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節(jié)能中央熱水系統(tǒng)發(fā)明人
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REDI太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化運用探討

發(fā)布時間：2011/9/12 6:39:19 返回上一頁>>

摘　要：太陽能熱水器由于環(huán)保和節(jié)能的雙重優(yōu)勢，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)在實際中運用的難題，本文通過一個實際示范項目的論證來說明這種運用的過程．
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，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)濟競爭力、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)能城市級示范申報項目初步審查會，經(jīng)過專家評審和最終遴選，共選出北京、成都、大連、德州、上海、深圳、西安7個城市共35項作為2006年示范項目。今后5年，深圳將新建300萬平米的太陽能應(yīng)用示范項目，其中200萬是太陽能光熱系統(tǒng)，100萬是太陽能光電系統(tǒng)，啟動了15個項目作為它的示范項目。本次研討的項目是2006年深圳市可再生能源規(guī)?；檬痉豆こ添椖?，本文以對具體項目的研討來說明太陽能、太陽能熱水系統(tǒng)在建筑中一體化運用。
       對于年日照時間數(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)計選用太陽能熱水系統(tǒng)。深圳地區(qū)的年日照時數(shù)1975.0個小時，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。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，已錯失產(chǎn)業(yè)發(fā)展最佳時期，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，進而推動光熱產(chǎn)業(yè)發(fā)展，使整個太陽能產(chǎn)業(yè)形成良性互動、健康發(fā)展的局面。

太陽能示范項目概況

    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)，南臨美倫會所，北靠半山社區(qū)中心，西面是半山海景別墅，東面可以看海。位置優(yōu)越，社區(qū)配套完善，交通便捷，環(huán)境優(yōu)美。

    2、項目規(guī)模與定位
       招商半山公寓項目是招商地產(chǎn)繼泰格公寓（國家建設(shè)部2005年科技綜合示范項目）之后又一高檔服務(wù)式公寓項目。整個項目定位為精品酒店和高檔服務(wù)式公寓。
項目用地地塊呈長方形，南北長約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)用試點運用示范建筑面積為18032 平方米。

太陽能熱水器產(chǎn)品在本項目中的選擇

        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 熱水計算，共需熱水46.3m3/日。
        半山公寓有56 套酒店客房，共77 個床位，按每個床位160L 計算，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。
        整個半山公寓項目需要生活熱水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）累計日照時數(shù)（日照時間9：00～15：00）。由分析可知24m高處屋頂花園日照時數(shù)大于5小時的面積有72m2，能滿足該處15.6m2集熱器安裝面積。對于三個有遮擋的屋頂花園部分，日照時數(shù)大于5小時的面積分別有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。以上的分析表明對所有的集熱器有合適的安裝位置。
       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，而且價格較低，是當(dāng)前市場的主流，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份額較小，然而其結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，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，吸熱面積大等特點，更加適合南方建筑，尤其是本項目，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)實測氣象資料，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℃計算，集熱器平均效率取0.52，則1m2 集熱器平均產(chǎn)熱水L＝184.82×040.52×1000＝58 升。
        150L 需集熱面積2.6m2 ，300L 需集熱面積5.2m2 ，整個公寓部分需集熱面積800m2；酒店部分需集熱面積317m2?？偣残杓療崦娣e1117m2。
        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，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準，公寓采用分時供熱水，采用智能卡計費。
        系統(tǒng)運行控制方式：冷水自動上水進入儲水箱中，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，如果水溫度到達設(shè)定值則直接進入恒溫水箱中，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，保證用水處即開即熱，系統(tǒng)24 小時供應(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)其特點是系統(tǒng)的太陽能熱水系統(tǒng)部分集成化程度高，集中儲熱方式利于降低造價并減少熱損失；輔助加熱系統(tǒng)集中利于補熱；熱水系統(tǒng)供應(yīng)優(yōu)化設(shè)計，管路簡單，合理的干管循環(huán)回水保證供水品質(zhì)，實現(xiàn)各用水終端即開即熱；集中式系統(tǒng)相對分戶系統(tǒng)有初投資少、集成化程度高的優(yōu)勢，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22HP 空氣源熱泵一臺（標準工況20℃時，COP 不小于4.1，額定輸入功率26KW，輸出功率78KW），儲熱水箱3 個，恒溫水箱1個。
        公寓部分需集熱器面積800 m2，配備兩臺22HP 空氣源熱泵（標準工況20℃時，COP 不小于4.1，額定輸入功率26KW，輸出功率78KW），儲熱水箱4個，恒溫水箱2個。

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，為此，專門進行了熱水集熱器在屋頂布置的研究。因為集中式集熱器在屋頂?shù)姆胖眉纫娍p插針，又要考慮集熱器的經(jīng)濟放置面積，還有屋頂?shù)淖呦?、坡度等等相結(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)囊徊糠帧?BR>        太陽能與建筑一體化不是簡單的‘相加’，而是要通過‘相加’整合出一個嶄新的答案。也就是說建筑應(yīng)該從設(shè)計一開始的時候，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)計元素加以考慮，巧妙地將太陽能系統(tǒng)的各個部件融入建筑之中“相加”設(shè)計，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適當(dāng)部位，成為坡屋面、墻面、陽臺、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，與建筑的屋面有機結(jié)合在一起進行整合設(shè)計。這樣，太陽熱水系統(tǒng)科技內(nèi)容的加入就會使建筑呈現(xiàn)出一種新的造型與外觀，增強使用太陽熱水系統(tǒng)建筑的表現(xiàn)力。

小結(jié)

       二十一世紀的建筑，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）的有機結(jié)合的設(shè)計。能耗指標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，平板式集熱器相對簡單，熱效率在南方地區(qū)反而比較高，也沒有炸管問題。
     2、本項目的難點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)管理收費問題，維修問題等等，本項目作示范性的嘗試。
       3、本項目的又一個難點是太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化運用，以往太陽能熱水系統(tǒng)在高端項目中運用的例子并不多，因為與建筑形式結(jié)合不好的反而損害了建筑本身的形象。本項目的屋頂相當(dāng)復(fù)雜，所以，做好這個示范對以后其他建筑的太陽能熱水系統(tǒng)運用有很好的啟迪作用。

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REDI太陽能熱水系統(tǒng)建筑一體化運用探討