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太阳能热水系统与建筑一体化整合设计分析

字号+作者:太阳能部落 来源:太阳能工程 2016-12-27 16:56 我要评论() 收藏成功收藏本文

  太阳能热水系统与建筑一体化整合设计与系统集成。在住宅建筑中,采用太阳能(与其它辅助能源相结合)为热源的生活热水系统集成,包括从策划定位、施工 '...

   太阳能热水系统与建筑一体化整合设计与系统集成。在住宅建筑中,采用太阳能(与其它辅助能源相结合)为热源的生活热水系统集成,包括从策划定位、施工图设计到安装设计与施工、验收评价的整合过程,在建筑、结构、给排水、电气等专业参与下,使太阳能热水系统符合住宅工程的设计要求。在这个过程中,应综合考虑地区资源条件,住宅类型、居民的经济承受能力、建筑平面布局、建筑外观、热水用量与使用工况、集热器形式与性能、系统配置、运行方式、安装方法、接口形式与尺寸、安全性、维修及经济技术分析等综合性因素。

太阳能热水系统与建筑一体化整合设计分析

  随着太阳能热水系统与建筑一体化政策的普及,住宅建筑中采用太阳能热水系统所要考虑的问题也发生了较大的变化:

  (1) 范围变化:农村→城市,小城市→大城市;

  (2) 用户变化:零星住户→住宅小区;

  (3) 系统变化:单一热水器→整个热水系统;

  (4) 能源变化:太阳能→太阳能+辅助能源;

  (5) 模式变化:热水器零售商→系统集成的工程公司。

太阳能热水系统与建筑一体化整合设计分析 

 

  太阳能热水系统集成的必要性和重要性

  而目前太阳能热水器的规格、尺寸均随厂家不同而异,这对建筑本身的管道、预埋件、产品接口预留等带来了极大的不便,从而也就影响了建筑施工图的同步一体化设计及接下来的施工安装、运营维护等一系列问题。

  与此同时,太阳能热水系统相关配套设计规范、标准严重滞后。导致设计单位对太阳能热水系统的产品及部件、技术、施工安装方案缺乏了解的积极性,进而导致与建筑的一体化设计还未完全纳入到建筑的立项-方案-扩初-施工图-审图-反馈-完善的闭合设计流程中。因此,单纯的依靠生产企业或设计院进行系统设计、安装,是难以符合工程的一体化建设要求,也难以保证系统的使用效果。

  为此,在接下来的项目实施过程中,几个必要的服务主体,包括设备厂商、设计院(第三方专项设计咨询单位)、系统集成商(含设计-施工-运营维护的一站式服务)应是有机的整合,而不是各自为伍,方能实现太阳能热水系统与建筑的真正一体化,一种面向建筑全寿命周期的一站式绿色服务:

  (1) 设备厂商(开发和生产企业):应定位于提供效率高、性能稳定、质量可靠的集热器、水箱等系统部件,并尽量让其性能参数、几何参数标准化和模数化;

  (2) 设计院(第三方设计咨询单位):应统筹考虑集热器的安装是与建筑最密切相关的,涉及到位置、空间、连接、维护、施工安装等各方面,应参照建筑部件、构件产品工艺特点和构造方式,使其成为建筑的有机组成部分;专业化的第三方设计咨询单位还应兼顾(3)中提到的系统设计内容;

  (3) 系统集成商:

  ①系统设计:为适应不同的用户(工程),应能对系统予以整合或集成,形成多样化的系统解决方案,尤其是摈弃系统部件的品牌差异对项目的限制条件,即保证系统设计方案对部件产品选择的兼容性(尤其是集热器组件)。例如从最简单的紧凑式热水系统来看,也应有不同的集热器型式、安装方式、储热水箱容积配置、加热方式、控制方式;还有辅助能源,不仅有电、燃气、燃油、区域热网等热源之分,还有快速式、容积式、即热式等不同配置,设置于系统的不同部位,以及控制方式的区分等;

  ②施工安装:制定专项的施工组织设计方案,并紧密配合主体施工单位,将热水系统的整合设计方案予以落实并最大程度上保证实施效果;③运营维护:制定专项的售后及运营维护方案。

  在上述几个主体中,定位于系统集成的工程公司通过工程实践、总结行之有效的系统模式,为用户(工程)提供整个热水系统,而不只是集热单元或储热单元。在这个过程中,工程公司应协调太阳能和建筑两个关联行业,同时架起设备厂商、设计院、第三方专项设计咨询单位同最终服务对象(甲方)的沟通桥梁。它本身并不生产集热器、储热水箱等产品,而是致力于为不同类型建筑提供最匹配的系统解决方案,包括基于整合设计基础上的设备选型及配套、优化集成技术(而不是简单叠加)等,在这个过程中,建筑本体就如同一台计算机,它需要系统集成商根据不同的产品定位和客户需求,选择合适的中央处理系统(集热系统)、显示器及终端设备(供热系统)、鼠标键盘(管路及控制系统)等,在这些部件的选择过程中,要兼顾其核心功能(提供热水)、人体工学(建筑结构体系)、显示外观(建筑立面)等,最终“组装”成一台既能满足外观美学,又能实现数据处理、程序运行的“电脑”。

  系统集成原则:

  (1)优先、合理的充分利用太阳能资源,即要体现太阳能热水系统的节能性。太阳能热水系统应充分利用收集到的太阳能,并加以利用,除非受天气条件限制,否者应少用辅助能源。

  (2)设备及部件的模数协调、安装位置及连接形式,应与建筑设计统筹考虑,做到统一规划、同步设计、合理布局及因地制宜,即体现太阳能热水系统与建筑的适配性。

  (3) 系统的安装应保证安全可靠、维修方便,即体现太阳能热水系统的安全性。

  (4)提供稳定的热水供应及良好的运营维护方案,即体现太阳能热水系统的使用功能。

  (5)设计中应考虑后续建造、运营维护阶段的成本分析,即体现经济性、环保性和合理性原则;

  系统集成评价:

  住宅太阳能热水系统的设置除考虑系统类型、辅助热源的种类和比例、集热器类型、储热水箱容积以及集热系统的热性能和居民生活热水负荷等诸多因素外,其技术经济性指标还取决于当地的太阳能资源、气候条件、太阳能系统保证率、太阳能系统利用率、系统增投资回收年限、住区规划和建筑条件、与建筑以及其它专业的接口技术等因素。

  上述因素的权重选择和组合将产生不同的性价比。一般而言,在方案设计阶段,技术经济性可以作为方案的依据;在建筑设计时,能够指导设计人员综合考虑各种要素对专业设计的影响和深化;在施工过程中,指导施工安装单位如何将一体化方案予以落实和完善;在运行过程中,通过实际的运行检测,包括用能统计,安全评估、系统检修等,进行系统的运行技术经济性评价,并反向修正其它阶段的评价指标。对于住宅太阳能热水系统,国内外目前已有相关的评价方法,在综合了相关资料后,采用全寿命周期的技术经济性评价,既符合工程建造的物理流程(方案-施工图-施工安装-运营维护),符合当前国际上对低碳、绿色建筑的分析理念。

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