太陽(yáng)能熱水系統與建筑設計安裝探討論文
摘要：作者根據太陽(yáng)能熱水系統長(cháng)期運行的實(shí)際經(jīng)驗，對于新建工程的太陽(yáng)能熱水系統在建筑設計和建筑施工過(guò)程中需要注意的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了探討，為太陽(yáng)能熱水系統與土建專(zhuān)業(yè)之間的統籌設計、安裝預留提出了建議。
關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能熱水系統；土建設計；安裝預留
太陽(yáng)能熱水系統可以充分利用太陽(yáng)能源加熱熱水，達到實(shí)現減少常規能源使用量的目的，因而具有節約能源和潔凈環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。目前已成為高校節能減排的主要措施之一而大力推廣。目前高校太陽(yáng)能熱水系統的應用主要是在既有建筑和新建建筑這兩類(lèi)建筑上使用。近幾年，隨著(zhù)國家綠色建筑標準的制訂和頒布，高校新建工程也要求同步實(shí)施，符合標準的新建工程基本上都需設置太陽(yáng)能熱水系統，因此在工程設計及工程施工階段能否為太陽(yáng)能熱水系統做好前期預留是保證太陽(yáng)能熱水系統順利實(shí)施和正常運行的前提之一。根據筆者了解，目前高校新建工程太陽(yáng)能熱水系統的安裝預留尚存在不少問(wèn)題，從而為后期太陽(yáng)能系統的設計安裝帶來(lái)很多不便。筆者所了解的很多已安裝并且已運行多年太陽(yáng)能熱水系統都存在上述這些問(wèn)題，本文根據這些已經(jīng)投入使用的太陽(yáng)能熱水系統的運行情況，對工程在設計和施工階段，太陽(yáng)能熱水系統和建筑設計的配合以及太陽(yáng)能熱水系統的安裝預留應注意的幾個(gè)問(wèn)題進(jìn)行反思和探討。
1樓頂南立面高出樓頂的建筑裝飾造型高度應合適
由于建筑造型的需要，一些建筑南立面往往需要設計和搭建裝飾造型。有些建筑造型往往高出屋面3米以上。如果在屋面安裝太陽(yáng)能系統，這將會(huì )為后期太陽(yáng)能系統的設計安裝帶來(lái)不便。對于太陽(yáng)能熱水系統來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能集熱裝置是獲取太陽(yáng)能源的關(guān)鍵。在每天有太陽(yáng)光照的時(shí)間里，太陽(yáng)能集熱部件的采光部分必須被太陽(yáng)光照射到，才能獲得更多的太陽(yáng)能。因此太陽(yáng)能集熱部件應盡量擺放在全天不遮光的位置，這也是太陽(yáng)能集熱部件一般都放在屋面的原因。太陽(yáng)能集熱部件的自重通常不會(huì )超過(guò)30kg/m2，因此一般上人屋面，都可以擺放太陽(yáng)能集熱部件。但對于土建設計和施工人員來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能被遮光的問(wèn)題則往往意識不到，這就為后期太陽(yáng)能系統的設計施工帶來(lái)一些問(wèn)題。比如有些時(shí)候，為了保證太陽(yáng)能的采光效果，必須架高太陽(yáng)能集熱裝置支架，才能確保全天的太陽(yáng)能采光效果，而這樣的結果會(huì )造成太陽(yáng)能支架成本的顯著(zhù)增加。從上面的分析可以知道，對于需要在樓頂安裝太陽(yáng)能系統的新建工程，其建筑南立面屋頂的建筑造型如有可能宜盡量低，以不超過(guò)屋面1.5m為宜。
2屋面設備間等類(lèi)似建筑應盡可能布置在屋面的北側
高校太陽(yáng)能熱水系統往往存在用水人數多，需要的太陽(yáng)能集熱面積大，而能夠擺放太陽(yáng)能集熱裝置的場(chǎng)地又非常有限，因此多數情況下都需要在建筑屋面盡可能多地擺放太陽(yáng)能集熱器。而建筑屋面往往需要設置樓梯間、設備間、電梯間等建筑，這些建筑布局的位置對太陽(yáng)能集熱裝置的擺放也有較大影響。如果屋面建筑設計在南側，那么當太陽(yáng)光照時(shí)，這些建筑就會(huì )在其北面形成陰影。如果把太陽(yáng)能集熱裝置放置在這些建筑的北側，就會(huì )導致遮光；如果屋面建筑設計在北側，那么把太陽(yáng)能集熱裝置放置在這些建筑的南側，則不會(huì )造成遮光和陰影，屋面這部分場(chǎng)地就可以最大限度地用來(lái)擺放太陽(yáng)能集熱裝置和設備，從而能夠獲得更多的太陽(yáng)能采光面積。由此看出，屋面設備間等類(lèi)似建筑應盡可能設計在屋面的北側，以便可以擺放更多的太陽(yáng)能集熱裝置和設備，提供更大的太陽(yáng)能采光面積。
3建筑設計時(shí)應考慮太陽(yáng)能儲熱水箱間的通風(fēng)問(wèn)題
為了減少儲熱水箱散熱，保護儲熱水箱設備，需要為太陽(yáng)能儲熱水箱設計建造一個(gè)水箱間。設計水箱間時(shí)，應注意太陽(yáng)能儲熱水箱間的通風(fēng)問(wèn)題。筆者根據真空管太陽(yáng)能熱水系統多年運行的情況發(fā)現，在高校寒暑假期間，太陽(yáng)能熱水系統經(jīng)常存在太陽(yáng)能設備提供的能量過(guò)剩，導致儲熱水箱溫度過(guò)高的問(wèn)題。開(kāi)式儲熱水箱的熱水被太陽(yáng)能集熱裝置持續加熱，溫度不斷升高，直到沸騰，使得水蒸汽彌漫整個(gè)水箱間。如果水箱間沒(méi)有考慮通風(fēng)設計，水箱間里的水蒸汽不能及時(shí)排出，長(cháng)年累月，水箱間安裝的設備就會(huì )因潮濕而逐漸被腐蝕，甚至造成電氣線(xiàn)路漏電，導致太陽(yáng)能熱水系統不能正常運行。而在設計并開(kāi)設了通風(fēng)設施的水箱間，則基本不會(huì )產(chǎn)生這類(lèi)問(wèn)題或大大延遲這類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。因此，在進(jìn)行太陽(yáng)能儲熱水箱間建筑設計時(shí)不能忽視水箱間的通風(fēng)問(wèn)題，并應做好通風(fēng)設施的預留。
4對于采用太陽(yáng)能熱水系統的建筑，室內熱水供水管路管材的工作耐溫應達到90℃以上
對于有常規能源設備的生活熱水系統，生活熱水的溫度范圍比較容易控制。國家相關(guān)規范規定的生活熱水溫度一般不大于65℃。因此，工作耐溫70℃的PPR熱水管材是可以采用的。該種管材施工維護方便，價(jià)格適中，因此被廣泛應用于建筑生活熱水的設計和施工中。對于太陽(yáng)能熱水系統，由于太陽(yáng)能集熱裝置每天提供的有效能量與天氣陰晴直接相關(guān)，加之高校放假期間熱水用量顯著(zhù)減少，特別在暑期，太陽(yáng)能裝置每天提供的熱水嚴重過(guò)剩，導致太陽(yáng)能加熱的水溫常常達到90℃以上，甚至沸騰。因此，太陽(yáng)能熱水系統供水管材的工作耐溫必須達到90℃以上。如果仍采用PPR管材供應熱水，終會(huì )造成PPR管材受熱變形、脫開(kāi)，系統管路無(wú)法正常輸送的問(wèn)題。
綜上所述，太陽(yáng)能熱水系統設計的供水管材，其工作耐溫必須要達到90℃以上。
作者:葉麗影 單位:中國人民大學(xué)
參考文獻
[1]王崇杰,薛一冰.太陽(yáng)能建筑設計.中國建筑工業(yè)出版社.
[2]袁家普.太陽(yáng)能熱水系統手冊.化學(xué)工業(yè)出版社.收稿日期：2017-03-23
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