太阳能住宅范文（精选9篇）
太阳能住宅 第1篇
德国在建筑节能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取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者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。
关于零能耗太阳能住宅优化设计论文 第2篇
1.1研究对象
该零能耗太阳能住宅位于天津市天津大学26号教学楼旁，北纬39.1°，东经117.2°，海拔5m。运用Airpark2.1模拟软件模拟参赛建筑室内通风工况，作为建筑设计前期的室内风量预测，优化设计方案。首先建立住宅物理模型和数学模型，然后划分网格和求解。建筑布局：建筑风格以“徽派民居”为原型，空间布局吸取中国传统的“庭院”布局，既可作为整个空间布局的视觉中心，又可成为建筑空间的“环境调节区”，同时解决建筑的采光、通风问题。建筑空间布局围绕中庭南向依次布置餐厅、客厅、书房、卧室，在北向布置卫生间、厨房，成为“温度阻尼区”。住宅采用木结构体系，墙体采用欧松板和聚苯乙烯复合的SIP结构板。室内家用电器齐全，根据生活需求配置相应的工作任务来考核室内的物理环境控制情况，为住宅的平面图。
该零能耗住宅建筑面积为74m2。建筑北侧卫生间窗户为1.2m×0.35m，厨房窗户为1.35m×0.6m；建筑南侧书房的有效通风面积为0.8m×0.8m，餐厅窗户为1.4m×1.2m，所有侧窗距地板高度均为0.9m；在中庭上空安装了3扇1.4m×1m的天窗，天窗距室内地面高度为2.5m。住宅为3口之家使用，室内家电齐全：1台笔记本电脑、1台电视、烤箱、电磁炉、冰箱、5盏荧光灯等。数值模拟方法分别对人坐、站立、行走高度的风环境进行模拟，使室内空间具有良好的通风组织。根据零能耗太阳能住宅原型的自然通风特性和内部布局，进行大气边界条件的设置并建立室内不同工况的自然通风模型，再选用k-ε两方程湍流模型进行模拟求解。室外送风口送风风速为5.5m/s，送风温度为20℃，送风湿度为30%，相对湿度为40%。根据居住设计要求，室内四季恒温24℃±1℃，并且始终保持40%~55%的湿度，室内空气悬浮颗粒物、CO2浓度等均有严格的指标控制。本课题研究的是住宅室内自然通风，选择标准k-ε湍流模型。动量松弛因子和压力松弛因子取值分别为0.7和0.3。
1.2网格划分
网格的划分质量决定计算结果的精度和运算时间。网格单元最大X、Y、Z尺寸为该空间相应方向尺寸的1/25，Airpak2.1软件自动生成模型中各个区域的网格，调整网格的疏密和网格质量，网格数48175，检查最小网格单元容积，网格质量划分良好。根据运行求解，迭代次数适中，计算收敛良好。
1.3模拟方法模拟条件
送风风速为5.5m/s，室外空气温度为30℃，笔记本电脑开启，1人坐在电脑桌前，室内共3人活动。室内冰箱、电脑热源开启。室内风压、热压共同作用的自然通风常出现温度分层，模拟取X=4.8m、Y=2.5m、Z=2.8m处的测试断面，测点选取离地板高度H=0.8m、H=2m的位置，这些测点能较全面反映该住宅内的温度场和速度场分布情况。
2模拟结果分析
建筑室内送风口的形式、数量和位置、排（回）风口位置、送风参数（送风温度、送风口风速）、风口尺寸等均会影响气流流动模式，通过不同工况的模拟，预测流场来指导设计和探讨紊流模型的准确性。由于自然通风气流运动具有不可控制性，模拟计算均是在特定的通风模式下进行稳态模拟。比较建筑有无天窗对室内温度场和速度场的影响分布为了验证设计方案的合理性，运用Airpark2.1模拟软件对有无天窗2种工况的室内通风情况进行比较，以期将室内的平均温度控制在热舒适度范围内，3结语
(1)通过简化室内自然通风模型
应用Airpak2.1软件对零能耗太阳能住宅原型室内气流组织进行数值模拟研究，速度矢量图、PMV云图可以有效预测室内的风环境，通过对建筑有无天窗、窗户开启方式和位置进行设计，从而优化室内气流组织，提高人体热舒适性。
(2)自然通风物理模型的模拟结果
太阳能住宅 第3篇
关键词 太阳能供热；太阳能蓄热；空气源热泵
中图分类号：TU18；TU833 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）18--02
我国幅员辽阔，太阳能资源极为丰富。尤其是位于北纬30～40°的寒冷地区，更是拥有相当丰富的太阳能资源，具备推广利用太阳能供热技术的自然优势。我国寒冷地区冬季室内温度普遍较低，夜间更会低至0 ℃以下，为法定供暖地区。但是农村地区居住分散，多为单户式住宅，难以集中供暖。加之农村供暖设备简陋落后，供热效率低，会在很大程度上浪费能源、污染环境。这种情况下，迫切需要引用新型的供暖用能方式以改善寒冷地区农民采暖条件。太阳能供暖作为新型自然的供能方式，非常适宜寒冷地区农村节能住宅建设，有利于解决农村住宅能耗问题，改善寒冷地区住宅室内舒适度。但是对于寒冷地区而言，何种太阳能供热系统是最适宜、最有效、最经济的是现阶段农村住宅太阳能供热研究的重要内容。本文通过对太阳能蓄热供热系统及空气源热泵供热系统的对比研究，探究最适宜寒冷地区农村住宅的太阳能供热技术。
1 单户式农村住宅能耗分析
我国农村住宅基本上为单户式住宅，此类住宅体量小、耗能低，可控性强，空余空间大，这些都为太阳能供热技术的运用提供了便利。现如今，农村经济发展水平不断提高，农村能源使用步入商品化进程，尤其是我国寒冷地区农村，每年在采暖上都会耗费大量能源，加剧了能源资源负担。单户式农村住宅的分散性、紧凑性、住宅内居民用热总量的有限性及住宅周围空闲空间多等特征与太阳能分布广、密度低、获取方便、经济清洁等特点相适应，为寒冷地区农村住宅使用太阳能提供了优势条件。
目前，太阳能供热应着力解决的问题为：一是热量补充问题，即没有太阳能时，住宅仍需采暖供热的问题；二是安全性问题，即集热系统冬季面临冻裂，夏季面临过热的问题；三是太阳能系统的优化设计。鉴于上述问题，笔者选用平板型集热器作为太阳能系统集热部件，防止出现冬季冻裂、夏季过热问题，分别研究蓄热和热泵两种供热系统的夜间供热效果。同时，以TRNSYS平台为依托建立的蓄热与热泵两种系统作为研究模型，系统主要特点如下：一是供热季供热，非供热季供应热水，室内自然通风；二是集热系统一样；三是各地区供热、供水时间段一致；四是蓄热系统以卵石床为介质，白天在平板集热器作用下，热空气先由蓄热床蓄热，而后进入室内进行供暖，夜间从蓄热床取热；五是空气源热泵仅用于供热季夜晚，白天由太阳能供热；六是不用辅助热源，不控室温。两种系统参数对比见表1所示。
2 寒冷地区农村住宅太阳能供热技术对比研究
农村分散式、低密度的住宅不宜进行集中供暖，作为可再生能源的太阳能以其经济、安全、环保等优势成为寒冷地区农村保温节能的重要资源。笔者认为，应竭力从环境中取热，以提升室内环境温度，而上文所说的太阳能蓄热和热泵两种系统，无需辅助热源，无需控温，正契合这一要求。当前主要的环境热源有太阳能和热泵（空气、水、土壤），笔者构建太阳能与蓄热设备结合的系统研究通过太阳能改善室温的效果，构建太阳能与热泵结合的系统，研究夜间供热效果，并进行比较研究。
根据我国建筑气候区划图和太阳能资源分布图，选取寒冷地区北京、拉萨、呼和浩特、阿勒泰作为代表城市，研究普通住宅保温隔热下的自然通风、太阳能蓄热、太阳能空气源热泵3种状况下的室内温度情况。通过对比发现，不管是拉萨、北京，还是呼和浩特、阿勒泰，在使用蓄热和热泵系统后，其住宅室内温度都明显上升与改善，相较于不供暖，室内温度均上升6～8 ℃。由于热泵具有较为稳定的制热工况，空气出口温度要高于由蓄热体换出的空气温度，同时，白天的蓄热量要少于夜间热泵制热量。另外，由于傍晚和凌晨，集热和热泵系统均由辐热调控，有阳光时，即启动集热系统，关闭热泵系统。届时，室外辐射量和温度都较低，致使集热系统温度偏低，主要时间段为每天的08：00-10：00和19：00-20：00，由此，集热、热泵系统全年供热有着较大幅度的波动。
太阳能集热与热泵进行组合供暖时，因两系统在其运行时间里有着较大的供热温度差异，太阳能集热有赖于瞬时辐射量，而夜晚的热泵供热则受制于瞬时空气温度，进而使供热空气温度变化大，供热不稳定，舒适度不够。一般来说，夜晚时，热泵产热量是蓄热产热量的2倍，因此，从供热量看，热泵更易在夜间发挥供热效用。但是从供热性能上看，寒冷地区使用蓄热系统往往都优于热泵夜间供热。因此，在选取太阳能供热系统时，应参照当地太阳辐射量及供热时数进行综合考量。例如，在阳光充沛的呼和浩特和拉萨等地，使用蓄热系统就优于热泵系统。
3 结论
寒冷农村地区使用太阳能供热系统，应在合理有效利用环境能源的基础上，选取适宜的供热系统，通过上述对太阳能蓄热和太阳能热泵两类供热系统的分析对比得出以下结论：第一，在供暖季，太阳能空气源热泵所供给的室内温度高于太阳能集热蓄热，室内温度高、效果好，舒适性佳；第二，寒冷地区，集热蓄热系统运行系数高于热泵系统；第三，由于两类供暖系统在供暖季所供给室内的温度相差较小，都能保证室温保持在0 ℃以上。因此，基于全年节能及能源消费视角，应在我国寒冷地区农村住宅推广太阳能集热蓄热系统为最佳。
参考文献
[1]管振忠，王崇杰，薛一冰，等. 寒冷地区农村住宅太阳能采暖技术与应用实践[J].阳光能源，2009（1）：52-55.
[2]鄭瑞澄，韩爱兴.我国太阳能供热采暖技术现状与发展[J].建设科技，2013（1）：12-16.
[3]鲁闻君，解万玉，蒋赛百，等.太阳能技术在山东农村住宅中的应用及展望[J].安装，2014（2）：54-56.
德国住宅广泛利用太阳能 第4篇
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。最近又有消息报道说, 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, 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。接收板采集的热量来加热一个6米高、容积为11立方米的金属储水罐, 罐里被加热后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。
农村住宅太阳能热水器设计 第5篇
1.1 现状
中国是一个农业大国, 2006年乡村人口总数达7.37亿人, 占全国总人口的56.10%, 农村能源关系到全国1/2以上人口的生活用能供应和生活质量改善的问题。据国家统计局数据, 截至2008年底, 太阳能热水器集热器使用量已达4759万m2, 从2001年到2008年, 年均增长率约为25%。虽然, 每年应用都有较高的增长率, 但农村太阳能热水器户用比例只占到3%, 与日本的20%和以色列的80%的使用率相差甚远。在农村地区加快推进建筑太阳能的应用, 可节约与替代大量的常规化石能源, 可以加快改善农村民房、农村中小学、农村卫生院等公共建筑供暖设施。我国的太阳能热水器在农村的发展还有广阔的发展空间, 应用潜力巨大。
1.2 应用存在问题
国家虽已重视太阳能热水器的开发利用, 但是就笔者国内多个城市调研结果来看, 农村太阳能热水系统应用在设计方面, 主要还存在以下几个问题:
(1) 一般是由厂家负责安装, 未参考标准图集, 造成安全隐患。
(2) 未考虑使用人数与集热器面积的关系, 造成热水浪费或热水不够用。
(3) 未考虑建筑一体化安装, 影响建筑美观。
2 太阳能热水器应用设计要点
2.1 系统选用
(1) 一般型
贮热水箱与集热器之间循环为自然循环, 自动上水;系统配有电加热设备, 定时放热水, 如图1所示。
(2) 完整型
贮热水箱与集热器之间为自然循环或强制循环, 系统配有电加热设备, 可实现贮热水箱定时定温放水, 系统配有温差回水功能, 节约水资源。一般情况下, 强制系统为分体式系统 (即集热器与贮热水箱分开设置) , 分体式系统更有利于集热器与屋面的结合, 如图2所示。
2.2 集热器选用
根据福建省的气候条件, 一般情况下, 真空管型集热器与平板型集热器都可以选用。但是冰雹多发区, 如福州地区的闽清、闽侯、永泰等县, 不建议选择真空管型集热器。当平板型集热器用于≤0℃的地区时, 在结冰期应注意集热器夜间放空或采取强制循环等措施, 避免结冰。
2.3 规格选型
太阳能热水器的规格造型应根据居住人数和热水需求量选择, 参考表1, 表2。
2.4 与建筑一体化设计
1) 建筑与结构专业
(1) 太阳能集热器设置的最佳方位为正南或南偏西5°, 若受条件限制时, 允许偏差在±15°范围以内, 当不能满足要求时, 应适当加大集热器的面积。
(2) 农村住宅应用太阳能热水器, 在住宅设计阶段, 应在屋顶上预埋太阳能集热器安装固定预埋件, 由结构专业设计。
(3) 农村住宅的屋顶一般为平屋顶和坡屋顶。平屋面设置太阳能集热器的安装倾角为当地纬度+5°;集热器支架应与屋面预埋件连接牢固;太阳能集热器的设置位置应不被建筑物或前排集热器遮挡。坡屋面上的太阳能集热器一般按顺坡架空设置或镶嵌设置, 顺坡架空在坡屋面上的太阳能集热器与屋面间隙不宜大于100mm;顺坡镶嵌在坡屋面上的太阳能集热器与周围屋面材料连接部位应做好防水构造处理, 并且不得降低屋面整体的保温、隔热、防水功能。
2) 给排水专业
户内供热水管道宜采用PPR, S2.5系列;屋面热水管道采用不锈钢管, 外包阻燃型橡塑保温材料, 保温厚度25mm, 管外加铝管壳保护。屋面热水供水管标高应低于太阳能热水器贮热水箱出水标高, 并且水管不得倒坡, 在可能集气部位应设置自动排气阀。非承压式贮热水箱与最不利楼层用水点的高差要≥7m, 才能满足供水要求, 当高差<7m时, 供水管要增加加压泵。
3) 电气专业
安装太阳能热水器建筑在电气上需满足条件:建筑已有避雷接地措施, 并符合《建筑物防雷设计规范》 (GB50057) 要求;卫生间设置局部等电位措施, 并且已施工验收完毕。户内配电总箱已装设浪涌保护器, 并符合规范规定。
电加热装置的配电设计应满足以下要求:引出加热装置回路的分配电箱应在开关的电源侧装设Ⅱ级试验的浪涌保护器, 其电压保护水平应不大于2.5k V, 标称放电电流值应根据具体情况确定。供电回路漏电保护器动作电流不应大于30m A。
从配电箱引出的配电线路应穿钢管。钢管的一端应与配电箱和PE线相连;另一端应与太阳能热水器外壳、保护罩相连, 并应就近与屋顶防雷装置相连, 当钢管因连接设备而中间断开时应设跨越线。太阳能热水器所有钢支架及金属部位就近与屋面避雷带可靠焊接, 确保太阳能热水器与钢支架为一个等电位体。金属穿线管、钢管、预埋件的金属部位及屋面其它金属构件就近与屋面避雷带可靠焊接, 钢管、金属管道等均在入户端就近与基础地极焊连接地。
3 与建筑结合设计实例分析
3.1 项目概况
2010年6月, 福建省大部分地区持续造暴雨袭击, 特别是南平、三明等同区地质灾害频发, 山体滑坡, 房屋倒塌。为了做好灾后农村住房重建工作, 省住房和城乡建设厅组织相关设计院编制图集《福建省灾后重建农村住宅施工图》 (闽2010J35) 指导我省各地农村住宅重建, 从我省农村住宅方案中, 筛选并设计7套建筑方案, 其中占地70m2三种户型, 占地80m2四种户型。同时, 由省建筑科学研究院主编配套图集《福建省农村家用太阳能热器设计与安装图集》 (DBJT13-89, 闽2010J35) 。以下, 我们将以占地70m2户型I为例, 介绍农村家用太阳能集热器设计与安装。70m2户型I型 (三层四拼农村住宅) , 建筑高度为9.75 m, 每户占地面积70 m2, 每户建筑面积为201 m2。
3.2 太阳能热水器选用
系统选型方面, 一般型与完整型都可选用, 完整型节约水资源的同时, 更有得与屋面结合。在条件允许的情况条件下, 太阳能热水器的集热器朝向应为正南方向, 并不被建筑物或其它物体遮挡, 如图3所示。
按建筑面积估计, 70m2户型I住户约为4人至6人, 可选择真空管 (无冰雹地区) 或平板型集热器, 集热器面积约为4m2。
3.3 基座施工图
太阳能热水器安装支架与屋面基础的连接应具备安全性与耐久性, 基座防水保温做法应按国家标准或省级相关标准。基座混凝土为C25级, 预埋件钢板为Q235级, 锚筋为HPB235级。本工程单个太阳能基座限荷设计值为125kg, 如图4所示。
3.4 电气设计
电气设计部应包括电加热器配电系统图、电加热器配电平面图、屋顶防雷平面图设计。本工程太阳能电加热器的配电线路为BVV-3*2.5/SC15, 适用于功率不大于2.0k W的电加热器。浪涌保护器的接地端连接铜导线为25mm2。如图5, 图6所示。
3.5 给排水设计
给排水设计应包括住宅各层热水平面图、屋顶热水平面图、热水系统图。在供水压力不
够的情况, 应设置管道泵, 本工程选择带压力开关的家用型增压泵。管道泵安装在立管旁边洗脸池下边, 距地高300mm, 管道泵设计流量为1.5m3/h。如图7, 图8所示。
4 效益分析
4.1 太阳能热水系统年节省能量
太阳能热水系统年节能量的计算公式 (直接系统) :
式中:太阳能热水系统的节能量, MJ;
直接系统的太阳能集热器面积, m2
JT—太阳集热器采光表面上的年太阳辐照量, MJ/m2;
ηc—管路和水箱的热损失率, %;
太阳集热器的全日集热效率, %。
农村太阳能热水系统为直接系统, 年约能量计算过程如下:
假设每农村用户应用的太阳能集热面积为4m2, 即4m2, 福建省全年平均辐照总量为, 另外设ηc=20%, ηcd=54%。
通过公式计算得出太阳能热水系统年节约能量为8121.6MJ。
4.2 全年常规能源替代量 (吨标煤)
全年常规能源替代量Qbm (吨标准煤) 计算公式为[2]:
该公式中, 为8121.6MJ, 经计算全年常规能源替代量为0.31吨标准煤。
4.3 环境效益
(1) 二氧化碳减排量 (吨/年)
二氧化碳减排量公式为[2]:
经计算全年二氧化碳减排量为1.0吨。
(2) 二氧化硫减排量 (吨/年)
二氧化硫减排量公式为[2]:
经计算全年二氧化硫减排量为0.008吨。
(3) 粉尘减排量 (吨/年)
粉尘减排量公式为[2]:
经计算全年二氧化硫减排量为0.004吨。
4.4 经济效益
通过公式计算得出太阳能热水系统年节约能量为8121.6MJ, 折合成电能是2256.1k Wh。福建省农村电费约为0.6元/k Wh, 则一年可节省费用为1353.7元。家用太阳能热水器的费用约为4000元/台, 常规电热器的费用约为2000元/台, 增加投资约为2000元/台, 约1.5年时间就能收回增投资。
5结语
太阳能热水器在建筑中的应用具有明显的节能效益, 太阳能热水器在建筑应用时只有实现有安全性、实用性及美观性, 才有利于太阳能热水器在建筑中应用的大范围推广。
参考文献
[1]郑瑞澄.民用建筑太阳能热水系统工程技术手册.北京:化学工业出版社, 2006:234.
太阳能住宅建筑设计研究评述 第6篇
现阶段我国正面临着新常态经济,在这样的经济背景下,产业结构调整是现阶段经济发展的一个重要任务。在建筑行业当中,充分发挥太阳能在冬季采暖中的运用能够有效降低燃料的使用,对经济的发展与环境的改善都有着重要的作用。特别是在我国北方地区,每年的暖气需要消耗掉大量的燃料。因此,加强对太阳能的利用就有着更加重要的意义。同时对于改善居住空间,提升室内居住环境也有着重要的作用。所谓太阳能建筑的设计就是在建筑的规划设计阶段就充分考虑太阳能,将太阳能的利用纳入到设计当中去,并经过施工验收等程序之后进入实际的运用当中。从本质上来看,太阳能建筑的设计是综合考虑多个方面的最合理方案,实现了经济效益的最大化与环境的最优组合。
二、被动式太阳能住宅的设计
太阳能住宅获取太阳能的方式是尽量避免使用过于复杂的技术将整个住宅设计成一个太阳能集热器。太阳能住宅被分为主动式太阳能住宅与被动式太阳能住宅。主动式太阳能住宅需要增加各种辅助设备。而被动式太阳能住宅基本不需要相关的辅助设备,因此被动式太阳能住宅是当前太阳能住宅研究的主要内容。被动式太阳能住宅的设计主要需要采用以下的构造措施。
(一)直接收益窗
在住宅当中,窗户是人们获取自然光与空气的一个重要途径,在建筑技术的发展过程当中,玻璃的利用是一个较为重要的发明,通过玻璃太阳光能够照射进室内,其所富含的热量能够被吸附在室内的物体当中。而这些物体所释放出来的的光则为长波光,并不能穿过玻璃进入室外,这就是得室内能够获取一定的热源。因此,在现阶段被动式采暖当中,集热窗有着非常重要的作用。在建筑节能设计当中,我们一般采用传热系数来表示窗户的传热性能。传热系数越小说明窗户的保温隔热效果越好。当前,一般在窗户玻璃上附加一层薄膜来增加窗户的节能效果,这种玻璃被称为Low-E玻璃。在夏季中,这种玻璃可以使得室外的高温不向室内传导,从而降低空调费用。而在冬季,这种玻璃可以将大部分的光照反射会室内,从而增加保温效果。
(二)特朗博墙
在将进行太阳能住宅的设计当中,可以将住宅南边的维护墙体设计成勃朗特墙。所谓的特朗博墙是指将建筑南边的外墙外表面涂成黑色,并再加盖一层吸热板,最外面覆盖一层单层或者双层的玻璃。太阳光通过玻璃被吸附在玻璃与墙体之间,并通过热传导向室内传输,这种方式可以在很大程度上增强建筑的整体保温隔热效应。在传热方式上,特朗博墙还分为有通风口和无通风口两种。研究表明,特朗博墙是否设置通风口,对集热效率有很大影响,有通风口的集热效率比无通风口的高很多。
(三)附加阳光间
附加阳光间在被动式太阳能住宅的设计当中是一种变通的做法,通过附加阳光间,可以利用能够直接获取太阳能的房间实现对温差变化较大的房间的调节。温度较高的空气可以用来加热相邻的房间,还可以存储起来待没有太阳光照时使用。附加阳光房既可以是建筑的一个房间,也可以作为一个独立的建筑组成部分。在实际的使用过程当中,最简单的附加阳光房就是带有大面积落地窗的房间,由于大面积落地窗的存在从而可以使得该房间获取较多的太阳能,但是可以通过储能设备来条件房间的温差,减小温度的波动。
三、被动式太阳能住宅的体型与朝向
(一)太阳能住宅的体型
从热力学角度来说,建筑的外表面积与建筑的能耗是呈正相关的关系。但是在太阳能的利用上,太阳能集热设备在接受太阳辐射的同时也会向外扩散一定的热量,因此在实际的设计过程当中,就必须要进行热工计算,进行科学的设计。例如可以增加玻璃的层数以及在活动部位增加活动保温装置,使得集热装置所获得的能量大于所散失的热量,从而可以补偿住宅整体的采暖负荷。假定在住宅建筑当中,南边墙是作为集热面积,而其他墙体则是进行散热的,同时地面也会散热,但是相比墙体来说,地面的散热效率并不是很高,最多只能占墙体的30%,我们用外表面面积系数(南边墙体面积与建筑外表面面积之和的比值)来描述住宅对太阳能的利用效率。
A1表示南墙的表面积;A2表示外表面面积;L表示住宅的长度;B表示住宅的宽度;H表示住宅的高度。
住宅的外表面面积系数越小说明建筑对太阳能的利用效率越高,从上面的公式中我们可以发现,住宅建筑对太阳能利用效率最高的体型应该是宽扁型建筑形式,同时面朝南边,建筑的高度越高其外表明面积系数越小,因此,在太阳能住宅的设计中,应该尽量采用层数较高的住宅。
(二)太阳能住宅的朝向
在没有遮挡的情况下,住宅所获得的太阳能与建筑的朝向有着重要的关系。在进行建筑物的朝向选择时需要考虑许多因素。但是应该遵循的一个重要原则就是在夏季尽可能的少光照,冬季尽可能的多光照,从全国范围来看,朝南的住宅是较为常见的朝向。但是在实际的设计过程当中,往往并不一定能获取南朝向。因此,在设计过程当中应该充分结合实际情况进行设计。既要满足一般住宅建筑根据日照时间、日照面积等要求选择朝向的标准,又要满足太阳能建筑利用太阳辐射的要求。
四、结语
在当前的住宅设计当中,将太阳能设计纳入到设计整体当中去,对提高能源的利用有着重要的作用。在本文当中,笔者从理论较多分析了太阳能住宅建筑设计的相关思路,希望能对早日实现太阳能住宅建筑的一体化设计有所帮助。
参考文献
[1]刘鹏.国际太阳能十项全能竞赛(栖居)设计与建造研究[D].西安建筑科技大学,2014.
[2]李朝霞,倪明.从Heliotrop太阳能住宅看太阳能建筑一体化设计[J].山西建筑,2010,26:224-226.
[3]刘辉.太阳能热水器与住宅建筑一体化设计[A].中国太阳能学会.全国住宅工程太阳能热水应用研讨会论文集[C].中国太阳能学会:,2004:5.
高层住宅太阳能一体化设计体系研究 第7篇
1、中国的“阳光事业”
太阳能的推广利用工作被誉为“阳光事业”。中国地域辽阔, 有着丰富的太阳能资源。据估算, 我国陆地表面每年接收的太阳辐射能约为50×1O18KJ, 全国各地太阳年辐射总量达335～837 KJ/cm2·a, 平均值为586 KJ/cm2·a, 属太阳能资源丰富的国家之一。
我国自1977年始, 从甘肃民勤县建造了第一座被动式太阳房, 至今已推广约1000万m2 (建筑面积) 。目前我国被动太阳房已进入规模普及阶段, 并开始由群体建筑向住宅小区、太阳村、太阳城发展。我国被动太阳房采暖节能达60%～70%, 平均每m2建筑面积每年可节约20～40kg标准煤, 发挥着良好的经济和社会效益。经过数年的研究和开发, 太阳能热水器的推广应用范围在不断扩大, 其发展在我国最为迅速, 已形成为一个产业。新型太阳能集热器的试制成功, 使太阳能热水器可作为建筑构件应用在建筑的外围护结构上。
当前我国正尝试建设各种生态节能的示范工程, 如上海辛庄工业园区生态办公样板楼, 该工程中尝试应用了真空管太阳能热水器、PV光电板、太阳能空调和地板采暖系统等太阳能复合技术。总体而言, 国内这些年在太阳能利用的过程中, 从理论研究、模拟试验、材料构件的开发、示范房屋及设计工程等方面, 已逐步积累了经验, 为我们在建筑中进一步开发利用太阳能奠定了良好的基础。
2、上海高层住宅节能与太阳能利用潜力
上海是中国最大的综合性城市, 人口普查数据显示, 2000年的人口密度达到2588人/km2, 远远高于全国人口密度每平方公里132人的数值, 居于全国首位。因人口聚集且受地价影响, 在城市聚居区建筑密度日趋提高, 高层尤其是小高层住宅建设发展迅猛。高层住宅对于建设用地紧张、寸土寸金的上海, 无疑已成为最适宜的建筑方式。
作为非采暖地区的上海, 由于气候的原因, 冬夏两季多通过消耗电能来换取室内热舒适度, 据统计, 百户空调安装率已高达80%左右, 其能耗对城市环境造成了极大的压力。2001年10月, 国家建设部颁发了我国《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》, 同时上海市建委会同有关部门组织编制了《上海市“十五”期间建筑节能实施纲要》, 提出了推进建筑节能的发展思路和工作目标, 计划到2010年, 全部新建住宅建筑由执行节能标准的50%提高到60%。目前为使建筑节能工作有序推进, 上海市依据国家标准, 已逐步建立和完善了有关地方标准, 基本形成适合上海特点的围护结构建筑节能技术体系;实施了近百万平方米节能住宅项目工程试点。
太阳能与建筑一体化的发展, 不仅能有效的节能和环保, 而且也为建筑外观设计拓展了新的创作空间。太阳能资源因受气候条件、地理纬度等环境状况的影响, 其分布具有明显的地域性。我国共划分了四个太阳辐射资源区, 上海属夏热冬冷地区, 处在太阳能辐射资源Ⅲ区。判断太阳能资源充足与否, 主要依据太阳日照时数与日照百分率两个因素。依据对他们的比较分析, 在夏季, 夏热冬冷地区的太阳能辐射资源与我国的北方及西部地区基本持平;在冬季虽不及我国北方, 却明显超过欧洲, 且与北美基本持平。足见在我国夏热冬冷地区, 对太阳能的开发利用有着巨大的潜力。
3、太阳能建筑一体化设计体系的可操作途径
3.1 建筑中太阳能技术的集成策略
对太阳能的利用主要有光热转换、光电转换、光化学转换三种方式, 在建筑中主要利用的是光热与光电转换。建筑中太阳能利用技术体系主要可归纳为三个层次:被动式太阳能系统、太阳能热利用技术系统、太阳能光伏发电系统。太阳能在建筑中的利用应依据可持续性设计的原则, 不应是以往的单一类型体系的技术利用, 建筑作为一个复杂而统一的整体, 对太阳能的利用应采用适用技术的集成策略, 首先是建筑本身的基本设计, 其次是在合理的前提下, 尽可能的利用被动技术与自然能源, 最后用主动技术来弥补前两个层面所不能满足的要求。
3.2 高层住宅太阳能利用的系统设计方法
将太阳能技术体系纳入建筑设计的整个过程, 建立一个有效的系统的设计程序。
3.2.1 小区规划中的群体组合与太阳能的利用
在规划中建筑群体的不同方位、体形、间距、高低及道路网的布置, 广场绿地的分布等都会影响规划区的微气候, 影响建筑的日照和通风, 影响到建筑的能耗。为合理的规划小区, 确保每栋建筑的有效日照和最大限度接收太阳能, 可利用“太阳围合体” (Solar Envelope) 对建筑形态进行控制。
“太阳围合体”方法是针对特定的区域空间, 通过调整围合建筑各立面的法线方向, 使建筑在不遮挡临近建筑物日照的情况下达到最大的体积容量。目前“太阳围合体”设计可以方便地在计算机中进行操作。
3.2.2 建筑单体方案与太阳能的利用:
1) 体型:对高层而言, 其体型主要取决于建筑的进深与高度的相对比值。按它的外部体形可分为塔状、板状两大类。在这方面, 美国南California大学以洛杉矶区域为参照, 进行了一个10年的住宅研究, 通过对城市住宅的V/S (建筑体积与外表面积比) 与密度 (每英亩的住宅单元数) 的分析研究, 发现它们的大小影响着建筑设计表现形式与用能的方式。研究结果显示:对于3～7层的建筑, 在城市建设发展与节能方面有着较为宽泛的选择优势, 也是利用被动式太阳能与低能耗策略的最佳层数;当V/S值超过10时, 建筑使用高能耗是无法避免的;这也从太阳能的利用角度, 揭示了住宅建筑不宜追求过高或过密, 否则设计中主要应对的是内部能耗问题, 而很少能结合自然来进行能效设计。
2) 平面空间:高层住宅平面类型大多为点式或板式。据调查, 上海居民喜欢房间在有通风的前提下主要卧室一定要有直射阳光, 即卧室和客厅要求朝南, 它不但可以增加太阳照射的时间, 也可以为家庭晒衣被提供场所。据此在将阳台封闭处理成太阳房时, 要与通风系统相结合, 合理组织气流, 给居室带来温暖的同时, 也改变其湿冷的状况。
3.2.3 建筑构件与太阳能元件的一体化设计
太阳能建筑一体化意味着把传统的建筑围护结构从能量散失的部分转换成能量吸收部分, 是将太阳能技术元件与建筑构建的一体化, 但这并非简单地在建筑上安装一些太阳能元件, 而是将他们与建筑物本身一体化成建筑的组分。这可以从如下的高层住宅外界面进行系统的结合:
墙体:外墙体是高层住宅接收太阳最多的表面, 太阳能的应用将进一步优化墙体, 现已革新出多种墙体构造和材料, 如集热蓄热墙、透明绝热材料以及附加于墙体的集热器等。现代的集热墙颜色不再拘泥于传统的黑色, 如深绿、深红、深蓝都是目前建筑中常选用的颜色, 这些颜色对太阳的吸收效果只稍微逊色于黑色, 但却活跃和丰富了立面。除此之外, 太阳能集热器、光伏电池还可与外墙组成“复合型”墙体, 如太阳能保温墙板、太阳能集热器墙体、光伏墙体等, 这些板集装饰、能量与美观于一体。近来发展的太阳墙, 是一种将太阳能集热与通风相结合的技术。
屋面:因不受遮挡, 对与太阳能部件具备良好的结合条件:可以选择集热器或光电板的最佳接收辐射的角度, 也可以根据造型的需要设计出优美的屋面外形。
阳台:高层建筑楼顶面积相对紧张, 可以利用向阳的阳台。阳台围栏外壁较适合安置分户式集热器系统, 也可代替栏杆使用, 真空管横向布置还可增添建筑物横向线条。另外还可以将阳台封闭, 处理成集热太阳房。
遮阳装置:阳光可以增加人们的舒适程度, 但有时阳光也会带给人不舒服。如在夏季, 人们并不需要太强的阳光, 这意味要把自然光引向它所需要的地方, 也包括排除强而热的直射太阳光。所以除了聚集热量以外, 还要能选择性的处理透过玻璃的阳光与能量。在夏热冬冷地区, 利用窗户的外遮阳“调节附加构件”可以很好的改善窗户的保温、隔热性能。目前新型PV的遮阳板遮阳的同时, 还可获取能量。
3.3 完善的评价与引导机制
太阳能利用技术体系的日益成熟和种类的多样, 让我们在设计中对太阳能技术有了更多地选择余地, 但同时如何有效与最大的利用宝贵的太阳能资源, 需要建立一个以太阳能为主的能源综合优化评价体系, 以便建筑师在方案初始阶段, 针对不同类型不同地域的建筑, 利用计算机模拟软件, 对各种能源利用体系的选用进行有效的评价。
对太阳能利用应给予示范导向和税收等激励政策, 尤其对于高层住宅则应实行税收激励政策、能源投资机制及业主有偿使用相结合的策略。首先要制定激励政策, 拓宽资金渠道, 强化科技投入。同时编制设计规范、标准及其相关图集, 建立产品 (系统) 检测中心和认证机构, 完善施工验收及维护技术规程等工作;这些是将太阳能利用列入建筑工程设计的环节, 也是作为一个新型“专业”纳入建筑体系的前提。
住宅太阳能热水系统的种类及选用 第8篇
首先判断一座建筑是否有条件使用太阳能热水系统, 要看其是否满足以下要求:1) 建筑物的朝向宜为南北向或接近南北向。2) 建筑的体型和空间组合应使太阳能集热器接受更多的阳光。3) 集热器设置位置应满足太阳能集热器不小于4 h日照时数要求。如果一座建筑满足以上要求即可以设计太阳能热水系统, 否则将不适用。
目前住宅太阳能分三种系统:屋面系统、阳台系统、墙面系统, 详见表1。
图1~图7以多层住宅为例简单示意了各系统的设备及管道安装形式。
通过图1可以看出屋面整体式系统为单家单户热水系统, 各自独立使用。整体式太阳能热水系统由室内机、太阳能热水器、视屏控制系统、管道系统以及其他部件组成。这种系统在多层住宅中常见。多层住宅由于层数少, 一般为6层左右, 而且总户数少故屋面有足够的面积放置各户的太阳能热水器一体机。这种系统要求有上下立管的管井, 每户需要从屋面下两根立管到户内。如果各户立管集中设置则需要一个很大的管井, 如果各户分散设置则需要占室内空间。所以如果将此系统用于高层住宅将面临3个问题:1) 立管数量多;2) 立管过长热损失加大;3) 高层住宅户数多、屋顶面积小 (高层住宅屋面有消防疏散的作用, 故太阳能集热器安装时应考虑留出足够的消防疏散通道宽度) 不足以放下每户的太阳能热水器一体机。所以本系统适用于低层、多层系统, 其优点是分户控制便于管理。
图2为屋面分散集热、分户贮水系统。分散集热、分户贮水太阳能热水系统是指采用分散的各户自设的太阳能集热器和分散的各用户自设的贮水箱供给各个用户所需的系统。系统主要由分体的集热器、热水贮水箱、管道、加压泵、控制器及其他装置组成。其特点是采用防冻液作为循环介质, 冬季无需防冻;贮水箱设于各户内, 节省楼顶面积。但此系统同样需要有从屋顶至室内的集热器供水管与集热器回水管, 所以如果将此系统用于高层住宅同样将面临三个问题:1) 立管数量多;2) 立管过长热损失加大;3) 高层住宅户数多、屋顶面积小不足以放下每户的太阳能热水器一体机。
所以本系统也不适用于高层建筑, 但适用于普通家用, 对建筑美观要求不高, 热水要求低的场所。
图3是屋面集中集热、集中贮水系统。集中集热、集中贮水太阳能热水系统是指采用集中的布置在平屋面或坡屋面上的太阳能集热器阵列和集中地布置在地下室、设备层或者阁楼中的集中的贮水箱供给独栋或者多栋建筑物使用的热水系统。从图33可可以看出, 此系统是典型的集中热水供应系统, 此系统立管少, 不需要太大的管井, 且系统可以做到干管循环, 可实现用户之间热水的调剂, 适合高层住宅。此系统可以设计为定时供热模式和24 h供热模式。但是此系统需要小区物业集中维护管理, 集中收取热水水费及运行费用, 故前期投资费用与后期使用费用都比较高, 在征得甲方同意并与甲方沟通好运行管理方式的情况下可以选择此系统。但当用于高层住宅时还应考虑屋顶面积是否够用的问题。集中集热、集中贮水太阳能热水系统适用于对建筑物的美观要求较高、供应热水的规模比较大、供应热水温度要求稳定的建筑物。住宅使用时需要安装分户计量装置。
图4是屋面集中集热、分户贮水系统。集中集热、分户贮水太阳能热水系统是指采用集中布置在平屋面或者坡屋面上的太阳能集热器阵列, 以及集中设置的缓冲水箱和分散设置到各用户户内的贮水箱供给用户热水的系统。图4与图3的区别主要在于图4热水贮水箱分户设置, 图3热水箱集中设置;图3直接供应热水, 图4分户提供热媒。在计量方面, 图3直接计量热水流量, 图4计量热媒用量。图4只能设计为24 h供热模式, 换热不换质, 且要求各用户有独立的辅助热源。同样当此系统用于高层住宅时还应考虑屋顶面积是否够用的问题。集中集热、分户贮水系统适用于建筑美观要求较高, 用水量稳定的建筑, 住宅使用时需要安装分户计量装置。
图5图6都是阳台壁挂式太阳能热水系统, 其中图5为阳台强制循环系统, 图6为阳台自然循环系统。它们的主要区别在于前者使用机械设备等外部动力迫使传热工质通过安装在阳台上的集热器进行循环, 后者利用使传热工质内部的密度变化来实现放在阳台上的集热器与贮水箱之间进行循环。阳台壁挂式太阳能热水器属于分离式太阳能热水系统, 水箱放置在阳台内, 集热器放置在建筑南立面阳台上, 属于单家单户热水系统, 各自独立使用。当建筑物有南向阳台, 且日照时间不小于4 h时可以选用阳台系统。当由于美观等方面的原因, 用户希望把水箱移到卫生间或者其他地方, 而不是放在阳台上时, 这就使得集热板与水箱之间不能靠自然循环的方式来提供热水, 必须要采用强制循环的方式。强制循环阳台壁挂式太阳能热水器适用于:
1) 储热水箱的设置位置离阳台比较远的热水系统, 采用强制循环后储水箱安装位置基本不受限制;
2) 壁挂式太阳能集热器循环口比储热水箱循环口高的热水系统;
3) 壁挂式太阳能单向循环管道长于3 m的系统;
4) 壁挂式太阳能循环管道存在直角转弯的系统。实际工程中阳台壁挂系统适用于低、中高层、高层住宅, 优选自然循环系统, 特殊情况选强制循环系统。
图7为墙面强制循环系统, 与图5阳台强制循环系统相比较, 墙面强制循环系统也属于单家单户热水系统, 各自独立使用。只是集热器的安装位置不必局限于建筑物的南阳台, 集热器可作为建筑构件布置在阳台之间墙面外侧的挑板上, 可选择外挂式也可选择内嵌式。当建筑物没有南向阳台时, 可选择墙面式, 但需要与建筑专业人员协商安装位置, 确保太阳能集热器正常工作的同时不影响外立面美观。
综上, 如何选择住宅太阳能热水系统的类型, 必须根据建筑物的使用功能特点、建筑物的美观要求、热水的供应方式和供应时间、集热器安装设置的位置、热水系统运行的方式等因素, 经过综合技术经济比较后确定。太阳能热水系统设计、施工应与新建、改建建筑同步进行。在建筑设计中, 要做到太阳能热水系统与建筑协调统一, 同时要方便集热器安装、维修和更换。
参考文献
[1]GB 50015—2009, 建筑给水排水设计规范[S].
太阳能住宅 第9篇
党的十八大首次将生态文明摆在了国家总体布局的高度来论述, 并把“美丽中国”作为未来生态文明建设的目标, 提出着力推进绿色发展、循环发展、低碳发展, 高瞻远瞩为转型中的房地产行业指出了未来的发展方向。
毋庸讳言, 过去30年, 无论是城市建设还是房地产行业都处在粗放发展阶段, 在建材生产、房屋建设和使用过程中, 都存在着高能耗和对环境的过度索取与破坏。据测算, 我国民用建筑能耗已占全社会总能源消耗的50%左右。
北京天恒置业集团是北京市西城区所属的全资国有房地产开发企业集团, 作为绿色科技建筑的先锋和倡导者, 二十世纪九十年代以来一直积极推广使用环保、节能、高效的太阳能, 从分户单体真空管太阳能到与建筑一体化壁挂太阳能, 再到集中集热、集中贮热、集中辅助加热集中/分散太阳能供水系统, 从全玻璃真空管太阳能集热器、热管真空管太阳能集热器到平板太阳能集热器, 从天恒·清上园、天恒·乐活城到天恒·龙泽苑等项目, 天恒置业集团努力坚持转变既往粗放的经营模式, 不断加大绿色建筑技术应用和技术更新的投入, 以绿色低碳的建筑、社区打造模式推动企业的转型。下面以天恒置业集团开发的国家康居示范项目——天恒·龙泽苑项目的太阳能热水系统方案与应用为案例, 阐述房地产企业如何以生态文明建设为发展机遇完成行业转型升级。
天恒·龙泽苑项目太阳能热水系统方案
天恒·龙泽苑项目规划用地总面积约311亩, 其中代征城市道路用地22947平方米, 代征绿化用地16997平方米;规划总建筑面积312519平方米, 多层和小高层建筑各50%, 建筑屋面为结构坡屋顶, 屋面坡度30°。综合考虑本项目小区建设景观、住宅建筑立面效果、业主使用舒适度、物业管理便利性、市政设施条件、太阳能资源条件及专业技术成熟条件等诸方面因素, 通过多方调研、考察及专家论证, 最终该项目选择了平板式集热器太阳能集中分户供热水系统。有效提高建筑居住品质, 同时实现经济效益和社会效益双赢。
太阳能热水系统依据G B50364《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》及类似工程实践, 分为三种系统形式, 即分散供热水系统、集中-分散供热水系统和集中供热水系统。
分散供热水系统包括家用太阳能热水器和阳台壁挂热水器两种典型产品, 产品成套性好, 设备产权清晰为私有, 无物业管理收费问题, 但太阳能集热资源不能共享;家用太阳能热水器造价经济, 用热水舒适度差, 对建筑景观有影响;阳台壁挂热水器造价较高, 用水舒适度好, 对建筑立面影响最大。
集中-分散供热水系统即集中集热, 分散储热, 分户辅助加热, 为系统产品与成套产品结合的类型, 集热场设备产权业主共有, 分户储热水箱业主私有, 可避免物业管理收费难题, 太阳能集热资源实现共享, 对建筑景观影响小, 用水舒适度好, 不足在于系统造价相比最高, 系统管道较多。
集中供热水系统即集中集热, 集中储热, 集中辅助加热, 为系统工程产品, 全部系统设备产权业主共有, 太阳能集热资源及热水资源实现共享, 对建筑景观影响小, 用水舒适度好, 系统造价较低。由于按热水温度标准给用户供给热水, 为保证热水温度需要辅助加热耗能, 运行成本变化较大, 物业管理计费合理性与业主存在分歧, 导致物业管理运行成本控制及收费有较大难度。
针对上述三种系统的主要特征, 结合本项目开发实际情况, 专业优化后采用太阳能集中分户供热水系统, 即集中集热, 集中储热, 用户自备辅助加热, 为系统工程产品, 即按单元设置子系统, 按当地年日照时数2756h, 太阳能集热器采光面年平均日太阳辐照量14.55MJ/ (m2·d) 计算, 结合建筑屋面安装条件, 住宅楼每户120L生活热水配置的集热面积为1.6m2, 多层住宅按楼单元设计太阳能储热水箱容积为1.5m3, 11层板式小高层住宅楼单元太阳能储热水箱容积为2.2m3。同时, 本项目采用变频定压分户供水, 远程集中监控系统自动运行, 物业管理采用预收自来水 (太阳能水) 水费模式专业管理维护, 提高了系统运行管理的专业性、科学性, 降低了系统运行管理的工作强度, 全面提升用户服务满意度。
该太阳能热水系统的主要优势
硬件方面, 太阳能集热器是太阳能热水系统的核心部件。本项目选用高效平板太阳能集热器, 采用铜集管流道焊接结构, 铜基材膜层吸热, 全铜流道介质传热, 启动速度快, 抗冷热冲击性能强, 耐空晒性能力好, 系统可靠性强, 正常使用条件下寿命超过25年, 远优于真空管类集热器产品。
平板式太阳能集热器具有与建筑坡屋面一体化结合的显著优势, 集热器在产生热水时, 还具有保温、隔热、遮光等建筑屋面功能, 可局部替代屋面建筑构造做法, 比真空管类集热器产品更好地实现与建筑的完美结合, 相对于单户分散式屋面太阳能安全性也大大增强, 能有效抵御高强度的风雪和冰雹等自然灾害。
平板式太阳能集热器模块化设计, 按屋面安装条件组合成各种大小集热面积的集热阵列, 实现了资源的有效配置和高效利用, 性价比显著提高。同类型标准条件下, 相对于单户分散式屋面家用太阳能热水器初投资提高了约10%, 但比阳台壁挂式热水器、集中-分散供热水系统节约40～50%初投资。
软件方面, 本项目太阳能热水系统采用自动运行控制系统, 物业管理实现远程集中监控太阳能系统自动运行状态, 显示及控制功能包括水温水位显示, 自控定温上水, 自控温差集热循环。系统具备水箱过热保护, 水箱低水位保护, 防冻排回保护, 集热器自动除雪功能。各单元太阳能热水系统全自动运行, 有效减少集热循环泵运行时间, 实现集热运行微能耗 (电磁阀耗电5W) 和太阳能热效最大化、安全化, 无须专人值守。同时, 物业管理采用预收自来水 (太阳能水) 水费模式 (磁卡水表, 比市政自来水费略高) , 有效避免了集中供热式模式下定期收取热水费用时易造成物业和住户矛盾的情况, 物业管理简单。
物管方面, 该系统设备产权由业主共有, 太阳能集热资源实现共享, 用水舒适度好, 同等标准下系统造价最低, 同时物业管理有效实现系统运行成本控制, 运行费用低, 物业管理有能力按趋近于自来水费的标准收取太阳能水费, 业主认同收费合理, 乐于享受太阳能水的实惠, 楼盘入住初期及入住率不超过60%时, 基本保证入住业主全天候正常热水供给, 一般无需启动辅助加热, 用户满意度较高, 水费收缴便利。
体会与建议:
1.利用太阳能发展绿色节能建筑, 不能仅靠开发商的自觉性, 因为需要投资者资金、技术和人才的投入, 并且与常规投入相比, 投资金额会有所增加, 这会令一部分仅考虑短期利益和自身利益的投资者望而却步。虽然表面上看初期投入多了点, 但从国家层面看, 节约了资源, 降低了碳排放, 保护了环境;从业主层面看, 热水供应更便利舒适, 使用寿命得以延长, 使用成本更低, 还免去了维修、更换的麻烦;从投资商层面看, 房屋品质、性价比提高了, 有利于销售和资金回笼, 降低财务成本, 实现了社会效益和经济效益的共赢。但不是所有的投资商都能够意识到这些。
2.在太阳能发展的过程中, 需要政府宏观调控, 科学引导, 制定和推行一定的优惠政策, “强制并鼓励”企业对太阳能尤其是高性能太阳能装置和技术的投入与使用。无论在政府政策层面, 还是在企业微观层面, 都需要一场观念和行动上的“绿色革命”。政府对绿色建筑要有创新性的政策支持, 实施“胡萝卜加大棒”政策, 从法律法规上强制从财政税收上鼓励, 从而创造引导发展绿色科技建筑的良好机制, 鼓励和推广绿色新能源、新材料、新技术的使用, 全面推进绿色科技住宅产业化。
3.太阳能的合理应用推广能够实现国家、企业、业主多方长期共赢。这就要求推广高性能、一体化、寿命长的太阳能系统, 既安全、可靠, 又美观、耐用, 有关部门应进一步完善相应的标准法规, 由规划、建筑师和太阳能方面的专家共同研究, 使太阳能产品尽快列入建筑设计标准图册和建筑设计技术规范, 实现太阳能与建筑的完美结合。同时太阳能厂家要解决产品中存在的系统运行可靠性差和使用操作复杂的技术难题, 增强产品的适应性和通用性, 并能与其它能源相配合, 尽量做到模块化、标准化、智能化运行。