太阳能住宅（精选8篇）
太阳能住宅 篇1
居家生活用能主要有3个方面, 即照明、取暖、热水供应。德国在节省照明用电上采取的措施是, 尽量利用自然采光。德国实行夏时制, 节电的效果不仅体现在居民用电上, 而且还体现在公共场所、公共设施和商业用电上。德国的夏时制实行了几十年, 从开始到结束几乎不用官方提醒, 居民都能自动调整时间。
德国在建筑节能上最大的项目是建造太阳能住宅。目前在德国, 不仅单体住宅, 即一家一片的小型楼房或别墅可以使用太阳能供暖和保证热水的供应, 而且集体住宅或多户型的公寓也可使用太阳能。最近有报道称, 慕尼黑市的一家城市居民住房公司已经开始用太阳能技术改造传统住房, 这意味着无力自建住房或无力购买住房的租房群体和低收入家庭, 也开始逐步享受免费的太阳能热水供应和暖气供应。慕尼黑市政府的做法是先从改造廉租房开始, 那里的住户是享受国家福利补贴的人群。对这部分人住房改造的投资, 实际上也是为国家减轻负担, 否则国家要拿出相当多的资金补贴他们的取暖和供热。
建造太阳能住宅在技术上已经不成问题, 制约太阳能住宅建造的主要原因是制度或体制问题, 即谁来投资的问题。由于成本等原因, 开发商和住宅出租公司都没有太大的积极性投资太阳能住宅建造。这也是德国建造太阳能住宅计划中最大的难点。目前有积极性建造太阳能住宅的是那些理想的环境保护主义者, 他们属于经济收入较高的人群。
德国近几年的实践证明, 太阳能至少可以满足居民70%的供暖和对热水的需求。在寒冷的冬天, 最多加烧一点木柴, 就可满足全年的供暖需要。一栋利用太阳能的居住小楼, 每年的用柴量不超过1.5立方米。1.5立方米的木柴, 在德国的花费并不多, 但投资建设这样的小楼要比投资一座传统的小楼多出1.4万欧元。但是我们不能只看眼前的利益有付出就会有收获。德国通常是靠烧油来实现供暖, 而烧油取暖住户要缴纳税率很高的燃油税。而实现了太阳能取暖, 就可以减少税费, 并可以达到环保、节能的效果。
鉴于太阳能住宅明显的节能效果和不污染环境的优点, 在巴伐利亚州的雷根斯堡地区已经开始了整栋居民楼共建太阳能供暖系统的行动。
太阳能住宅 篇2
关键词：高层住宅;太阳能;热水系统;运用实例
前言
国家为控制建筑能耗，在住宅建设中强制推行太阳能热水系统已成为建筑领域节能减排的一个重要手段。近年来，太阳能热水系统的运用日趋广泛，太阳能热水系统技术及工艺也日趋成熟，“建筑一体化”设计理念日趋完善，但同时也暴露出来不少问题。本文意在结合南京市丁家庄保障房项目02地块的7栋33层住宅楼近3000套住宅阳台挂壁太阳能热水系统运用实例，对系统的选型和建筑一体化设计进行分析和总结。
一、太阳能热水系统运用中当前存在的主要问题
1、现行的配套法规还有待完善。
虽然太阳能热水系统在民用建筑中推运使用已成为各地政府的强制要求，但相应的许可和技术性法规还处于相对滞后的状态。以江苏为例，集约用地原则下的住宅大都为高层建筑，而现行的《江苏省建筑节能管理办法》仅规定十二层以下住宅应当按照规定统一设计、安装太阳能热水器，高层建筑适配太阳能热水系统的产品质量规范、设计和施工规范也同样空白，导致目前质量技术监督部门、建筑设计单位、建筑工程质量监督部门在高层住宅的太阳能热水系统推行运用和监督验收工作中尚处于无据可依的摸索状态。
丁家庄保障房项目02地块的太阳能热水系统是2011年的设计，为了解决相关规范缺失的问题，建设方在广泛调研的基础上组织技术监督、建筑安装质量监督、生产厂家及建筑给排水设计方面的专家对太阳能热水系统市场产品的可靠性、安装及使用中的安全性进行了充分研讨和论证，最终采用了阳台挂壁太阳能热水系统方案。
2、外部环境条件不利的矛盾突出。
2.1太阳能热水器集热效果要求每个晴天日照时间不得少于4小时，但实际规划设计中往往受区域内南侧相邻建筑的影响，低楼层集热器不同程度存在日照时间不足的问题，尤其冬季日照时间较短时更加突出。例如，根据日照分析，冬至日丁家庄保障房项目02地块达不到4小时日照时间的户数超过了30%。
2.2阳台挂壁式太阳能集热器是安装附着在阳台栏板外侧的，故集热器基本处于竖向垂直状态，阳光入射角度非常不理想，集热效果也会相对较差。
2.3遇雷电天气，当有侧击雷击打在高层住宅外墙上时，高空中的阳台挂壁太阳能热水系统易成为接闪器，易造成系统破坏和各类伤害事故的发生。
2.4如有高空抛物或晾晒等不良行为发生，遇到冰雹及大风等恶劣天气，以及产品自身质量、自然腐蚀等原因造成爆管、部件脱落，会衍生阳台挂壁太阳能热水系统使用过程中的坠物伤害事故。
3、阳台挂壁太阳能热水系统的自身缺陷非常明显。
3.1在目前设计中，阳台挂壁太阳能热水系统储水罐通常放置在相邻集热器较近的阳台侧壁墙上，储水罐至用户热水出水端口的连通管较长，需穿过室内厅（卧），热损失较大，且存在结露现象，而穿厅（卧）管道的渗漏隐患依然是个问题。此外，系统端口出热水前需要排放掉管路中的冷水，无法满足用户即时使用热水的要求，而且每次排放量相对较大，也不符合水资源集约的社会要求。
3.2集热器中吸热板的镀膜颜色、合金边框对建筑外立面的总体设计效果会有较大影响，系统集热器和储水罐的连接管路穿墙铺设以及管路的保温处理，也会对建筑外立面的整洁度造成一定的破坏。
二、阳台挂壁太阳能热水系统在高层住宅项目上的运用
1、首先要重视阳台挂壁太阳能热水系统的选型。
1.1受屋面面积以及长距离管道热损限制的影响，为降低运行能耗，提高系统可靠性，高层住宅应该优先采用分户式、自然循环的阳台挂壁式太阳能热水系统，并将系统中的集热器和储水罐分开放置，储水罐采用承压运行方式。
1.2集热器采用平板式，不宜采用传统的真空管，减少因爆管等原因产生的高空坠物安全隐患。平板集热器应选用铜质流道和导热管，吸热板选择性涂层可选用蓝膜，铝合金边框整体设计加工，管路整板焊接，集热器盖板为布纹钢化玻璃;平板集热器的质量控制关注点主要是吸热板的涂层和吸热体流道的板管焊接，直接关系到集热效果以及使用年限。
1.3阳台挂壁式太阳能热水系统应采用二次循环换热，即集热器与储水罐的热媒介质封闭系统循环和热媒介质与储水箱内水体的热交换循环。储水罐宜选用夹套式搪瓷储热水箱，并优选承压方式运行。夹套式搪瓷储热水箱的质量控制关注点主要是内胆漏水和腐蚀问题，会影响使用效果和使用安全。
1.4为满足阴雨天气以及日照不足工状下的热水供应需求，阳台挂壁式太阳能热水系统应配备电辅助加热功能，并设计防干烧、防过热以及漏电保护功能，防止系统损坏和人身伤害发生。
1.5高层住宅中日照时间常年不足的下部楼层不宜配置阳台挂壁式太阳能热水系统，丁家庄保障房项目02地块高层住宅的一至四层就改为通过配置空气源热泵热水系统来达到节能减耗的效果。
2、建筑“一体化”设计注意事项。
2.1规划设计中应通过合理的确定、优化建筑朝向和楼栋位置，最大限度地提高每栋建筑的太阳辐射强度，包括日照时间及相对应的辐射面范围。
2.2为防止金属支架日久腐蚀及物体坠落的安全隐患，阳台应采用现浇栏板，并在栏板外侧预留集热器安装平台。平台外挑尺寸应满足集热器倾斜放置时倾斜角为15°左右，集电器边框材料及颜色，平板防护玻璃色泽纳入建筑外立面效果设计范畴中。
2.3为了方便设备安装，阳台侧壁墙采用现浇薄墙，储水罐悬挂点设置预埋铁件，供电回路及供回水管路布设到位。为了便于检修维护，阀门的质量等级要高，阳台地漏需满足更换储水罐进出水阀时瞬时排空箱体的泄水排量要求。
2.4为了减小对外立面的影响，项目建设时应统一设计、集中配置阳台挂壁式太阳能热水系统，靠近阳台侧壁墙位置的阳台栏板以及储水罐冷热水管道路路径所涉墙体，需预留过墙孔，储水罐优先选用卧式型号。室内冷热水管道可沿天棚阴角布置，室内外均做保温处理，保温材料外表层宜选用硬质防护。
2.5集热器安装的辅助金属支架需就近接入接地环网，并在系统供电回路上加装浪涌保护器，以消除不良天气雷击破坏的安全隐患。
结语
德国住宅广泛利用太阳能 篇3
德国在建筑节能上的大手笔是建造太阳能住宅。目前在德国, 不仅单体住宅, 即一家一片的小型楼房或别墅可以使用太阳能供暖和保证热水的供应, 而且集体住宅或多户型的公寓也可使用太阳能。最近, 慕尼黑市的一家城市居民住房公司已经开始用太阳能技术改造传统住房, 这意味着无力自建住房或无力购买住房的租房群体和低收入家庭, 也开始逐步享受免费的太阳能热水供应和暖气供应。慕尼黑市政府的做法是改造先从廉租房开始, 因廉租房住户是享受国家福利补贴的人群。对这部分人住房改造的投资, 实际上也是为国家减轻负担, 否则国家要拿出相当多的资金对他们的取暖和供热予以补贴。
建造太阳能住宅在技术上已经不成问题, 制约太阳能住宅建造的主要原因是制度或体制问题, 即谁来投资的问题。由于成本等原因, 开发商和住宅出租公司都没有太大的积极性投资太阳能住宅建造, 这是德国建造太阳能住宅计划中最大的难点。目前有积极性建造太阳能住宅的是那些理想的环境保护主义者, 他们属于经济收入较高的人群。
在巴伐利亚州兰茨胡特地区居住的洛伦茨一家就是这样的典型。这是一个三口之家, 三年多来一直住在一座新颖别致的两层太阳能小楼里。小楼的使用面积为170平方米, 四周是一个花园, 花园里有游泳池, 楼房的屋顶呈45度角, 上面覆盖着68平方米的太阳能接收板。接收板采集的热量用来加热一个高6米、11立方米容积的金属储水罐, 罐里被加热的水通过管道供应给厨房、洗澡间及隐藏在墙体内的暖气片。此外, 游泳池的水还可加热到30摄氏度, 储水罐的水可以加热到97摄氏度, 以不烧开为目的。经过技术处理, 储水罐可以分成两个区域, 上面的水温度较高, 可以供厨房用水, 下面的水温度较低, 可以设置为30摄氏度区或40摄氏度区, 供洗澡或暖气用水。储水罐有一个加压装置, 不必担心用水时压力不足而导致的水流速过慢。在楼内空间的设计上, 储水罐紧挨着楼梯, 它的位置正好在楼梯的拐角处, 而楼梯则位于楼房的一侧, 所以基本上不占有用的空间。洛伦茨说, 储水罐吸收的热能, 即使连续几个星期阴雨, 也能保证热水的供应。一般情况下, 德国连续几周阴天下雨的情景并不多见, 只要中间有一天是晴天或有阳光, 储水罐里的热能就能得到补充。
德国近几年的实践证明, 太阳能至少可以满足居民70%的供暖和对热水的需求。在寒冷的冬天, 最多加烧一点木柴, 就可满足全年的供暖需要。象洛伦茨一家居住的小楼, 每年的用柴量不超过1.5立方米。1.5立方米的木柴, 在德国花费不了多少钱, 但投资建设这样的小楼要比投资一座传统的小楼多出1.4万欧元。有付出就有收获, 洛伦茨一家的收获是再也不用去支付热水费和暖气费了。德国通常是靠烧油来实现供暖, 而烧油取暖住户要缴纳税率很高的燃油税。对洛伦茨一家来说, 更大的收获还在于, 每年的4月至10月, 他们在自家的游泳池里可以随心所欲地游泳, 而不用交1分钱的热水费。
住宅太阳能热水系统评价 篇4
太阳能相对于其他能源来说是一种取之不尽、用之不竭的洁净能源。我国部分省市已要求多层的新建居住建筑和实行集中供应热水的医院、学校、饭店、游泳池、公共浴室 (洗浴场所) 等热水消耗大户, 必须采用太阳能热水系统与建筑一体化技术。目前, 太阳能热水器的应用主要以分户独立系统为主。集中式系统与分户式系统相比, 具有节省投资、集成化程度高、便于与建筑结合、用户间用水可相互平衡、容易实现连续供水等优势, 同时具有统一设计、统一施工、统一管理的工程化特点, 是今后太阳能热水系统发展的主要方向。
本文以承德市某住宅太阳能热水系统的工程为例, 进行节能效益评估, 为此类工程效益分析提供参考。
1 工程概况
承德市地处河北北部, 北纬40°58′, 属于太阳能资源较丰富区, 太阳辐照量为5400～6700MJ/ (m2·a) , 回收年限允许值为8a, 太阳能保证率为50%～60%, 年平均室外温度为8.9℃, 年平均日照小时数为7.5h。
文中选取承德市某住宅为研究对象, 该住宅4个单元, 每个单元14户, 共56户。集中供热水, 采用直接式太阳能热水系统, 按每户3人考虑, 用水人数约为168户。参照规范, 贮水箱内水的终止温度和初始温度分别取60℃和10℃, 日最高用水定额取100L/人, 日均用水量按最高日用水量的50%考虑, 取50L/人, 则系统总日用水量为8.4m3/人。
集热器面积为:
undefined
式中:Ac—直接系统的太阳集热器面积, m2;
Qw—日平均用水量, 取Qw=8400L;
c—水的定压比热容, c=4.18kJ/ (kg·℃) ;
ρr—水的密度, kg/L;
tend、tL—分别为贮水箱内水的终止和初始温度, 取tend=60℃, tL=10℃;
f—太阳能保证率, 取f=0.55;
JT—太阳集热器采光表面上的年平均太阳辐照量, 集热器倾角40°, 取JT=16MJ/m2;
ηcd—太阳集热器的年平均集热效率, 按经验取ηcd=40%;
ηc—管路和水箱的热损失率, 按经验取ηc=20%。
计算得出此工程集热器面积Ac=188.6m2。
2 太阳能热水系统的节能效益评估
太阳能热水系统节能效益的分析评定指标包括:太阳能热水系统的年节能量;太阳能热水系统的节能费用 (简单年节能费用和在寿命期内的总节省费用) ;太阳能热水系统增加的初投资回收期 (静态回收期和动态回收期) ;太阳能热水系统的环保效益 (二氧化碳减排量和其他污染物的环境增量效益) 。因太阳能不消耗其他能源, 本文太阳能热水系统节能分析均以电加热系统为对比对象。
2.1 太阳能热水系统的年节能量评估
直接系统的年节能量为:
ΔQsave=AcJ′T (1-ηc) ηcd (2)
式中:ΔQsave—太阳能热水系统的年节能量, MJ;
J′T—太阳集热器采光表面上的年总太阳辐照量, 取J′T=5800MJ/m2。
代入数据, 得出该工程年节能量ΔQsave=350042MJ。
2.2 太阳能热水系统的节能费用评估
太阳能热水系统的节能费用评估有两个指标:一个是简单年节能费用—用于静态回收期计算;另一个是寿命期内的总节省费用—用于动态回收期计算。
2.2.1 太阳能热水系统的简单年节能费用
估算简单年节能费用的目的是提供一个比较简单的方法, 让系统的使用者了解太阳能热水系统投入运行后能节省的常规能源消耗费, 在建设项目运作初期, 让开发商了解太阳能热水系统的静态回收期, 确定投资规模。简单年节能费用计算式为:
Wj=CcΔQsave (3)
式中:Wj——太阳能热水系统的简单年节能费用, 元;Cc——系统设计当年的常规能源热价, 按电加热器方案计算, 承德市2008年电价为0.52元/kWh, 电加热设备效率取95%, 折算热价为0.15元/MJ。
计算得简单年节能费用Wj=52506.3元。
2.2.2 寿命期内太阳能热水系统的总节省费用
寿命期内太阳能热水系统的总节省费用是系统在工作寿命期内能够节省的资金总额, 考虑了系统维修费用、年燃料价格上涨等影响因素, 可用于系统动态回收期的计算, 从而让系统的投资者能更准确地了解系统的增初投资可以在多少年后被补偿回收。
寿命期内总节省费用的计算式为:
SAV=PI (ΔQsave·Cc-Ad·DJ) -Ad (4)
式中:SAV——系统寿命期内总节省费用, 元;
PI——折现系数;
Ad——太阳能热水系统总增投资, 按每m2增1000元计, 共增加188600元;
DJ——每年用于与太阳能热水系统有关的维修费用 (包括太阳集热器维护、集热系统管道维护和保温等费用) 占总增投资的百分率, 一般取DJ=1%。
其中, 折算系数PI的计算式为:
undefined
式中:d—年市场折现率, 可取银行贷款利率, 2008年承德市5年以上贷款利率最高7.84%, 最低5.94%, 取平均值为6.89%;
e—年燃料价格上涨率, 取e=1%;
n—经济分析年限, 此处为系统寿命期从系统开始运行算起, 集热系统寿命一般为10～15a, 按15a计算。
则:PI=9.723, SAV=303581元。
2.3 太阳能热水系统增加投资回收期的评估
太阳能热水系统增加回收期有两种算法:静态回收期计算法计算简便, 但没有考虑资金折现系数的影响;动态回收期则考虑了折现系数的影响, 更加准确。
2.3.1 静态回收期计算法
静态回收期计算不考虑银行贷款利率、常规能源上涨率等影响因素, 常用于概念设计阶段, 可以迅速了解太阳能系统增投资的大概回收期。静态回收期的计算式为:
Yt=WZ/Wj (7)
式中:Yt—太阳能热水系统的简单回收期;
WZ—太阳能热水系统与常规热水系统相比增加的初投资, 按每m2增加1000元计, 共增加188600元。
则:Yt=3.59a。
2.3.2 动态回收期计算法
当太阳能热水系统运行n年后节省的总资金与系统的增加初投资相等时, 即SAV=0, 有如下关系式:
PI (ΔQsave·Cc-Ad·DJ) =Ad (8)
则此时的总累积年份n定义为系统的动态回收期Ne, 即:
undefined
由式 (8) 得出:
PI=Ad/ (ΔQsave·Cc-Ad·DJ) , 代入数据可得PI=3.73。由于d≠e, 将数据代入式 (9) , 可得Ne=4.38a。
经过技术经济比较, 进行优化设计的太阳能热水系统, 处在太阳能资源丰富区的地区, 其静态投资回收期宜在5a以内, 资源较丰富区宜在8a以内, 资源一般区宜在10a以内, 资源贫乏区宜在15a以内。
承德市属于太阳能资源较丰富的地区, 该工程回收年限在8a以内, 符合要求。如开发商对回收年限不满意, 也可调整设计参数, 重新计算。
2.4 太阳能热水系统环保效益的评估
太阳能热水系统的环保效益体现在因节省常规能源而减少了污染物的排放。
太阳能热水系统环保效益主要指标为CO2的减排量, 因此该工程只计算系统寿命期内CO2减排量。
由于不同能源的单位质量含碳量不同, 燃烧时产生的CO2也各不相同, 所以, 目前常用的CO2减排量的计算方法是先将系统寿命期内的节能量折算成标准煤质量, 然后将系统所使用的辅助能源乘以该种能源所对应的碳排放因子, 将标准煤中碳的含量折算成该种能源的含碳量后, 再计算该太阳能热水系统的CO2减排量。其计算式为:
undefined
式中:QCO2—系统寿命期内CO2减排量, kg;n—系统寿命, 取n=15a;W—标准煤热值, 取W=29.308MJ/kg;Eff—常规能源水加热装置的效率, 取Eff=95%;FCO2—二氧化碳排放因子, 其取值如表1所示。
注:城市煤气的CO2排放因子参照文献[9]混合煤气的成分计算得出, 用于计算太阳能系统CO2的减排量。
3 太阳能热水系统与各种常规能源热水系统评价
初投资和折算热价对比如表2所示。节能效益评价如表3所示。
注:城市煤气、天然气热水系统未考虑外网投资, 承德市无天然气, 天然气价格按全国平均价格计算。
从比较结果看, 太阳能热水系统与电加热设备相比回收年限最短。
4 结论
(1) 太阳能热水系统作为利用可再生能源的一种手段, 其经济效益应结合环保性能评价。
(2) 太阳能热水系统与电加热设备相比回收年限最短, 而随着太阳能集热板价格下降, 常规能源价格上涨, 回收期限会缩短, 太阳能集中式热水系统具有明显优势。
(3) 承德市住宅热水系统多用电热型式, 如采用太阳能热水系统, 回收期限较短, 具有较强优势。
参考文献
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住宅太阳能热水系统供水模式研究 篇5
一、住宅集中供给热水式解决方案
1. 系统概况。
集中供给热水系统是指用集中的太阳能集热器和集中的储水箱来供给单栋住宅、几栋住宅或一个单元住宅用户生活用水的系统。目前, 我国较多采用的是单元式集中热水供应系统, 相对于国外广泛流行的可供给几栋住宅的区域式集中热水供应系统来说, 笔者认为单元式更适用我国现阶段的国情, 这主要是由技术、价格方面的因素, 和我国城市居民的居住特点和生活习惯来决定的。我国太阳能热水技术从整体上落后于西方发达国家, 在采取区域式热水供应时, 面临许多技术上的问题需要解决。我国城市中单元式住宅的居住特点使每一个单元的居民相互非常熟悉, 非常容易达成共识。因此, 单元式热水供应系统的日常管理比较方便, 另外管道系统相对较短, 维护费用较低, 性价比相对较高。
集中供给热水系统为分体式运行方式, 系统包括太阳能集热器和大水箱, 两者相互分离, 管路系统承压运行。太阳能集热器一般采用平板式集热器或热管—真空管式集热器, 这两种集热器都具有内部不走水的特点, 并且都可以承压运行, 十分适用于分体式热水系统。集热器水箱中装有水温传感器, 进水管通过进水电磁阀与太阳能集热装置相通, 集热器水箱出水管与大水箱相通, 大水箱底部有电加热器, 大水箱中装置有水温水位传感器, 在大水箱底部高于电加热器的位置有出水口, 出水口连接出水管, 出水管经自动增压泵与各用户热水龙头相连, 水温水位传感器、水温传感器、自动增压泵, 都由设置的电脑控制系统控制其运作。
集热器面积一般取决于以下几个因素:设计日用水量、太阳能保证率、储水箱内热水的终止设计温度、当地日平均或月平均日照量等因素。其中设计日用水量不仅决定集热器面积, 同时也决定着大水箱的规模大小, 设计日用水量可以通过两种方法来确定, 一种是按最高日用水量确定, 一种是按日平均用水量确定, 前者特点是储水量大, 舒适性高, 但经济性差, 且集热器长期处于低负荷运行状态使得集热系统过导致集热器和管路损坏的问题较为突出, 因此, 比较适合用于一些重要的大型工程项目。而对于普通城镇居民生活热水供应来说, 一般情况下依据日平均用水量来确定设计日用水量经济效益更佳。目前, 太阳能辅助加热系统可按照30~60L/ (人·d) 的标准进行设计。如果每户太阳能生活热水保证率设计的过高, 不仅造成系统成本增加、成本回收期过长, 并且全年大部分时间内的热水都用不完, 这将造成许多不必要的浪费。因此, 在设计时通常取80%为依据。
2. 系统特点。
(1) 该系统采用集热器、水箱、智能控制设备和辅助加热设备集中使用的方式, 因此初期投资成本比较低。
(2) 集中供给热水系统的使用, 利于平衡每户的用水量, 提高了太阳能利用效率。
(3) 通过分户计量的方式收取热水费以使开发商初期投资可以通过后期的运行逐步收回, 并能够从中获取收益。物业部门利用热水费的收益进行系统的日常维护和管理, 很大程度上节约了人力物力, 减低了后期的维护成本。
(4) 系统一体化设计由建筑设计阶段开始进行, 有助于提高热水系统与建筑一体化水平。
二、住宅集中—分散供给热水的解决方案
1. 系统概况。
住宅集中—分散供给热水系统是指采用太阳能集热器集中集热和分散到户的储水箱供给用户热水的系统。该系统应既可负责一栋或几栋住宅供应, 也可以负责一个单元的热水供应。同样可以保证为用户24小时提供热水供应。与集中供给热水系统不同的是, 该系统的水箱分散布置在每一户的用水终端, 而不另单独设置大水箱。可在每户水箱内加装电辅助或燃气辅助加热设备, 当热水温度达不到使用要求时, 开启辅助加热设备以达到理想的出水温度。
2. 系统特点。
(1) 该系统的集热器为集中使用, 并在每一个用户的用水终端设置水箱, 水箱内设置智能控制设备和辅助加热设备, 初期投资成本相比集中式供给热水系统高。
(2) 该系统由于统一集热, 分散使用, 因此太阳能利用效率较高。
(3) 该系统用户可以自由的选择是否经过太阳能加热后的热水再次进行电辅助加热, 因为在集中式系统中, 大水箱自动检测热水温度, 如水箱中的水低于某一温度后, 将自动进行辅助加热, 这时普通用户得到的通常为温度较高的热水 (通常水温高于45℃) 。但是从经济角度上考虑, 并不是所有用到热水的地方都必须使用45℃以上的热水。因此, 在采用集中—分散供给热水系统在使用过程中更为经济。虽然初始投资有所增加, 但系统寿命周期内的收益大于系统初始投资。
(4) 集中—分散供给热水系统和集中供热水系统相比使得住宅一体化结合更加容易, 因为该系统不设置大水箱, 因此不必考虑对水箱的遮蔽。
三、住宅分散式供给热水的解决方案
1. 系统概况。
分散式供给热水系统指的是住宅每一户单独使用一套热水器的形式。包括集热器, 水箱, 管路, 及控制设备等一套完整的太阳能热水系统。通常所谓的家用太阳能热水器, 一般就是指这种这种系统, 它是目前城镇居民使用率最多的一种太阳能热水设备。分散式供给热水系统主要分为两种形式, 一种是整体式太阳能热水器, 即集热器与水箱一体式设计, 闷晒式热水器和全玻真空管直插式热水器都属于这种形式。另一种为分体式太阳能热水器, 该系统通过每户安装在阳台、外墙或屋顶的集热器吸收太阳辐射, 使所生成的热水传递并储存在户内的水箱里方便使用。当日照不足或用水量过大, 水箱储水难以满足需要时, 可通过电、燃气等辅助加热设备进行辅助加热, 以保证能产生充足的热水。该系统每户的系统独立运行, 独立进行管理。
2. 系统特点。分散式供给系统“麻雀虽小, 五脏俱全”。该系统具有如下特点。
(1) 分散式供给热水系统每户单独使用整套热水系统, 不仅具备集热器、水箱等必要构件, 而且应同时配备一套完整的智能控制设备和辅助加热设备, 因此初期投资成本较高。
(2) 分散式系统由每户单独实行管理, 管理比较方便, 如某一户系统出现问题, 不会影响其他用户的使用。当然, 分散式的维护也必然造成维护费用的增加。
(3) 分散式系统由过去无序安装在屋面的直插式热水器改进为集热器在阳台或建筑立面统一布置, 并进行有组织的排列, 水箱则在阳台等处隐藏在起来, 做到了与住宅建筑的一体化结合。
(4) 分散式系统采用每户分散使用, 但每户用水量之间无法相互平衡, 既有的家庭人口较多, 对热水需求高, 仅太阳能热水不能满足使用要求, 还要通过辅助加热来实现。还有的家庭人口少, 对热水需求不高, 太阳能热水用不完, 造成太阳能资源不能更充分的利用。
(5) 分散式系统分户进行, 基本不破坏原有的建筑结构, 非常适合既有住宅的节能改造。
四、结语
太阳能安装在住宅设计的探讨 篇6
1 平屋顶的安装
太阳能热水器在平屋顶安装时, 要注意集热器的平面安装位置。应当尽量减少水平管路的长度, 将集热器置于卫生间的上方。优点是此处的楼板为现浇混凝土结构, 有利于设置管路和固定支架。
如果用户选择循环式热水器, 则集热装置必须按一定角度倾斜安装, 集热器须外加支架与屋面结构相连接。支架的冷轧钢板的厚度不应当小于2mm, 不锈钢板的厚度不应小于1.5mm。屋面构造上可以在柔性防水上另加40mm厚混凝土刚性防水层, 预埋铁件与支架焊接或螺栓连接。
如果用户选用了直流式热水器, 则集热器可以直接水平安装在屋顶上方, 减小风荷载, 增加系统的安全性。而且, 由于集热管和反射板的遮挡, 使屋面的隔热作用有所加强, 从而降低住宅顶层夏季室内温度, 也使构造连接的热桥效应减至最小。调试时, 安装人员根据当地的位置和自然地理情况旋转集热管, 将吸热体的角度调整为最佳, 就可以达到比较好的集热效率。
2 坡屋顶的安装
一般循环式太阳能集热器均需要一定的倾角, 利用坡屋顶的结构坡度是很自然的。由于坡屋顶楼面下一般有吊顶空间, 可以容纳横向管路, 所以集热器的平面位置可以比较灵活。
在设计中, 最好选择集热器与储水箱分离的热水系统, 将储水箱置于吊顶内, 可以减少屋面的荷载。在采用自然循环时, 要求集热器不高于水箱水位;而采用强制循环则没有这种限制。
另一方面, 我国出现了质量分布比较均匀的水箱—集热器一体化太阳能热水器。屋脊式太阳能热水器克服了单管上下水不能24小时随时用热水及操作繁琐的缺点, 上水无需任何操作, 通常天气热水随开随用, 结构独特, 适合于人字形屋顶, 重心低, 安装极其方便、稳固。坡屋顶横管式太阳能热水器最适合坡屋顶平房或楼房, 水箱外形像“饼干”一样平贴于斜屋面, 克服了各种太阳能热水器重心高、在坡屋顶上安装困难等缺点, 安全可靠, 外形平整, 成片安装整齐美观, 已大量被房地产公司配套安装。其共同的特点是水箱与集热器结合在一起, 降低了管路的造价。
3 墙面与阳台
在墙面或阳台安装太阳能热水器, 可以减小管路的长度。对于高层住宅是其他安装方式不能替代的。而且其位置往往处于立面的视觉焦点, 可以成为立面构成的重要因素, 这也更加符合一体化设计的思想。由于与用水端没有足够的高差, 所以在墙面或阳台安装的系统必须采用顶水式管路。而且同坡屋顶一样, 应尽量选择集热器与储水箱分离的系统, 可以减小坠落伤人的概率。根据使用情况的不同, 构件连接可以分为固定式和活动式两种情况。
3.1 固定式
固定式是指热水器在安装后用户不再移动其位置或角度。所以要求集热器在安装之初就能够达到比较好的效率, 而且又不会造成立面的混乱或造成不安全因素。很明显, 斜向悬挑的固定集热器无论在力学上还是心理上, 都会形成不安全因素。所以在当今的技术条件下, 比较现实可行的方案是在竖直墙面上安装直流式横向集热管和在阳台倾斜栏板上安装热管式或平板式集热器。集热器可单独悬挂于建筑物向阳的阳台或外墙窗口下方, 彻底解决高层建筑低层住房想装却怕管道太长及屋顶无法安装诸多难题。水箱悬挂于阳台地面或室内墙角。全自动, 拧开龙头即可用热水。管道基本不在室外, 冬季不怕冻结, 由于独特的聚光专利技术, 以及消除集热器表面落灰的方便条件, 冬季水温比屋顶式高得多。
3.2 活动式
活动式连接是指集热器可以由用户控制而在支架滑轨上运动, 使其可以贴于竖直墙面, 也可以斜出以达到最佳的集热效果。活动式连接是循环式集热器常常采用的方式。比较理想的一种情况是将支架安装在窗户的上方, 除支架外其余部分可以收起。使用时, 将集热器放至适当位置和角度, 在集热同时起到遮阳的作用, 尤其适合夏季太阳高度角比较高的情况。在外挑支架上设有档位, 可使集热器在不同季节分别处于最佳的倾角。集热器的打开和收起可利用下端的拉杆完成。缺点是由于集热器已经位于窗上过梁位置, 该层已没有足够空间容纳水箱, 所以采用自然循环时水箱必须置于其上一层户内。但如果大规模建造或采用强制循环, 则上述不便也不成为问题。此外, 活动式连接还可以应用在阳台的竖直栏杆或栏板外侧。
4 结论
太阳能住宅 篇7
三湘四季花城位于上海市政府重点开发的”一城九镇”, 卫星城镇规划中的“一城”——松江新城。小区占地约25.9公顷, 总建筑面积约5.2万平方米, 容积率1.65, 地上总建筑面积427350平方米, 地下总建筑面积91892平方米, 建筑密度16.3%, 绿化率达44%, 是一个居住人口逾万人的规模型住宅社区。项目中运用了大量的生态技术, 其中紫薇苑 (868户) 和玉兰苑 (756户) , 总户数1624户, 是全国首家在新建高层住宅项目中应用太阳能光热技术的项目, 实现太阳能与建筑一体化。
规划设计理念
1. 遵循“可持续发展”的原则:
作为一个较大规模的居住区, 在新的科技条件、新的观念下应该体现出“绿色居住区”概念, 即以高新技术为先导, 提高建筑性能, 改善其住宅室内空气质量, 优化能源系统, 节约水资源、实行废物管理等节约能源、减少污染的措施, 创造健康、舒适的居住环境, 使人、建筑与其环境和谐相融。
2. 遵循“以人为本”:
设计建造一个自然、和谐且独具魅力的人居环境, 提升地区人居的生活品质。加强组团核心空间的吸引力, 以此来增强社区认同感, 强化社区意识。
3. 注重城市形态设计:
在遵循详细规划、良好的城市形态, 形成和谐的城市天际线, 营造优美小区环境。
4. 总体规划布局
三湘四季花城秉承松江新城的城市风貌, 引入轴线对称的规划设计手法, 总体布局通过大间距、大错位的平面和空间的互为作用, 展示英伦大中庭的建设特色, 在日照、通风、采光、私密性等多方面体现小区生态、健康、舒适的生活主题, 小区具有极高品质。
小区引天然河水组成“一纵三横”的景观轴线系统。南北纵线为空间主轴, 建筑及景观由此展开, 将各个建筑组团连接在一起, 组团内的步行交通与之相呼应, 使小区内部空间联系更为紧密, 达到整个小区欧式构图的完美统一。景观布局又以英国传统对称的园林设计相延伸, 近1000米的水道蜿蜒曲折, 增添小区的动感与灵秀。临近水岸线形成的景观步行带上, 设有小桥、亭榭、蔓架、步汀等, 依水而建的主题景观、建筑小品以及组团绿化, 整体营造西方庭院几何组合的平稳、开阔、精致、严谨的高贵气质。
5. 道路与交通组织设计
小区道路交通系统规划以加强内部功能组织和便利内外交通联系为原则, 同时将交通系统组织与居住区内城市没汁相结合, 共同创造良好的内外部空间景观。
小区内道路的布置做到了方便居民, 同时也尽量使车道与行人分流, 小区车行道沿周边布局, 做到方便的同时, 规划了安静宜人的中心绿化。住宅组团内交通采用人车分流的方式, 机动车从组团的一侧进入, 人流沿集中绿化进入组团。在住宅群体内部与组团集中绿地设计相结合规划步行系统, 使绿化延伸至住宅楼边, 确保了居民步行的趣味性和安全性。
小区内主干道6米宽, 通往各住宅楼的消防车道基础4米宽。为了满足停车位需求又尽可能减少对住宅小区的干扰和景观影响。在组团的集中绿地 (室外活动场地) 下设车库, 小区出入口设计合理, 地下车库出入口临近小区入口, 车辆就近下地下车库, 住宅地下室与车库相连, 住户停车后可直接到达电梯回家。
人行系统在绿地中穿行, 分散到各楼座。周边环行机动车道通过尽端式道路到达各楼座, 并利用不小于15x15m的消防回车场倒出。尽端式道路一般只在搬运家具及消防登高时使用。
三湘四季花城车位按照设计规范要求车位配比是1:0.72, 目前地下停车库按照现状已经完全满足使用要求, 以后地下车位不足部分利用地面车位补充。
6. 绿化与室外环境
整体绿化环境坚持为“一苑一景致, 景景多姿态, 起伏高低成自然, 花木葱茏绿水涧”规划思想, 以不同的元素组合形成不同的表现方式, 通过多级化, 序列化的层次关系处理, 展示“大公园—小花园—私家花园”的联系与递进。
技术上采取了“以水为媒”的构思手段, 将区外自然河道引入园内。首先在小区北段开掘一占地约6600平米的“中央湖”作为主要的水体景观, 其功能是通过大面积的蓄水为整个小区提供足够的水源, 并由此围水造景, 形成浩大的水景阵势, 起到“提纲擎领”作用。随后, 由中央湖向南再开掘一条1000米的河道贯穿小区南北, 两边岸线—路成景, 组成河滨景观道, 成为“—纵”, 再以河道主轴东西延伸出“三横”景观轴线, 将小区各大组团绿化有机地联系在一起, 使所有林木花卉草坪得到充分的滋润, 构筑起生物植物的循环;系统, 保持小区四季葱郁, 绿意清新的生态意蕴。
由“一纵三横”的景观轴线构成了小区核心的环境景观, 各大组团绿化、宅间绿化、中心绿化等都“向心”于主轴绿化, 各呈姿色, 建筑也由此增添光影效果, 形成极富立体感的视觉冲击, 获得心理与感官上的极大满足, 其中商业街“滨水长廊”更是因水而显得格调高雅, 富有情趣, 成为一大景观亮点。
“追求整体表现效果, 呼应周边环境特点, 注重生活细节表达, 保持动线紧密联系”, 让各苑各景不雷同, 大差异, 使整体绿化成型之后成为共融、共通、共享的“大花城”。
小区内的河道是天然河道, 与松江的河道系统连成一体, 具有非常好的水源资源。三湘四季花城在设计初期就将原河道流向进行重新定位。松江区政府也给予我们很大的支持。将河道引入小区, 不仅使小区的自然景观很好, 更达到了节地的目的。
7. 公共建筑与服务设施
小区内部已建成以服务社区居民为主的300米的特色风情商业街, 规划建造的大型商业广场紧连小区东南方3万平方米的市民广场。另规划设有温水游泳池, 网球场, 篮球场, 壁球馆, 棋牌室, 健身房等众多康体娱乐设施。公建区结合市政广场布置, 并与其功能形成一定互补性。商业形式灵活多变, 有小型商铺, 也有可分可合的大型商业中心, 同时考虑售楼处将来亦可作为商业中心的功能使用。会所布置于车行主入口与商业广场之间, 内外兼顾, 交通流线布局功能合理。幼托靠近次要出入口处, 并布置合理规模的会所。此外在小区主入口布置了居委会、业主委员会、青老年活动站及物业管理安保等配套设施, 并按照设计规模及规范布置了变电站, 垃圾压缩生化处理站等配套公建设施。
8. 单体建筑设计
房型设计以人为本, 紧凑合理, 可变性、可用率根据需求作个性化处理, 南北通透、功能分区、动静分离。
在空间布置上, 充分考虑私密性。从入口到次卧, 特别是主卧室, 避闹就静, 将公共空间与居住空间完全分离。主卧室设置转角落地观景窗, 采光充分, 景观优美。在关照私密性的同时, 又考虑到通风流畅, 次卧与书房、客厅与餐厅南北通透, 保持室内空气清新。双阳台, 大客厅宽敞明亮, 以避免因光线不足或没有风景而产生的压抑。
建筑立面极具个性:注重建筑艺术与环境艺术的完美与统一。立面处理上充分尊重丁松江区总体上作为英式风貌区的规划定位, 采用新古典主义建筑风格, 淡雅的色彩, 通透的玻璃, 充满活力与生活气息。将古典的雅致和浪漫, 与现代的简洁和时尚统一在一个平面和空间之中, 协调对应、和谐有序, 体现现代建筑的美学内涵。使住宅充满活力与生活气息。根据日照分析, 小区内每尸都满足规范的日照要求。玉兰苑通过大栋距和错落布置, 最大可能的提高住宅的采光率和良好的视野, 其中几套沿湖布置的住宅, 可以说景观和视野是非常好的。
住宅建筑中, 底层储藏室及顶层大挑空设计, 有效提升了居住功能, 实现建筑的均好性。
9. 住宅全装修设计
玉兰苑住宅总套数845套, 采用选择装修的方式。
玉兰苑全装修房的室内设计中, 均采用了简约主义的设计风格, 整个空间实用、耐看、精致, 并合理提高了空间的利用率, 同时也减少了装饰材料的使用。设计完成后给使用者留下了很大的布置空间, 以展示其个性与品位, 使其从中得到更大的心理愉悦, 体现了设计与使用的良性互动。
以绿色为定语的“绿色设计”, 其核心概念就是符合生态环境良性循环的设计系统, 本案一系列室内设计作为微观的绿色设计之一, 不仅仅是简单的使用绿色环保的材料、还从设计的理念和思想、室内空间与气氛的营造、各种材料的选择及搭配、通风和控温、采光与照明等多方面因素作深入考虑。
在材料的选择上, 遵循了两大原则:一是使用可重复使用、可循环使用、可再生使用的3R材料;二是选用无毒、无害、无污染, 有利于人体健康的材料, 例如:在墙面设计上, 以环保的乳胶漆、墙纸搭配装饰;在地面设计上, 均采用表面硬度高、环保、健康、便于铺设的实木复合地板:而在吊顶设计上, 则采用了纤维石膏板等生态建材, 合理的搭配了装饰材料, 并充分考虑了室内空间的承载量和通风量, 依据绿色、生态、环保、节能的原则, 营造出舒适、生态、文化、艺术的家庭居住环境。
技术经济措施分析
1、节地
充分利用地下空间, 提高土地的利用率。将绝大部分车位置于地下车库, 既节约了土地, 又利于小区人车分流, 提高居民步行的安全性;将住宅地下部分作成储藏室和自行车库, 方便居民的生活;将设备闸房放置于地下, 充分利用地下空间:利用天然河道作为小区的景观河道, 不仅节约了土地, 更增强了小区的景观效果。
2、节能
1) 太阳能与建筑一体化
太阳能光热系统在高层建筑的应用, 充分的发掘建筑维护结构, 利用阳台板放置太阳能集热器, 利用原来放置空调机位的地方考虑放置承压储热水箱, 在建筑设计施工中就合理考虑太阳能系统的位置及管线布置, 做到太阳能与建筑一体化。
与传统太阳能热水系统相比它有五大优点:
(1) 太阳能的集热器与水箱分离,
这样大大降低了太阳能热水器在高层建筑中使用的限制, 使太阳能与建筑容易结合;
(2) 分体式太阳能热水器采用闭式承压水箱, 与传统太阳能热水系统所采用的非承压水箱相比, 系统运行更稳定, 热水出水压力与冷水等压, 水温稳定、便于调节, 不会产生使用当中水温的忽冷忽热问题, 提升使用过程中的舒适度的要求;
(3) 分体式太阳能热水器采用了包含CPC聚光珊等多项技术的中高温太阳能集热器, 在高层住宅有限的阳台集热面积状况下能充分保证热量的采集;
(4) 分体式太阳能热水器采用强制循环的换热方式, 与传统的自然循环的太阳能热水器相比, 即保征了太阳能热水器的分体设置, 更增加了系统的换热效能, 提高换热效率。主要采用太阳能光热系统承担建筑物的生活热水负荷, 此项技术提高了太阳能热水系统中使用效率, 使其高达44.9%, 远远超过普通太阳能系统的10%左右, 节能效果显著, 有助于充分地利用当地可再生资源, 非常具有示范及推广价值;
(5) 与普通的太阳能热水系统相比, 我们在太阳能的应用上充分考虑住户的情况, 增加一套循环泵系统, 用户在使用热水的时候, 只需要按一下延时开关, 过—会打开水龙头就可以使用热水, 真正达到节能、节水。
玉兰苑的装机总量756台, 按每户三口之家使用热水来计算, 年总消耗量1910KWH, 其中太阳能系统提供1470KWH, 节能65%。全年基本可以满足基础能量消耗的需求, 不足部分可以与辅助电加热一起满足能量使用要求。本套太阳能系统使用率较高, 达到45.1%, 使用该太阳能装置, 每年节约电能约1470KWH, 减排二氧化碳374KG, 节能减排效果显著, 充分利用可再生能源。
太阳能光电系统的应用, 采用太阳能光伏照明技术, 以太阳能光电转换提供电能, 供草坪灯进行照明。太阳能LED灯是一种低能耗的照明系统, 所需能量全部由太阳能提供。
2) 电气节能:
(1) 灯具选用贯彻“绿色照明”原则, 选用T-8细管荧光灯、节能灯, 并采用优质电子镇流器;走道、楼梯灯采用声控、光控开关;对户外环境照明可由楼宇设备自动控制系统 (BAS) 实施自动控制, 自动减少下半夜的亮灯数, 在保证安全情况下, 达到节能要求。
(2) 由设备自动化管理系统 (BAS) 实施对工程的给排水、变配电、照明系统、电梯等各类机电设备运行情况的监测和控制, 以实现最优化运行, 达到集中管理、程序控制和节约能源效果。
(3) 玉兰苑采用预装式箱式变压器。
(4) 除住宅内照明外, 其它区域照明采用节能型灯具, 以达到节能效果。
(5) 室外路灯、庭园灯采用节能型灯具, 并采用分段跳跃式集中控制管理。
(6) 装修选用能效等级二级以上的节能型空调
3. 节水
节约水资源和后期管理成本:利用天然河道水, 经过过滤用于灌溉草坪和清洗道路。绿化按照2L/m2/次, 每天按一次考虑, 可以:节省用水56m2/天。
分质供水: 采用饮用与生活用水分质供水两套系统, 饮用水的制作采用先进的反渗透制水工艺, 在纯水供应上采用管道循环供水, 它与桶装纯净水比具有水质稳定、使用方便、物美价廉的优点。处理后的浓缩排出水可以用来作为物业用采用节能型水泵, 以达到节能之目的。
4、节材
玉兰苑住宅装修设计一次到位, 在设计过程就充分考虑用户的需求, 避免二次装修造成的材料浪费。在全装修房的室内设计中, 均采用了简约主义的设计风格, 整个空间实用、耐看、精致, 并合理提高了空间的利用率, 同时也减少了装饰材料的使用。
5、环保
1) 建筑材料采用国家认可的环保型建筑和装饰材料。使用可重复使用、可循环使用、可再生使用的3R材料;选用无毒、无害、无污染, 有利于人体健康的材料。窖井盖采用废弃塑料制品复合材料制作。
2) 小区在垃圾处理站内设垃圾压缩处理设备处理, 及时清运, 垃圾由专门人员定时收集。
太阳能在沧州住宅建筑中的应用 篇8
关键词：太阳能,太阳能热水系统,住宅建筑,高层,一体化设计,应用
随着国民经济的发展, 能源需求日益增加, 开发利用新的可再生能源已成为全世界的必然趋势。在主要的清洁能源风能、现代生物质能和太阳能中, 太阳能的发展前景最为看好。太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生能源, 同时又可以减少环境污染, 将成为未来能源结构中的重要组成部分。近年来, 太阳能技术作为降低建筑能耗的有效手段, 在住宅建筑中得到了广泛使用。
1 太阳能应用技术
太阳能应用技术就是通过光热转换、光电转化技术, 提供热水和照明。太阳能系统可分为太阳能热水系统和太阳能光电系统。
太阳能热水系统是利用太阳能热水系统将太阳能转化为热能, 以供家庭卫生间、厨房等用水。随着人民生活水平的提高, 热水供应在住宅建筑中已不可缺少, 而热水的能耗也越来越大, 利用太阳能提供生活热水成为今后住宅发展和利用的重点。太阳能光电系统则是利用太阳能光电板放置在屋顶、外墙面等将光能转化为电能, 然而这种光电装置造价高、维护成本高, 国内的经济和技术还未达到可以广泛应用的程度, 目前比较成熟地应用于小区景观照明、楼梯走道照明等。
2 沧州市太阳能利用的可行性
我国是一个太阳能资源丰富的国家, 在我国三分之二的地区, 太阳能年辐射量超过60万焦/厘米2, 每年地表吸收的太阳能大约相当于17万亿吨标准煤的热量。按太阳辐射年总量的不同, 我国大致分为四个区:资源丰富带、资源较富带、资源一般带和资源贫乏带。沧州地处河北省东南部, 属于资源较富带, 一年中有270~300天满足利用太阳能的光照条件, 节能效果能达到60%左右, 非常适宜安装太阳能热水系统。
3 我市住宅小区太阳能利用现状
在沧州, 太阳能集热器的安装和使用给人们的生活带来很多方便。除了四个月的采暖期, 太阳能集热器一年大约有8个月以上的时间都能用。但是居住区中太阳能集热器主要靠居民自己安装, 存在以下众多问题:
3.1 零乱安装, 与建筑规划不协调。在沧州, 平房民居、多层住宅基本普及太阳能热水器的使用。在大量住宅建筑的屋顶上, 无序地安装着各种太阳能集热器, 使建筑美观受到严重影响, 见图1。
3.2 集热器在屋面不容易进行有效固定, 存在安全隐患, 设备的安装也会造成屋面防水层的损坏。
3.3 用水浪费。安装太阳能集热器的用户每次用水前都要放掉管路中的存水, 尤其是低层住户, 水从楼顶下来, 半天都放不到热水, 造成浪费。
3.4 集热器水箱由于暴露在空气中, 特别在冬季不仅会有部分热量散失掉, 而且会产生管线结冰, 影响使用。
另外, 新的高层住宅的开发限制太阳能集热器的使用。为了保证小区整体环境的美观, 小区物业做出限制安装太阳能集热器的硬性规定。很多住在高层、小高层的住户只能“望太阳能而兴叹”。
上述问题产生的根本原因在于建筑设计时没有把太阳能热水系统作为建筑的组成部分进行充分考虑, 造成建筑物在土建时没有预留位置和设置适当的预埋件, 使得日后太阳能设备的安装十分困难。由于建筑行业与太阳能行业缺乏相互的配合, 形成了在城市规划管理、住宅小区开发运营、技术操作等多方面的问题, 阻碍了太阳能集热器的推广和应用。
随着土地资源利用率提高, 新住宅楼越建越高, 老式的整体太阳能热水系统已无法适应新的需求, 同时建筑节能标准也在不断提高, 太阳能热水系统在高层中的应用是当前建筑行业必须解决的一个技术难题。
4 太阳能热水系统与建筑一体化设计
太阳能与建筑一体化就是把太阳能的应用纳入总体设计, 把太阳能作为建筑的一部分加以考虑, 包括从策划定位、施工图设计到安装施工、验收评价的整个过程, 涉及建筑、结构、设备等各个专业, 使太阳能热水系统符合住宅工程的设计要求。因此, 应综合考虑住宅类型、平面布局、建筑外观、居民的经济能力、热水用量与使用工况、集热器型式与性能、系统配置、运行方式、安装方法以及维修等因素。
4.1 太阳能热水系统的形式。
根据实际调查, 拥有太阳能热水系统的住宅更具竞争力。开发商根据实际情况可选用以下几种形式的太阳能热水系统:4.1.1分户式太阳能热水系统。分户式系统各户独立运行, 互不干涉, 运行和管理职责非常明确。分户式系统的缺点是多层和高层住宅中, 每户都有两根管道, 每单元户数越多、竖向管线也就越多。4.1.2集中式太阳能热水系统。集中式太阳能热水系统的主要特点是以单元或楼栋为单位, 热水器、储热水箱、辅助加热等三个主要环节都是集中设置的, 相当于一个小型的集中热水系统。但是集中热水系统由于热水需要计量和收取水费, 管理上有一定的难度。在以往的工程实践中, 集中热水系统因为管理上的纠纷较多而使开发商不敢轻易采用。4.1.3半集中式太阳能热水系统。为回避集中式热水系统的热水计量和收取水费的难题, 同时又要解决分户式系统管线密集的问题, 近年来在工程实践中逐渐兴起一种半集中式太阳能热水系统。由于采用分户储热和辅助加热, 每户热水通过设于自家户内的储热换热设备间接换热和辅助加热而来, 从而回避了集中式热水系统的热水计量问题。各户居民只需分摊公共区域的太阳能热水系统的维护管理费用, 运行管理简单方便。同时, 集中集热又解决了分户式系统的管线过多的问题, 只需保证用于进入每户储热换热设备的换热管线和同层循环管线即可, 大大提高了系统的可行性, 相对分户式系统也降低了热水管线成本投入。
4.2 在高层建筑中的安放位置。
太阳能热水系统与建筑一体化设计, 既要考虑到保证太阳能热水器的工作效率, 又要与住宅的结构、使用功能以及美观相协调。由于楼层高, 住户密集, 高层住宅中的太阳能集热器不适合集中安装在楼顶, 常常安装在墙面和阳台。通常选择壁挂式太阳能, 集热器可以与窗或阳台的凹凸处理结合形成竖向的划分, 使整个建筑在垂直方向上形成强烈的韵律感。太阳能热水器的水箱放置于室内, 不破坏立面整体效果。而水路在设计房屋时就跟电路等线路一起设计。壁挂式太阳能集热器像空调一样挂在墙面或阳台上, 成为立面构成的重要因素。为了保证立面效果, 设计单位要与太阳能企业合作, 选用统一尺寸、统一样式的集热器, 统一规划, 合理布置, 使之与建筑物融为一体。日前, 沧州市已采取措施, 要求12层以下新建住宅必须安装太阳能, 同时鼓励高层也安装太阳能热水系统。在推广使用太阳能热水器时, 力争做到安装与建筑设计、施工、验收、使用“四同步”。在沧州的高层住宅小区中, 金鼎领域安装了壁挂式太阳能。具体来说, 就是将集热器倾斜一定角度“嵌在阳台、墙壁等有日照的地方, 水箱则可根据需要, 置于厨房、卫生间等处。从外表看, 集热器与楼房有机结合, 整齐美观。而由于水箱与出水点靠得很近, 在节水的同时, 又大大提高了热水利用率。
太阳能热水系统与建筑一体化安装, 是房地产产业及太阳能产业发展的必然趋势。太阳能与建筑一体化的市场还有很大的发展空间, 在设计、安装、使用等方面还有很多问题需要解决, 相信随着科技的不断发展, 未来的绿色太阳能建筑会更加经济、适用、完美。
参考文献
[1]建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.