎn)品之一，但太陽能熱水器和建筑的一體化建造一直是這種技術(shù)在實(shí)際中運(yùn)用的難題，本文通過一個(gè)實(shí)際示范項(xiàng)目的論證來說明這種運(yùn)用的過程關(guān)鍵詞：太陽能熱水系統(tǒng)一體化平板型太陽能集熱器引言近年來，太陽能熱水器由于環(huán)保和節(jié)能的雙重優(yōu)勢(shì)，在我國發(fā)展很快，技術(shù)日益成熟，是最具有潛力的產(chǎn)品之一。用太陽能加熱低溫?zé)崴ㄐ∮?00度）的太陽能熱水系統(tǒng)，是當(dāng)前太陽能利用中最成熟、最具經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力、應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)業(yè)化最快的領(lǐng)域。建設(shè)部組織召開了2006年建筑節(jié)能城市級(jí)示范申報(bào)項(xiàng)目初步審查會(huì)，經(jīng)過專家評(píng)審和

2、最終遴選，共選出北京、成都、大連、德州、上海、深圳、西安7個(gè)城市共35項(xiàng)作為2006年示范項(xiàng)目。今后5年，深圳將新建300萬平米的太陽能應(yīng)用示范項(xiàng)目，其中200萬是太陽能光熱系統(tǒng)，100萬是太陽能光電系統(tǒng)，啟動(dòng)了15個(gè)項(xiàng)目作為它的示范項(xiàng)目。本次研討的項(xiàng)目是2006年深圳市可再生能源規(guī)模化利用示范工程項(xiàng)目，本文以對(duì)具體項(xiàng)目的研討來說明太陽能、太陽能熱水系統(tǒng)在建筑中一體化運(yùn)用。對(duì)于年日照時(shí)間數(shù)大于1200h，年太陽能輻射量大于3500兆焦耳/平方米的地區(qū)，宜設(shè)計(jì)選用太陽能熱水系統(tǒng)。深圳地區(qū)的年日照時(shí)數(shù)1975.0個(gè)小時(shí)，太陽年輻射量5225兆焦耳/平方米，深圳地區(qū)的光資源在國內(nèi)排中上（如圖一所示）

3、。選用太陽能熱水系統(tǒng)是比較適宜的，深圳從事太陽能相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的企業(yè)約60多家，年產(chǎn)值超過20億元。其中，光熱產(chǎn)品（太陽能熱水器、熱泵空調(diào)系統(tǒng)）年產(chǎn)值僅2.2億元，相形之下，深圳太陽能光熱產(chǎn)業(yè)還相當(dāng)薄弱，已錯(cuò)失產(chǎn)業(yè)發(fā)展最佳時(shí)期，其主要原因是本地推廣光熱產(chǎn)業(yè)的力度不夠。深圳正利用太陽能應(yīng)用示范城市的機(jī)遇，大力整合太陽能光熱產(chǎn)業(yè)資源，力求通過太陽能建筑一體化的普及和推廣，帶旺光熱產(chǎn)品的需求，進(jìn)而推動(dòng)光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使整個(gè)太陽能產(chǎn)業(yè)形成良性互動(dòng)、健康發(fā)展的局面。太陽能示范項(xiàng)目概況1、地理位置招商半山公寓位于深圳市南山區(qū)蛇口半山區(qū)內(nèi)，南臨美倫會(huì)所，北靠半山社區(qū)中心，西面是半山海景別墅，東面可以

4、看海。位置優(yōu)越，社區(qū)配套完善，交通便捷，環(huán)境優(yōu)美。2、項(xiàng)目規(guī)模與定位招商半山公寓項(xiàng)目是招商地產(chǎn)繼泰格公寓（國家建設(shè)部2005年科技綜合示范項(xiàng)目）之后又一高檔服務(wù)式公寓項(xiàng)目。整個(gè)項(xiàng)目定位為精品酒店和高檔服務(wù)式公寓（如圖二所示）。項(xiàng)目用地地塊呈長(zhǎng)方形，南北長(zhǎng)約163米，東西寬約81米，總占地面積約13198.1 平方米，容積率1.36，總建筑面積18032 平方米。項(xiàng)目的初步規(guī)劃為在地塊北側(cè)設(shè)置多層公寓，公寓間以空中連廊相連；地塊中部設(shè)置聯(lián)排復(fù)式公寓群；酒店設(shè)于地塊南部，與原有美倫會(huì)所相連。其中公寓建筑面積約為14717 平方米；酒店建筑面積約為3315 平方米。太陽能應(yīng)用試點(diǎn)運(yùn)用示范建筑面積為1

5、8032 平方米。太陽能熱水器產(chǎn)品在本項(xiàng)目中的選擇半山公寓有190 套公寓住房，其中一房一廳有71 套，二房二廳119 套。按每床每天150L 熱水計(jì)算，共需熱水46.3m3/日。半山公寓有56 套酒店客房，共77 個(gè)床位，按每個(gè)床位160L 計(jì)算，需生活熱水12.3 m3/日；餐廳日用熱水4.6 m3/日；員工日用熱水1.5 m3/日；因此，半山公寓酒店共需生活熱水18.4 m3/日。整個(gè)半山公寓項(xiàng)目需要生活熱水64.7 m3/日。集熱器的位置確定：根據(jù)建筑高度，分析建筑屋頂冬至日（12月22日）及春分日（3月21日）累計(jì)日照時(shí)數(shù)（日照時(shí)間9：0015：00）。由分析可知24m高處屋頂花園日

6、照時(shí)數(shù)大于5小時(shí)的面積有72m2，能滿足該處15.6m2集熱器安裝面積。對(duì)于三個(gè)有遮擋的屋頂花園部分，日照時(shí)數(shù)大于5小時(shí)的面積分別有195m2，144m2，84m2，也能滿足集熱器的安裝面積。分析酒店對(duì)公寓的遮擋，從圖上可以看出公寓屋頂受酒店遮擋影響很小。以上的分析表明對(duì)所有的集熱器有合適的安裝位置（如圖三所示）。集熱器的選擇：目前，我國太陽能熱水系統(tǒng)中主要使用平板型集熱器和真空管型集熱器，全玻璃真空管直插整體式太陽能熱水器由于它可以過冬，而且價(jià)格較低，是當(dāng)前市場(chǎng)的主流，占太陽能熱水器銷售量的80%以上，主要用于北方的家庭式太陽能熱水系統(tǒng)。相比而言，在我國，平板型太陽能集熱器的市場(chǎng)份額較小，

7、然而其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，成本低廉，熱流密度較低，即工質(zhì)的溫度也較低，安全可靠，與真空管太陽能集熱器相比，它具有承壓能力強(qiáng)，吸熱面積大等特點(diǎn)（如圖四、五所示），更加適合南方建筑，尤其是本項(xiàng)目，主要考慮集中式太陽能熱水系統(tǒng)，還要考慮太陽能與建筑一體結(jié)合，因此，平板型集熱器是本項(xiàng)目的選擇。深圳地區(qū)年平均溫度高，在熱水器應(yīng)用上兼顧冬季，以南向傾斜33 度安裝。以深圳地區(qū)實(shí)測(cè)氣象資料，南向33 度傾斜面輻射總量為18.8 MJ/m2。以年平均冷水溫度20，加熱到60計(jì)算，集熱器平均效率取0.52，則1m2 集熱器平均產(chǎn)熱水L184.82040.52100058 升。150L 需集熱面積2.6m2 ，3

8、00L 需集熱面積5.2m2 ，整個(gè)公寓部分需集熱面積800m2；酒店部分需集熱面積317m2。總共需集熱面積1117m2。熱水系統(tǒng)有分戶式熱水系統(tǒng)和集中式熱水系統(tǒng)，由于本項(xiàng)目為出租服務(wù)類業(yè)務(wù)，采用統(tǒng)一物業(yè)服務(wù)和管理，集中式系統(tǒng)有其優(yōu)越性（如圖六、七所示），公寓建筑和酒店建筑全部采用集中式中央熱水系統(tǒng)，系統(tǒng)由集熱器和承壓水箱組成，酒店熱水采用全日供熱水的標(biāo)準(zhǔn)，公寓采用分時(shí)供熱水，采用智能卡計(jì)費(fèi)。系統(tǒng)運(yùn)行控制方式：冷水自動(dòng)上水進(jìn)入儲(chǔ)水箱中，由循環(huán)泵通過溫差控制方式不斷的經(jīng)過集熱器被加熱，如果水溫度到達(dá)設(shè)定值則直接進(jìn)入恒溫水箱中，若溫度不夠則由輔助加熱系統(tǒng)加熱。供水干管采用循環(huán)水泵，保證用水處即開

9、即熱，系統(tǒng)24 小時(shí)供應(yīng)熱水。系統(tǒng)采用空氣源熱泵輔助加熱。無需專人值守。集中式熱水系統(tǒng)其特點(diǎn)是系統(tǒng)的太陽能熱水系統(tǒng)部分集成化程度高，集中儲(chǔ)熱方式利于降低造價(jià)并減少熱損失；輔助加熱系統(tǒng)集中利于補(bǔ)熱；熱水系統(tǒng)供應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，管路簡(jiǎn)單，合理的干管循環(huán)回水保證供水品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)各用水終端即開即熱；集中式系統(tǒng)相對(duì)分戶系統(tǒng)有初投資少、集成化程度高的優(yōu)勢(shì)，模塊化的集熱器與建筑結(jié)合也比較美觀。集熱器安裝在酒店屋頂，朝南向，與水平面成33 度傾角，防止夏季過熱，使冬季好用。酒店部分需集熱器面積317m2，配備一臺(tái)22HP 空氣源熱泵一臺(tái)（標(biāo)準(zhǔn)工況20時(shí)，COP 不小于4.1，額定輸入功率26KW，輸出功率78KW），

10、儲(chǔ)熱水箱3 個(gè)，恒溫水箱1個(gè)。公寓部分需集熱器面積800 m2，配備兩臺(tái)22HP 空氣源熱泵（標(biāo)準(zhǔn)工況20時(shí)，COP 不小于4.1，額定輸入功率26KW，輸出功率78KW），儲(chǔ)熱水箱4個(gè)，恒溫水箱2個(gè)。太陽能平板熱水器與建筑一體化建造的探討半山公寓一開始就定位為高檔公寓和精品酒店，因此，必須考慮太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計(jì)，為此，專門進(jìn)行了熱水集熱器在屋頂布置的研究。因?yàn)榧惺郊療崞髟谖蓓數(shù)姆胖眉纫娍p插針，又要考慮集熱器的經(jīng)濟(jì)放置面積，還有屋頂?shù)淖呦颉⑵露鹊鹊认嘟Y(jié)合。經(jīng)反復(fù)考慮，平板型集熱器安裝采用與坡屋面嵌入式安裝，成為屋頂?shù)囊徊糠郑ㄈ鐖D八所示）。太陽能與建筑一體化不是簡(jiǎn)單的相加，而是要

11、通過相加整合出一個(gè)嶄新的答案。也就是說建筑應(yīng)該從設(shè)計(jì)一開始的時(shí)候，就要將太陽能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容作為建筑不可或缺的設(shè)計(jì)元素加以考慮，巧妙地將太陽能系統(tǒng)的各個(gè)部件融入建筑之中“相加”設(shè)計(jì)，使太陽能系統(tǒng)成為建筑組成不可分割的一部分，而不是讓太陽能成為建筑的附加構(gòu)件。我們就要想辦法讓太陽熱水器暴露在外面的部分給它建筑構(gòu)件化，讓它成為與建筑的一個(gè)適當(dāng)部位，成為坡屋面、墻面、陽臺(tái)、窗子等建筑構(gòu)件相匹配的另一種構(gòu)件，太陽能系統(tǒng)要作為建筑構(gòu)件元素來考慮，與建筑的屋面有機(jī)結(jié)合在一起進(jìn)行整合設(shè)計(jì)。這樣，太陽熱水系統(tǒng)科技內(nèi)容的加入就會(huì)使建筑呈現(xiàn)出一種新的造型與外觀，增強(qiáng)使用太陽熱水系統(tǒng)建筑的表現(xiàn)力（如圖九所示）。

12、小結(jié)二十一世紀(jì)的建筑，應(yīng)該是充分利用太陽能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹恼嬲摹熬G色建筑”，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)該是建筑形式、建筑結(jié)構(gòu)和太陽能光熱系統(tǒng)、采暖空調(diào)等設(shè)備（或建材）的有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)。能耗指標(biāo)將成為判斷建筑物好壞的重要依據(jù)。真正的“綠色建筑”應(yīng)該是低能耗的建筑，太陽能光熱技術(shù)就是實(shí)用型的可再生能源技術(shù)。結(jié)合本建筑我們可以得出一般結(jié)論：1、平板式集熱器更適合于南方建筑，主要是南方地區(qū)沒有凍漲問題，平板式集熱器相對(duì)簡(jiǎn)單，熱效率在南方地區(qū)反而比較高，也沒有炸管問題。2、本項(xiàng)目的難點(diǎn)在集中式熱水在居住類建筑的應(yīng)用，這方面的案例還不多，主要是物業(yè)管理收費(fèi)問題，維修問題等等，本項(xiàng)目作示范性的嘗試。3、本項(xiàng)目的又一個(gè)難點(diǎn)是太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化運(yùn)用，以往太陽能熱水系統(tǒng)在高端項(xiàng)目中運(yùn)用的例子并不多，因?yàn)榕c建筑形式結(jié)合不好的反而損害了建筑本身的形象。本項(xiàng)目的屋頂相當(dāng)復(fù)雜，所以，做好這個(gè)示范對(duì)以后其他建筑的太陽能熱水系統(tǒng)運(yùn)用有很好的啟迪作用。

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