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高層住宅太陽能熱水系統的設計分析


為了節能減排及建筑節能,許多新建建筑考慮采用太陽能熱水器來提供生活熱水,同時隨著城市快速發展,建筑用地資源越來越稀少,許多房地產開發商早已經開始建設小高層及高層住宅小區,提高土地利用率,于是小高層住宅如雨后春筍般出現在各個大中城市角落。對于小高層住宅來說,采用太陽能熱水系統解決生活熱水問題是值得大家討論的問題。小高層住宅成功設計安裝太陽能熱水系統的案例少之又少,本項目是太陽能熱水系統在小高層住宅成功應用的典范。



采用太陽能熱水系統需要考慮的幾個問題

1、在選擇不同的太陽能熱水系統方案時,應優先選擇系統運行可靠,管理方便,便于攤銷輔助能源費用、冷熱水費用和運行費用成本等,達到管理簡單方便,容易被住戶接受,不產生物業與住戶的矛盾等。

2、應考慮如何解決住在低層用戶使用太陽能熱水的問題。

3、太陽能系統設計時,應考慮到陰雨天氣時太陽能產熱水不足的問題。為確保熱水供應的可靠性,系統設計應配置輔助加熱系統,以確保用戶全天24小時或定時供應熱水。

4、系統應達到優先利用太陽能源加熱熱水,當太陽能不足時,再讓輔助能源補充加熱。實現充分利用太陽能源,降低輔助加熱能源的費用的目的。

5、太陽能熱水系統應合理、可靠、先進;太陽能及輔助加熱系統運行應實現全自動化、智能化;在保證工程質量和效果的前提下,盡可能降低工程造價,提高系統的性價比。

6、太陽能熱水系統的布局與擺放應與周圍的建筑物相協調,日常使用維護檢修應方便。

7、太陽能熱水系統設計應與建筑工程設計同步進行,前期為安裝太陽能熱水系統預留管線、預埋件等應到位,以方便后期太陽能熱水系統安裝。

太陽能熱水系統解決方案選擇

在小高層住宅設計安裝太陽能熱水系統,主要有以下四種解決方案可供選擇。下面對這些解決方案的優缺點分別加以分析,然后作出最佳選擇。

解決方案一

在樓頂每戶安裝一臺家用太陽能熱水器(家用單臺系統),優點是各住戶的太陽能相互獨立,互不影響;運行過程中,不存在收費管理問題;系統投資最低,運行較穩定,技術成熟;安裝簡單方便。缺點是低層住戶的太陽能,使用時受到水壓的影響,使用不便,甚至無法使用;各戶的太陽能都是一個獨立的系統,無論哪家的太陽能有問題,都要上樓頂維修,因此上樓維修的頻率最高,不便于樓頂管理和維護;擺放不方便,不易與建筑物相協調,影響觀瞻;各戶上下兩根管道,過多的管道敷設空間受限;不能實現熱水資源共享,熱水資源存在"旱澇不均"的問題。

解決方案二

系統投資較高,運行較穩定,技術成熟。缺點是集熱單元安裝需安全、牢靠,否則易存在安全隱患;采用自然循環效果不理想,采用水泵強制循環,費電,水泵存在噪音,增加控制功能。應綜合考慮各戶集熱單元安裝位置,否則會破壞建筑立面美觀。受傾角影響,陽臺型采光效率低,成本高。集熱單元若出問題維修可能不方便,因此需采用高檔產品。不能實現熱水資源共享,熱水資源存在"旱澇不均"的問題。

安裝一套分體式太陽能熱水系統,集熱單元安裝在陽臺或南墻面上,儲熱水箱放置在室內(分戶集熱分戶儲水系統)。優點是住戶的太陽能相互獨立,互不影響;運行過程中,不存在收費管理問題;各戶水箱可放置在室內方便的地方,如地下室、設備間、衛生間、廚房、陽臺、閣樓等位置。

解決方案三

在樓頂安裝一個集中儲水的太陽能熱水系統,通過管道供熱水至每家每戶(集中集熱集中儲水系統)。優點是可以實現熱水資源共享,不受樓層高低限制;便于根據建筑情況靈活布局,可以實現與建筑物相協調;只有一個系統,運行可靠,上樓維修率低,樓面太陽能可由物業負責維護管理;系統投資較低,運行較穩定,運行成本低,技術成熟。缺點是輔助能源用量受天氣陰晴影響,不便于核算運行成本和費用;運行過程中,熱水需要收費;收費標準制定不當,易造成物業和住戶的矛盾。需要在樓頂放置一個大儲熱水箱,建筑設計需考慮樓頂承重問題。

解決方案四

樓頂安裝集中集熱的太陽能集熱系統,通過管道將熱能送至各戶,并給安裝在各戶家里的儲熱水箱加熱(即集中集熱分戶儲熱系統)。優點是各住戶使用自家水箱里的熱水和輔助能源,不存在收費問題;不受樓層高低限制,并可以實現太陽能熱能資源共享;運行過程中,不存在收費管理問題;只有一個系統,運行可靠,上樓維修率低,樓面太陽能可由物業負責維護管理;可以根據樓面建筑情況靈活布局,最容易實現與建筑物相協調;集熱系統集中放置在屋面位置,各戶貯水箱放置在各戶室內方便的位置。缺點是為方便使用和安全可靠,應采用承壓型儲熱水箱,并帶有電加熱功能。因此水箱成本高,從而造成系統成本較高。為避免各住戶由于貯水箱溫度不同,熱量互混現象,電氣控制系統應特殊設計。

第四種解決方案雖然造價較高,但優點突出,不須考慮水箱承重、電輔加熱預留、線路預留、供熱水循環、熱水計費等問題,是將來小高層住宅統一安裝太陽能熱水器的發展方向。因此小高層住宅采用太陽能熱水系統應按解決方案四進行設計,如果房地產開發商受投資限制,可以采用以下方法解決。該解決方法,可以使房產開發商對太陽能的投資低于其他幾種方案。

1、太陽能集中集熱和通到各住戶的管路部分由開發商出資,產權歸開發商所有,供住戶免費使用。

2、各住戶有免費使用太陽能熱源的權力,但用戶如愿意使用太陽能,儲熱水箱由各戶出資購買。

以下是為某房地產開發公司杭州某住宅小區設計安裝的集中集熱分戶儲水太陽能熱水系統為例詳細介紹該系統設計實施要點。

工程概況

本工程位于杭州市留下鎮,杭州的地理位置為:緯度30°14′,經度120°10′,高度41.7m,該住宅小區為由4棟11層板式小高層德式風格住宅組成。用戶要求根據用戶提供的建筑圖紙設計太陽能熱水系統,方案為太陽能熱水系統基本形式按集中-分散式太陽能熱水系統設計;獨立的分戶式太陽能熱水系統;用戶認為適合本小區的其他方案。

其中集中集熱模塊采用平板集熱器,集熱系統采用承壓系統,內充介質防凍液,防結垢,防凍、耐腐蝕,提高系統使用壽命。

根據用戶提供的建筑圖紙,認為該小區適合采用方案(1),但考慮到系統穩定性及可靠性及與建筑結合美觀程度等因素,本次設計根據方案(1)進行設計,同時進一步完善系統方案。

太陽能集熱系統放置在屋頂,太陽能為間接式供水系統。每戶一個儲熱水箱放置在戶內,太陽能通過每戶住宅儲熱水箱內的換熱器為用戶制備熱水,本系統全天24小時供應熱水;電加熱作為輔助能源,太陽能集熱器統一安裝在屋面上。

集熱系統設計

目前,國內使用的太陽能集熱器主要有平板集熱器、真空管集熱器、熱管集熱器。但是平板集熱器、真空管集熱器、熱管集熱器各有優缺點,由于該小高層屋面為坡屋面,為了實現與建筑一體化,該小高層住宅小區設計采用平板集熱器。按每平方米集熱器的流量為0.015kg/(m2·s)計算,集熱系統的流量為2700L/h,此流量即為集熱系統的流量。該系統經過一年多時間的運行,系統穩定可靠,獲得了該房地產開發商及用戶的肯定,集中集熱分戶儲水太陽能熱水系統是太陽能熱水系統在高層住宅應用中的發展方向。在此拋磚引玉,與大家共同探討適合小高層住宅的太陽能熱水系統。

平板太陽能專業制造商 | 太陽能熱利綜合服務商|18188835196|王女士

專業研究、設計、生產各種太陽能平板集熱器(銅鋁復合平板集熱器、陽臺壁掛太陽能熱水器、藍膜平板太陽能集熱器、黑鉻平板太陽能集熱器、各式平板太陽能熱水器和熱水器
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