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阳台壁挂式太阳能热水器与建筑一体化应用

来源:2018-1-24 10:06:00点击:

  一、太阳能与建筑一体化的概念

    我省具备太阳能热水器系统应用的良好自然条件和产业优势,太阳能热水系统技术成熟、经济性好,与建筑一体化设计、不破坏城市景观,统一安装可以满足城市规划要求。经过一体化设计和统一安装的太阳能热水系统,在外观上可达到和谐统一,特别是在集合住宅这类多用户使用的建筑中,易于形成良好的建筑艺术形象。

    太阳能热水器与建筑一体化概括起来讲,就是将太阳能热水器与建筑充分结合并实现整体外观的和谐统一,使太阳能与建筑一体化>太阳能+建筑。具体来讲包括下面几个优点:

    1.建筑的使用功能与太阳能热水器的利用有机的结合在一起,形成多功能的建筑构件,巧妙高效的利用空间,使建筑可利用太阳能的部分——向阳面或屋顶得以充分利用;

    2.同步规划设计,同步施工安装,节省太阳热水系统的安装成本和建筑成本,一次安装到位,避免后期施工对用户生活造成的不便以及对建筑以有结构的损害;

    3.综合使用材料,降低了总造价,减轻建筑荷载;

    4.综合考虑建筑结构和太阳能设备协调和谐,构造合理,使太阳热水系统和建筑融合为一体,不影响建筑的外观;

    5.如果采用集中式系统,还有利于平衡负荷和提高设备的利用效率;

    6.太阳的利用与建筑相互促进、共同发展,使其节省能源,为民众受益。

    二、太阳能建筑一体化的结合形式

    1)阳台构架式

    所谓阳台构架式是指集热器安装在建筑南向阳台的做法。在住宅设计时,阳台不仅是一个重要的功能场所,而且是影响建筑外立面造型极为重要的因素。因而如何让阳台与热水器结合后成为一种景观,也是住宅设计寻求变化的重点处理部位。

    2)遮阳板上设置太阳能集热器

    将太阳集热器与门窗上的遮阳蓬相结合的这种形式的特征在于将集热器安装在窗口上方的遮阳托架上,水箱则设在上层窗坎墙处,为用户提供热水的同时起到遮阳作用,有效地利用了空间。需要注意的则是要确保安装牢固,以免集热器落下伤人。而由于集热器多是玻璃材质,要考虑在集热器上方加适当的保护措施防止重物砸坏集热器。

    阳台壁挂太阳能热水器解决了太阳能与建筑一体化的几个难题:

    (1)通过技术改进实现集热工能升级,解决了热水器安装朝向问题。

    (2)实现了水箱与集热器分离,解决了安装位置的局限,可在阳台上、墙壁上随意安装,解决了高层无法安装的问题。

    (3)集热面积和水箱的容积都可以根据住户阳台的不同位置设计组装,能够满足各种用户的需求。

    (4)安装后可以不破坏房屋美观,而且能够美化建筑的外观,与城市景观融为一体。

    三、阳台壁挂式太阳能工程设计

    在太阳能热水系统设计过程中,我们贯穿着如下理念:

    1)保证每日白天集热板光照情况下,水温达到45~55℃,使用时打开笼头就有热水;

    最大限度利用太阳能(节能环保),最低限度地使用常规能源(电辅助);

    保证集热板与循环管在冬季光照情况下正常运转,本地最低气候时不冻坏;

    4)温差自动运行,不设机械循环,减少材料及运转费用,少维护、寿命长、安全可靠;

    5)安装于窗台下侧栏板部,便于进行擦洗和维护。与建筑物结合,整体效果协调、美观。

    6)水箱内配置水电隔离电热管,阳光不足时即辅助工作可达到全年全天候使用。给水管采用顶水式,出水管可随意安装于淋浴间、厨房及其他需用热水位置。使用时,打开给水阀门,出水位置马上就可用上热水。

    7)水箱安装于窗台内侧墙体,让循环管尽量缩短,减少循环阻力。循环系统管路必须全部使用耐热型管材,能承受0.6PMa工作运转。管线采取保温措施而减少热损。

    按其阳台位置及集热板参数确定分体系统集热器面积与水箱容量系统设计:

    AIN=Ac(1+FRUL.Ac)/UHX.AHXAc=[QwCw(t2-t1)f]/[Jtηcd(1-ηL)]

    式中:Ac直接系统集热器总面积,m2;Qw:日均用水量;80L

    Cw:水的定压比热容,4.18kJ/kg℃;

    tend:储水箱内水的终止温度;

    ti:水的初始温度;

    f:太阳能保证率,取50%;

    Jt:当地春分或秋分所在地集热器受热面积平均太阳辐照量,kJ/㎡;

    :集热器年平均集热效率,取40~45%;

    ηL:管道及储水箱热损失率0.20~0.25;

    Ain:分体系统集热器总面积;

    FRUL:集热器总热损系数,W/(㎡.℃);

    平板型集热器:FRUL宜取4~6W/(㎡.℃);

    UHX:换热器传热面积;

    AHX:换热器换热面积;

    经计算每户集热面积AHX=1.8㎡

    对于太阳能热水系统选择的最佳集热板倾角为45°。但在设计过程中,建筑的立面设计要满足此要求有一定的困难,所以通常实际集热器的倾角并非45°。得到不同倾角下的太阳能得热量数据。

    太阳能集热器不同倾角度集热效率的比较

    可见集热板的倾角越大,对利用太阳能越有利。当集热器放在特殊位置上时,其倾角决定于具体安装条件。(现按建筑实况采用52℃)

  针对现有房屋造型,集热板与阳台下侧受其窗台位置尺寸限制,倾角按52°设计,集热板定型尺寸2.76M×0.65M,考虑二次换热耗能,集热板面积为1.8㎡,热水箱配置为80/KG,即按每平方米45KG配比,保证最低效率产水温度,即6小时阳光辐照量,春秋季节水温可达>45°洗浴水温。

    分离式太阳热水系统安装方便灵活,由于集热器与水箱之间管路距离较大等原因,引起有用热量的损失,其日有用得热量要小于同规格式热水器。

    低热损集热器2.上循环管3集热板4.超导介质5.下循环管6.进冷水管

    7.水电隔离电热炉8.出热水管9.储水箱10.换热夹套11.整体保温层

    热水器水箱安装于阳台内侧,最大缩短管线热损,充分利用热虹吸自然循环、全自动,无须机电动力而节约成本。

    阳台壁挂平板太阳能热水器采用二次换热功能,由于集热器循环工质采用了防腐、防锈的防冻液,这样即可防冻又提高了集热器的使用寿命。该产品选用了热水器内胆第三代产品搪瓷内胆,它在加厚钢瓶内胆进行搪瓷,搪瓷材料配以无缝焊接技术可以承受较大范围内温度变化,它在物理特点上抗压、抗张、有弹性、电绝缘、无污染。化学特性上耐酸、耐碱、耐高温、耐水蒸汽,各种离子均不能渗透其表面可以有效的保证水质不受污染。水箱采用承压式制作,给水管采用顶水式。使用时打开冷水即可用上热水。

    四、结论

    根据江苏省建设厅苏建科〔2007〕361号文件,为推动太阳能热水系统在我省房屋建筑中的规模化应用,加强房屋建设中应用太阳能热水系统的管理,自2008年1月1日起,我省城镇区域内新建12层及以下住宅和新建、改建和扩建的宾馆、酒店、商住楼等有热水需求的公共建筑,已开始实施统一设计和安装太阳能热水系统。

    阳台壁挂式太阳能热水器是分体式太阳能热水器中最成熟最适用的一种产品。它的最大优势是大大拓宽了太阳能热水器使用条件,使得非顶层用户也可以安装使用,而且与建筑景观融为一体,更加适合在大中城市高层建筑太阳能的推广运用。

  文章来源:阳台壁挂太阳能热水器 T8435636548 www.zkyptyn.com
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