居住建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1、<p>　　居住建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析</p><p>　　摘要：城市人口的劇增引起了熱水供應(yīng)的巨大需求，利用太陽(yáng)能這種清潔可再生能源為人們提供生活熱水具有節(jié)能和環(huán)保的雙重意義。本文結(jié)合太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及工程實(shí)例，對(duì)居住建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行探討分析。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；集中熱水系統(tǒng)；選型 </p><p>　　中圖分類

2、號(hào)： TK511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　工程概況 </b></p><p>　　某擬建住宅小區(qū)建設(shè)工程為11層單元式住宅。本工程單體為1梯4戶，11層的單元式住宅。每棟均設(shè)置獨(dú)立的太陽(yáng)能集中熱水系統(tǒng)。熱水用水定額80L/(人.d)，熱水日最高用水量為38.08m3，最大時(shí)用水量為4.76m3/h，冷水計(jì)算溫度ti=15℃，熱水計(jì)算

3、溫度tend=60℃，設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量為210.5KJ/h。 </p><p>　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的確定 </p><p>　　根據(jù)建筑特點(diǎn)，可選的系統(tǒng)為：普通分戶式系統(tǒng)（包括雙管整體式太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）、單管整體式太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）、分戶式系統(tǒng)（分離式強(qiáng)制循環(huán)直接加熱系統(tǒng)、分離式自然循環(huán)間接加熱系統(tǒng)）、半集中式系統(tǒng)（集熱器承壓的單循環(huán)系統(tǒng)、集熱器不承壓的雙循環(huán)系統(tǒng)）、集中式系統(tǒng)（集熱器

4、承壓的直接加熱系統(tǒng)、集熱器不承壓的間接加熱系統(tǒng)、以單元為單位的中央熱水系統(tǒng)）。 </p><p>　　考慮到目前分戶計(jì)量的可行性不高，因此首先排除集中式系統(tǒng)。 </p><p>　　考慮到本工程為11F的情況，采用普通分戶式系統(tǒng)對(duì)下部住戶不適用，排除； </p><p>　　考慮到建筑單體間距較小，日照條件較差(尤其是底層的日照時(shí)間不能滿足規(guī)范要求)，排除分離式自然

5、循環(huán)系統(tǒng)； </p><p>　　如果采用分戶管線的布置方式，需要在樓梯間等公共部位埋設(shè)較多管線（2根/戶）,布置困難，排除分離式強(qiáng)制循環(huán)直接加熱系統(tǒng)及雙管整體式太陽(yáng)能熱水器（系統(tǒng)）；因而可選的系統(tǒng)首選半集中式系統(tǒng)。 </p><p>　　2.1半集中式系統(tǒng)（集中集熱-分戶儲(chǔ)熱-分戶供熱）的系統(tǒng)圖及特點(diǎn) </p><p>　　2.1.1集中-分戶供熱水系統(tǒng)指采用集中

6、的太陽(yáng)能集熱器和分散的貯水箱供給一個(gè)單元或一幢建筑物所需熱水的系統(tǒng)。在分戶集熱供熱和集中集熱供熱的基礎(chǔ)上綜合延伸出來(lái)的一種太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合方式，其特點(diǎn)是以一個(gè)單元為設(shè)計(jì)單位安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，共用集熱器，每個(gè)住戶擁有獨(dú)立的儲(chǔ)熱水箱(如圖所示) </p><p>　　2.1.2產(chǎn)品選型：這種系統(tǒng)目前還沒(méi)有成套產(chǎn)品，主要由集熱器、儲(chǔ)熱水箱和系統(tǒng)控制組成，設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要確定單位太陽(yáng)能集熱面積與熱水量的匹配值。

7、根據(jù)匹配值，可計(jì)算出確定建筑的太陽(yáng)能集熱總面積和每戶安裝的儲(chǔ)熱水箱容量，可進(jìn)一步設(shè)計(jì)安裝太陽(yáng)能集熱器的建筑面積和放置儲(chǔ)熱水箱位置。儲(chǔ)熱水箱可在室內(nèi)或統(tǒng)一放置在屋頂，然后考慮集熱器與儲(chǔ)熱水箱的連接管路，該系統(tǒng)的太陽(yáng)能集熱運(yùn)行方式一般使用強(qiáng)制循環(huán)，因此，還要設(shè)計(jì)循環(huán)泵使用的電源。 </p><p>　　2.1.3 管路設(shè)計(jì)：管路要根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)比，集熱器與儲(chǔ)熱水箱的連接可使用并聯(lián)與串聯(lián)的方式，需要考慮管路保溫和熱水

8、計(jì)量問(wèn)題。 </p><p>　　2.1.4輔助能源：如果儲(chǔ)熱水箱配備由內(nèi)置電輔助加熱裝置，考慮匹配電源設(shè)計(jì)；否則，需要考慮太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與室內(nèi)燃?xì)饣螂姛崴鞯你暯訂?wèn)題。 </p><p>　　2.1.5適用建筑：該系統(tǒng)一般適合設(shè)計(jì)安裝低層、多層和具備條件的高層住宅建筑。 </p><p>　　2.1.6系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低廉，計(jì)費(fèi)方便。本系統(tǒng)采用集中分散式的供熱方式。

9、太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱量是通過(guò)換熱的方式給用戶提供熱量，因系統(tǒng)僅通過(guò)熱媒換熱向住戶提供熱量，故無(wú)需計(jì)量收費(fèi)，用戶僅需支付水泵電費(fèi)及系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用，運(yùn)行費(fèi)用低廉，易于承受；均好性，在城市建設(shè)用地緊張、建筑物間相互遮擋不可避免，以及建筑本身體型多樣所帶來(lái)的房間日照條件不均的情況下，可以最大限度的實(shí)現(xiàn)均好性，即使是住在底層的住戶也能享受到從樓頂采集的太陽(yáng)能所帶來(lái)的便利和實(shí)惠；安全性。本系統(tǒng)集熱器采用真空管式，保溫性能好、抗沖擊、不爆裂，且安置在樓頂，沒(méi)

10、有墜落隱患，局部損壞不影響系統(tǒng)整體運(yùn)行；管理方便有效。本系統(tǒng)集熱器及循環(huán)控制設(shè)備均設(shè)于公共空間，便于物業(yè)統(tǒng)一管理，統(tǒng)一維護(hù)，能夠更有效的保證系統(tǒng)長(zhǎng)期正常運(yùn)行，在設(shè)備使用年限內(nèi)持續(xù)發(fā)揮效力，避免了用戶因維護(hù)成本高而放棄使用所造成的投資浪費(fèi)。建筑主體設(shè)計(jì)影響較小：本系統(tǒng)集熱器集中設(shè)于屋頂采光最好的位置，與各戶實(shí)際日照條件無(wú)直接關(guān)系，亦不需要每戶均設(shè)南向陽(yáng)臺(tái)，因而建筑平面布局可以相對(duì)靈活。除屋面荷載有所增加外，其余空間均無(wú)需考慮增加承重、防水

11、、排水、保溫等設(shè)計(jì)內(nèi)容。不多占用室內(nèi)空間，也可少</p><p>　　2.1.7系統(tǒng)缺點(diǎn)：由于是間接換熱系統(tǒng)，熱損失較大；同時(shí)控制較之前兩種系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，檢修點(diǎn)較多。 </p><p><b>　　3、系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì) </b></p><p><b>　　3.1設(shè)計(jì)參數(shù) </b></p><p>　　

12、a.熱水設(shè)計(jì)參數(shù)：最高日熱水用水定額為q r=80L/人·日，平均日熱水用水定額(取最高日熱水用水定額的50%)為40L/人·日，設(shè)計(jì)熱水溫度為Tend =60℃， </p><p>　　b.常規(guī)能源費(fèi)用：電費(fèi)按照0.53元/度； </p><p>　　c.太陽(yáng)能集熱器性能參數(shù)：U型真空管集熱器，集熱器模塊規(guī)格為1100（南北向）mm×2000（東西向）mm；

13、 </p><p><b>　　d. </b></p><p><b>　　其中,,,。 </b></p><p>　　代入計(jì)算得：（直接加熱系統(tǒng)），（間接加熱系統(tǒng)），即實(shí)際設(shè)計(jì)面積（間接加熱系統(tǒng)）。 </p><p>　　3.2集熱器與建筑屋面的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) </p><p&g

14、t;　　a.應(yīng)保證放置在平屋面上太陽(yáng)能集熱器的日照時(shí)數(shù)，互不遮擋，有足夠間距(包括安裝維護(hù)的操作距離)，排列整齊有序； </p><p>　　b.太陽(yáng)能集熱器在平屋面上安裝需通過(guò)支架或基座固定在屋面上，建筑設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮設(shè)置在屋面上太陽(yáng)能集熱器(包括基座、支架)的荷載(應(yīng)根據(jù)廠家具體資料定，在缺乏相關(guān)資料的情況下可按滿水荷載為0.5kN/m2設(shè)計(jì)考慮)，計(jì)算設(shè)計(jì)適配的屋頂預(yù)埋件，使集熱器與建筑錨固牢固，在風(fēng)荷載，

15、雪荷載等自然因素影響下不破壞； </p><p>　　c.固定太陽(yáng)能集熱器的預(yù)埋件(基座或金屬構(gòu)件)應(yīng)與建筑結(jié)構(gòu)層相連，防水層需包到基座是上部，地腳螺栓周圍要加密封處理； </p><p>　　d.平屋面上設(shè)置太陽(yáng)能集熱器，屋頂應(yīng)設(shè)有屋面上人孔，用做安裝檢修出入口，太陽(yáng)能集熱器周圍和檢修通道，以及屋面上人孔與太陽(yáng)集熱氣之間的人行通道應(yīng)鋪設(shè)剛性保護(hù)層，可鋪設(shè)水泥磚等用來(lái)保護(hù)屋面的防水層； &

16、lt;/p><p>　　e.管線需穿過(guò)屋面時(shí)，應(yīng)預(yù)埋相應(yīng)的防水套管，對(duì)其做防水構(gòu)造處理，并在屋面防水層施工前埋設(shè)安裝完畢。避免在已做好防水保溫是屋面上鑿孔打洞。 </p><p>　　f.對(duì)于水平放置的真空管式太陽(yáng)能集熱器，真空管排列宜考慮橫向(東西向)放置，以減少太陽(yáng)入射角的不利影響；對(duì)于傾斜放置(例如傾角為30°左右時(shí))的真空管式太陽(yáng)能集熱器，真空管排列宜考慮豎向(南北向)放置，

17、以減少太陽(yáng)方位角的不利影響； </p><p><b>　　4、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析 </b></p><p>　　小高層建筑太陽(yáng)熱水系統(tǒng)評(píng)估表 </p><p>　　(簡(jiǎn)接系統(tǒng)考慮0.85的熱效率) </p><p><b>　　5、結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　太陽(yáng)能熱水