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关键词:HDPE排水管道;传统材料;施工工艺;质量;进度;成本;绿色施工
自改革开放以来,建筑领域不断出现新材料和新工艺,民用建筑物机电安装的施工质量在一些办公场所和高档酒店受到社会成员越来越多的关注。这就需要从事机电安装的技术人员不断的提升机电安装技能,而高层建筑的排水则是建筑机电安装的重要组成部分之一。随着经济的快速发展,社会的不断进步,我们要坚持可持续性发展,建立节约型和环境友好型社会,才能够长久地享受自身创造的文明成果。HDPE排水管道(沟槽压环柔性连接)作为一项新材料、新工艺,要求施工单位在严格控制施工质量、进度、成本的同时还需要注重绿色环保施工。
1 HDPE管简介以及优点
HDPE是一种由乙烯共聚生成的热塑性聚烯烃,该聚合物不吸湿并具有好的防水蒸汽性,是一种新型的耐酸、耐腐蚀、抗压、无毒的绿色环保材料,属于环保节能型高新技术产品,在-60℃至60℃的环境中安全使用年限能够达到50年以上。
HDPE材质的管材、管件有以下优点:(1)耐老化、寿命长:HDPE管抗紫外线能力良好,在露天敷设时不会受紫外线的辐射损坏。(2)低温抗冲击性好:冬季施工时,室外温度较低,HDPE管因其具有低温脆性极低、抗冲击好的特点,不会发生管道脆裂的现象。(3)施工方便:HDPE管质量轻,便于二次搬运,管道连接工艺简单,不需要做防腐处理,提高了施工效率。(4)化学稳定性:HDPE管材化学性良好,环境中的土壤、电力、HP值等因素都不会损坏管道,也不会滋生细菌、微生物等。室温条件下除了少数强氧化剂外,大多数化学物质对其均不起作用。(5)静音性能优越:HDPE管的材质具有密度小、壁厚大的特性,能够在吸收可闻声波的同时阻止声波传出,因此静音效果极佳。
2 传统排水管材料、施工工艺分析
目前高层建筑排水设计与施工采用的主流管材及施工工艺主要有UPVC管粘接连接、柔性抗震接口排水铸铁管以及热熔连接的HDPE管,下面我们简单分析一下各类管材及施工工艺的优缺点:
2.1 UPVC管道
高层建筑排水中的UPVC管主要采用粘接连接。其优点有:UPVC材料具有轻质、质地坚固、抗腐蚀能力强,施工简便,工程造价相对低廉等特点;但缺点也很明显:从施工角度看,热稳定性和抗冲击性较差,接头粘合技术要求高,固化时间较长,同时UPVC管使用过程中容易产生脆性,抗冲击性较差。从安全角度看,UPVC管在温度超过90℃极易软化变形,一旦发生火灾,火势会顺着管道穿越楼板的部位蔓延,而穿过屋面的UPVC管由于室外的风速较大,火势蔓延也会更快,同时UPVC管在燃烧时会产生致命烟气,降低人员逃生几率。从环保角度看,UPVC管在生产时添加了重金属添加剂,使用时单体氯乙烯亦可能渗出进入输送介质,从而对人体造成危害,而且UPVC管在焚烧时会产生大量有害气体而严重污染环境。
2.2 柔性抗震接口排水铸铁管
高层建筑排水中的柔性抗震接口排水铸铁管按其接口类型分为A型和W型,A型采用法兰压盖连接,W型采用管箍连接。其优点有:管壁薄厚均匀、内外壁光滑、排水噪音低、使用寿命长,且在内水压下具有良好的挠曲性、伸缩性,能适应较大的轴向位移和横向曲挠变形;其缺点如下:从施工角度看,铸铁管道自重较大,在搬运、安装过程中人工降效极大,并且铸铁管脆性较大,一旦损坏,修复极为困难。从成本角度看,铸铁管成本明显高于塑料管道。从安全角度看,铸铁管自重较大,高处作业时,发生高处坠落、物体打击的风险大大增加。
2.3 热熔连接的HDPE管
高层建筑中传统的HDPE管道连接方式为热熔连接,该施工工艺存在两个突出的缺点,一是热熔机器受施工作业区域的限制,二是热熔对接产生的凸出熔珠会对排水水流产生阻碍。
3 沟槽压环柔性连接的HDPE管与传统材料、工艺相比的优劣势
从施工质量角度看:沟槽压环柔性连接的HDPE管连接方式为平口连接,避免了热熔连接凸出的熔珠对排水水流产生的阻碍,同时由于管材自身管道抗冲击性能较好,在已施工完成的管道成品保护方面与铸铁管以及UPVC管相比具有较大优势,此外HDPE管道还因其密度小、壁厚,具有吸收可闻声波,在静音效果上也超越了铸铁管以及UPVC管。
从施工进度角度看:与传统热熔连接工艺相比,沟槽压环柔性连接的HDPE管施工中不需要热熔,仅需在加工场地统一下料预制,避免了设备倒运,大大提高了施工效率;与铸铁管相比,由于HDPE管材自重较小,材料二次搬运及施工效率大大提升;与UPVC管相比,HDPE管施工不受雨水天气及温度影响,可以随时安排人员作业。
从施工成本角度看:从材料损耗方面看,沟槽压环柔性连接的HDPE的管材均采用平口连接,无重叠部分,与UPVC管及铸铁管相比,可以减少管材用量,且沟槽压环柔性连接的HDPE管的连接零件和管材都可以重复使用,实现了的资源充分利用;从安装等量管道消耗人工方面看,HDPE管质地轻,搬运、安装均比铸铁管方便,相比于UPVC管,平口连接避免了承插接口的人工耗费。从主材费方面看,同规格的管材,铸铁管主材费最高,HDPE管次之,UPVC管最低。但是综合来看,沟槽压环柔性连接HDPE管与传统材料、工艺相比无巨大优势。
从绿色环保角度看:HDPE为热塑性材料,高温时呈现融熔状态,可以回收二次利用,且HDPE管材生产时能耗低,相比UPVC管生产时需添加重金属添加剂以及铸铁管的高能耗生产线具有较大优势。
4 沟槽压环柔性HDPE管目前还存在的问题
由于沟槽压环柔性HDPE管属于新材料、新工艺,目前国家并没有制定相关的规范、标准,所以容易出现关于施工质量争议的问题。同时HDPE管在工程造价上与传统管材相比,不存在价格优势。
5 结语
为积极响应国家“以塑代钢”的号召,沟槽压环柔性HDPE管作为一种新材料、新工艺被应用在高层建筑排水领域,本文通过与目前几种主流排水管道进行对比,并结合具体工程施工经验推荐该种新材料、新工艺,希望该种新材料、新工艺能在高层建筑排水领域拥有广泛的应用前景!
参考文献
关键词:综合楼 空调主机方案
重庆一综合楼项目,建筑面积5200平方米。项目地处重庆市涪陵区,属夏热冬冷地区。夏季室外计算干球温度为35.5℃,计算湿球温度为26.5℃,夏季极端气温可达40.2℃;冬季室外计算干球温度为-1.8℃,相对湿度83%。通过负荷计算,夏季总冷负荷为564KW,冬季总热负荷420KW。
根据重庆的气候特点,并满足综合楼的负荷需求,以下几种空调主机组合方案可满足该综合楼空调需求:
一、方案依据
1、《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》 (GB50736-2012)
2、重庆市《公共建筑节能(绿色建筑)设计标准》(DBJ50-052-2013)
3、《实用供热空调设计手册》第二版
二、方案特点
方案1:选用水冷式冷水机组+燃气热水机组系统。
优缺点:运行费用低、初投资略低,初投资比空气源热泵低10~15%需建制冷机房和锅炉房及安全配套设施,并且还需安置冷却塔地方。设备相对较多,运行维护量大。
方案2:选用空气源热泵机组系统。
优缺点:初投资略高,但无需制冷机房及锅炉房和冷却塔,放于屋面即可,设备简单可靠,运行方便,后期维护量小费用低,但是运行费用高,并且重庆地区夏季高温高湿,运行效果相对较差。
方案3:选用多联式空调系统。
优缺点:初投资高,机组放于屋顶,无需机房和水泵,管路口径小,占用空间少,节电节能,维护量特小。
三、系统主机设备配置
方案1:水冷式冷水机组(YCWE30SCx3)+燃气热水机组系统
1、冷水机组参数:制冷量:292kW,输入功率:58kW,冷冻水流量:50m3/h,冷却水流量:61m3/h。数量:2台。
2、冷冻水泵参数:流量:66m3/h,扬程:25mH2O,功率:11.0kW。数量:2台。
3、冷却水泵参数:流量:80m3/h,扬程:20mH2O,功率:7.5kW。数量:2台。
4、冷却塔参数:HMK-80L, 冷却水量:80M3/h,功率:2.2KW。数量:2台。
5、间接式燃气热水机组:额定热功率为460kw,天然气耗量54.1NM3/H,0.76KW 。数量:1台。
因此,方案一中:夏季,制冷总装机容量:156.4KW;冬季制热总装机0.76KW,天然气耗量54.1NM3/H。
方案2:选用空气源热泵机组系统(YCAE61RC)。
1、机组参数:制冷量60 KW,制冷整机输入功率19KW;制热量65.7 KW,制热整机输入功率20.7KW。冷水流量:10.3m3/h。数量:共12台。
2、冷水泵参数:流量:66m3/h,扬程:25mH2O,功率:11.0kW。数量:2台。
因此,方案二中:夏季制冷总装机容量:250KW;冬季制热总装机容量:270.4KW。
方案3:选用多联式空调系统(RCXYQ16PAY1)。
1、机组参数:制冷量45KW,制冷装机容量:14.2KW;制热量50KW,制热装机容量:12.9KW。数量:13台。
因此,方案三中:夏季制冷总装机容量:184.6KW;冬季制热总装机容量:167.7KW。
四、设备投资
方案一设备总投资60.6万元。
其中:冷水机组2台,每台17万元,共37万;冷冻水泵2台,每台1.8万元,共3.6万;冷却水泵2台,每台1.5万元,共3万元,冷却塔2台,每台2.5万元,共5万元,燃气热水机组1台,共15万。
方案二设备总投资71.70万元。
其中:热泵机组12台,每台5.67万元,共68.1万元;水泵2台,每台1.8万元,共3.6万元。
方案三设备总投资75.4万元。
其中:VRV热泵机组13台,每台5.8万元,共75.4万元。
因此,方案一的初投资最省,方案三的初投资最高。
五、运行费用
夏季运行120天计算,冬季60天计算。电费单价按0.52元/度。天然气按1.72元/M3,全年负荷运行系数取0.5。
方案一:年运行费用18.41万元。
夏季运行费用:0.52x156.4x24x120x0.5/10000=11.71万元。
冬季运行费用:6.73万元。
其中:天然气费:1.72x54.1x24x60x0.5/10000=6.70万元。
电费 :0.52x0.76x24x60x0.5/10000=0.03万元。
方案二:年运行费用24.20万元。
夏季运行费用:0.52x250x24x120x0.5/10000=18.00万元。
冬季运行费用:0.52x165.6x24x60x0.5/10000=6.20万元。
方案三:年运行费用18.65万元。
夏季运行费用:0.52x184.6x24x120x0.5/10000=13.82万元。
冬季运行费用:0.52x129x24x60x0.5/10000=4.83万元。
因此,方案一的年运行费用最低,方案二的年运行费用最高。
综合比较各方案,尤其是在重庆这种夏热冬冷地区采用水冷式冷水机组和燃气热水机组的方案是比较适合的。
参考文献
关键词:建筑、绿色节能、新能源利用
Abstract: Through the building itself energy consumption of building energy consumption and normal use of control, to achieve in green energy conservation in building the results, and combined with the use of new energy to reach the goal of building a green energy saving.
Key words: construction, green energy saving, new energy use
中图分类号: TU201.5文献标识码:A文章编号:
引言:在当今人类面临生存环境日益恶化,追求人类社会可持续发展。建筑的发展已不再局限于应用,而是更加关注与自然结合的建筑自控,成为绿色节能建筑的一部分。以建筑的绿色节能发展,节约能源,促进新能源、新技术的应用,降低资源消耗和浪费,增强能效,减少污染是建筑发展的方向和目的。
一、减少建筑的建设能耗
1、加强规划设计,提高项目管理水平。建筑的规划设计是建筑绿色节能设计的重要内容之一。设计人员应当以当地的气候条件为依据,设计合理的建筑方案。要对建筑的总平面布置、建筑平、立、剖面、日照、自然通风等气候参数对建筑能耗的影响进行分析,建筑群落的布局、朝向、体型的选择要能充分利用当地的气候条件,并且营造良好的建筑群的微型气候。就建筑群的朝向而言,一般以朝南或偏南为主,但设计师必须根据实际情况选择合理的朝向;就布局而言,考虑到建筑物内的风压对空气流通的作用,建筑群的平面布局应当错落有致,同时考虑到夏季季风的渗透,竖向布局宜将较低的建筑布置在夏季迎风面的前端。同时,由于建筑物本身的能耗是由墙、门窗等围护结构的热传导造成,维护结构材质的热传导系数高,会增加建筑物的制冷以及制热负荷,因此在设计的时候,应当控制维护结构的传热性能,尽可能采用合适的结构以及热传导系数小的材料来降低维护结构的传热性能。建筑物在冬季最大限度地利用太阳辐射的能量,降低采暖负荷;夏季最大限度地减少太阳辐射的热并利用自然通风降温冷却,降低空调制冷负荷。加强容积率控制,努力提高绿化率,美化环境,缓解热岛效应等。要求项目管理采用一种具有统一协调界面、责任明确的管理体系,防止造成巨大的浪费。2、建筑节能不是简单的节能材料和节能技术的累加,设计人员根据建筑的布局,所在地的气候条件,合理采用各种节能技术,使整个建筑成为一个能源体系,以协调控制,使之在保证性能、各功能要求和运行安全的前提下,实现绿色节能运行。
二、提高建筑新能源、新材料、新技术利用
在节约能源、保护环境方面,新能源的利用起着至关重要的作用。新能源通常指非常规的直接或间接来自太阳的可再生能源,包括有太阳能、地热能、风能、生物质能等非化石能源。其与常规能源相辅助, 进行合理的分配和使用, 可有效解决能源紧张和能源损耗问题,逐步达到零排放,实现“绿色建筑”。比如光伏建筑一体化技术,把太阳能光伏电板做成建筑材料,将建筑屋顶、向阳的外墙甚至窗户材料都用光伏器件来代替,则既能作为建材又能发电,还能吸收太阳辐射,避免屋顶、外墙温度过高,降低空调能耗,可谓一举多得;太阳能热水器为建筑物提供生活热水和冬季采暖;地源热泵、空气源热泵技术耗能低,对环境影响小,在空调系统中可得更大范围的应用。中水系统的回收、处理及应用,雨水的回收利用,能够在最大程度上对水资源进行利用。
三、降低建筑的运行能耗
建筑需要加强以下方面来提高绿色节能效率。主要就是如何利用现代技术来降低各种建筑设施的运行能耗。采暖、制冷和照明是建筑能耗的主要部分,降低这部分能耗将对绿色节能起着重要的作用。在南方地区,空调采暖制冷占相当大比例。据有关数据统计,空调使用已经占建筑耗能50%左右。空调的能耗主要是由建筑物冷热负荷来决定,因此在建筑建设时不但要设计好建筑物的围护结构,还要从中央空调设计选型开始就应注重绿色节能。要强制淘汰低效能比空调,推广使用高效绿色节能空调。建好后还要加强中央空调的运行管理,因为一个设计再好的绿色节能系统,如果管理不善一样达不到绿色节能的目的。空调系统包含了三大部分:冷源、空调机和空调末端设备。在实际应用中,比较重视对前两部分的控制和管理,但对于空调末端的控制一直没有引起足够的重视。实现空调绿色节能的根本途径,就是巧妙利用室外条件、围护结构、室内条件和空调设备相互作用关系,既创造出舒适高效的室内环境,而同时又实现大幅度绿色节能目的。空调绿色节能的工作原理重点在冷源系统与空调设备的运行效率方面想办法,通过管理优化其控制来达到绿色节能目的。
建筑照明是一个系统工程,设计之初要注意照明灯具及附件的选择,还涉及到建成之后的控制等多个方面。照明灯具有很多种如白炽灯、荧光灯、HID灯,光纤灯、LED等,每种都有各自的优缺点,都有自己的适用范围,设计时可根据建筑物的使用性质,人员的视觉要求,灵活选择配套的绿色节能光源。在优化照明设计的同时还要充分利用自然光,使窗户射的自然光和室内的人工照明合理协调,形成良好的照明环境,可大大地节约能源。节能光源作为一种简便、有效的绿色节能措施,主要在小型的建筑物或者家庭照明中发挥重要作用。照明系统的目的就是使整个照明系统可以按照经济有效的最佳方案来准确运行,降低运行管理费用,最大限度地节约能源。另外就是节约用水,我们可以利用水再生技术,水循环技术,雨水收集利用技术,使用节水器具等来达到节能的目的。
在生态建筑设计中,一定要注重环境的绿化设计,创造出良好的局部微气候。首先,在建筑群落周围,尽量不使用或少使用渗透性差的硬质铺地,尽可能多的铺设渗透性强的生态铺地,多种植绿化效果明显的乔木,扩大草坪面积。其次,建筑物的立面,对墙面、屋顶、阳台进行绿化。墙面绿化主要是在墙面种植绿色藤状植物,避免阳光照射墙面,降低外墙表面温度。屋顶绿化是采用屋面蓄水覆土种植技术,以建筑屋顶部平台为依托,进行蓄水、覆土并栽种植物花草和灌木。阳台绿化是在居民家的阳台上种植一些花草植物。再次,从整体出发,通过借景、组景、分景、添景等手法,协调住区内外环境。例如:设置亲水景点,景点视线通廊等。
结束语:
绿色节能建筑是具有调节、控制、管理、规范、优化建筑与生态系统关系、人与建筑关系、人的行为与生态系统的集成。以“绿色”思想为指导,将各种先进技术应用于建筑物,促进资源节约与环境保护,实现人与自然和谐共存。
参考文献:
[1]谢秉正;绿色建筑工程技术[M].南京:东南大学出版社,2007.
关键词:太阳能;热水器;优缺点;建议;发展方向
中图分类号:F407.9文献标识码:A
太阳能是一种绿色的可再生能源,在一定程度上可以说是取之不尽、用之不竭,不用则白白浪费。在能源短缺日益凸现的今天,对太阳能等可再生能源的开发利用已经越来越受到人类的重视,并在许多领域得以应用。太阳能热水器作为一种实用型太阳能产品,经过多年
的应用和改进,已逐渐进入千家万户。与传统的燃气热水器、电热水器相比,太阳能热水器具有环保、节能、安全、方便、运行成本低等优点,但也存在一些缺陷。本文试着对此进行对比和分析。
1太阳能热水器与其它热水器的优缺点比较
1.1优点
1.1.1、节能
燃气热水器消耗的是各类燃气,如人工煤气、液化气、天然气、沼气(仅适合农村)等;电热水器消耗的是电能,而大部分电能消耗的都是煤炭。除沼气外的上述燃气和煤炭都属于不可再生能源范畴。随着人类社会的发展,对能源的需求越来越大,这些不可再生能源总有一天会消耗殆尽,人类很快就将面临常规能源枯竭的危机局面。
太阳能是一种可再生能源,在一定程度上可以说是取之不尽、用之不竭的,是替代常规能源的最好选择。数据表明,每平方米太阳能热水器,每年可以节约标煤120KG。太阳能热水器是利用太阳能来加热的,不消耗任何常规能源。
1.1.2、环保
燃气热水器和电热水器都要消耗煤气、天然气、煤炭等矿物质能源,这些矿物质能源在燃烧的过程中,除了产生C02和水外,还生成其他有害气体:如C0、S0、N0等。这些有害气体严重污染大气质量,形成酸雨,直接影响人类的身体健康。C02等温室气体造成的地球温室效应,引起全球气候不断变暖,越来越威胁到地球这一人类赖以生存的家园。
太阳能热水器利用太阳能的辐射作为热源,使用过程中不排出任何废渣、废气,也无噪音,对人类环境和生活不产生任何污染和破坏,是一种绿色、环保的热水器。
1.1.3、安全
燃气热水器有燃气和废气中毒的潜在安全隐患,电热水器有漏电触电的潜在安全隐患,而太阳能热水器在使用过程中没有任何安全隐患。
1.1.4、方便
燃气热水器采用水压和水温联动控制系统,如遇水压不稳定时会出现水温不稳定现象,水压过低时甚至无法正常使用。电热水器在使用前需要提前加热,水容量较小,水胆中热水用完需要再次加热,不能连续使用。电热水器的水胆利用自来水压力输出热水,冷水补充不易控制,使用时由于冷水的不断补充,水温逐渐下降,造成洗浴不舒适。
太阳能热水器水箱容量较大,水压稳定,连续供水能力强,洗浴过程水温恒定,洗浴舒适。其冷水补充也很方便。
1.1.5、运行成本低
燃气热水器和电热水器在运行时分别消耗燃气和电力,都有一定的能源费用支出。而太阳能热水器在运行时不需要能源费用支出。
1.1.6、其他
太阳能热水器设置在屋面或阳台栏板上,可以对建筑物起到一定的遮阳作用;遇到供水系统突然停水时,太阳能热水器的水箱可以作为备用水箱储水使用。
1.2缺点
1.2.1、受季节和天气的影响较大
太阳能热水器制热需要充足的阳光,在阴雨天基本不制热。在夏季日照充足时所产生的热水用不完,在冬季环境温度低、日照时间短时,所产生的热水明显不足。
1.2.2、一次性投入成本略高
购买和安装太阳能热水器,比燃气热水器和电热水器的一次性投入成本略高。
1.2.3、安装部位和安装范围受限制,对建筑物外观有一定影响
燃气热水器和电热水器都是安装在室内,对建筑物外观没有任何影响,安装范围不受限制,每家每户都可以安装,太阳能热水器由于需要充足的阳光,只能安装在室外受阳面(建筑物屋面或南立面,不能保证每家每户都能使用太阳能热水器。
1.2.4、室外设备和管理发生冻裂故障
由于太阳能热水器只能安装在室外,在严寒地区和寒冷地区的冬季,当环境温度突然急剧降低时,一些没有排空太阳能热水器的采暖真空管和室外管道会发生冻裂,造成使用故障。
2太阳能热水器推广使用中的几点建议
针对上述太阳能热水器的缺点,在今后太阳能热水器的宣传和推广使用中,要注意以下几个方面:
2.1从全寿命使用来看,太阳能热水器比其它热水器经济。虽然初次购买太阳能热水器比燃气热水器或电热水器大概多几百元到一千元不等,但在以后十五年左右的使用期内,太阳能热水器每年要节省电费或燃气费三百元左右,这样十五年全寿命花费算下来太阳能热水器还是比其它热水器经济的。
2.2采取一定技术措施,可以保证太阳能热水器在冬季正常使用。经过多年的推广使用,现在市场上已经出现了不少的电加热辅助型太阳能热水器,在冬季气温低、日照时间短的情况下,可以采用电辅助加热,保证冬季也能使用到热水。另外一种做法是,将太阳能热水器放置在由多层透明薄膜或透明薄板(玻璃、阳光板等)组成的全封闭温室之中,通过温室作用,使得太阳能集热设备周围的环境温度大幅度提高,即使在严冬,只要有太阳就能制出热水。有关学者实验研究表明,这种措施可使热效率高达85%一95%,比目前热效率最高的太阳能真空管还高3 0%左右。
2.3改变传统的太阳能热水器安装部位及范围。目前大多数太阳能热水器的集热设备都是安装在建筑的屋面,对于多层建筑,屋面面积还能保证全楼所有住户安装太阳能热水器,对于小高层或高层住宅,屋面有限的面积就不能保证了。这就要求改变和创新传统的太阳能热水器安装部位及范围,将太阳能热水器的集热板装设在各层的阳台栏板或墙面上,既增加采热面积满足所有住户的使用要求,也减少了高层住宅中低层部分管道太长使用前要放冷水的缺点。
2.4做好太阳能热水器冬季防裂保护措施。新建住宅建筑应将太阳能竖向管道统一布置在室内管道井内,并做好室外水平管道的保温措施。冬季室外管道发生的“爆裂”现象多是发生在铝塑管和铜连接配件的结合处,这说明了两者热膨胀系数的差异性太大。针对这种情况,建议采用抗冻性能良好的P P R管,采用热溶法连接,避免使用不同材质的配件连接管线。或尽量采用整根管道,减少接头。
3太阳能热水器在住宅建筑中的发展方向
3.1加强行业技术创新,提高太阳光热转化效率,满足冬季对生活热水的需求。太阳能热水器在夏天产生的热水对一个三口之家来说是用不完的,相反,水箱中的水长时间处于烧开状态反而影响水质。春、秋季节有充足的目照时也基本可以满足生活需要。
3.2多方配合,互相协调,提高太阳能与建筑一体化设计水平。新建住宅建筑设计之初,就应对太阳能热水器进行通盘设计,从集热器面积、安装位置、管材选用、管道预留(穿透屋面、墙面对防水层、保温层的影响),到太阳能热水器与建筑物屋面、立面的协调统一及安全、耐久性能等各个方面进行统一考虑,避免造成顾此失彼的缺陷。做到太阳能热水器与建筑物的立面整齐美观、协调亭序、布局合理、性能匹配,并且确保结构安全、维修方便、使用可靠,给人们群众的生活带来真正的方便和实惠。
参考文献:
[1] 李涛.“阳翼九天”紧凑式壁挂太阳能热水器实现太阳能行业新突破[N]. 大众科技报. 2007.
[2] 罗运俊,何梓年,王长贵编著.太阳能利用技术,北京:化学工业出版社,2005.
[3] 中国建筑科学研究院建筑设计研究所等,民用建筑采暖通风设计技术措施,中国建筑工业出版社,1983.
【关键词】太阳能;多能源组合;热水供应;清洁能源
【Abstract】In recent years,high-rise buildings have been installed wall-mounted heating,but the utilization rate is low,resulting in limited economic circumstances,the objective and detailed analysis of the advantages and disadvantages of wall-mounted solar energy,solar and other energy sources as a heat source research status,Heat utilization provides a reference.
【Key words】Solar energy;Multiple energy mix;Hot water supply;Clean energy
0 引言
太阳能热水器具有节能、环保、安全的优点,越来越受到用户和太阳能厂商的青睐。近几年,随着新建楼层越来越高,传统的屋顶太阳能热水系统难以满足居民生活需求,平板阳台壁挂式太阳能(以下简称壁挂式太阳能)应运而生,因为政府对太阳能热水项目的鼓励和强制规定,有不少新建地产项目纷纷给高层住户装上了壁挂式太阳能。
但也出现有不少住户将崭新的太阳能储水罐拆除掉,安装燃气热水器的现象。政府大力扶持、开发商花钱装太阳能而住户不领情的尴尬局面,对高层安装壁挂式太阳进行客观的分析是必要的,文章对壁挂式太阳能的优缺点及多能源组合做了详细的分析,为提高壁挂式太阳能的热利用提供参考。
1 正文
现在市场上占主导地位的太阳能热水器主要有平板型和真空管型两种,真空管式太阳能,其热效率高、保温性好,但管内存水、抗冻性差,且玻璃管内壁易结垢,不易清除,全玻璃真空管式如果一支管破碎后,整个系统将不能使用;热管真空管式太阳能受热管工质的循环次数有限,从而影响其使用寿命[1]。壁挂式太阳能属于分离式太阳能热水系统,水箱放置在阳台内,集热器安装位置不局限于屋顶,也可以放置建筑南里面阳台上,深受高层建筑用户欢迎。
1.1 壁挂式太阳能优缺点
优点:
1)安装不受楼层限制,多用于高层建筑。
2)承压运行,出水压力足(冷水压力必须足),可多点供水。
3)相比屋顶太阳能,进水管道距离短,放少量的冷水就可出热水。
4)利用太阳能提供热源,不需要燃气和电力,节省能源,同时既安全又环保。
缺点:
1)容积小,基本维持在80--100升(屋顶太阳能最小的也得160升,16只管)
2)温度低,最高温度不会超过75℃,冬季不用辅助电加热基本维持在30℃--40℃
3)因为是承压运行就需要凉水顶热水才可以使用,一旦凉水压力低,就不能使用热水。
4)太阳能受地域、天气等影响较大,不能很好地满足用能需求。
太阳能无处不在,随处即可开发利用且无需运输,能量巨大,绿色、无污染,取之不尽、用之不竭,我国已经把大力推动、发展新能源、可再生能源作为国家的一项重大战略任务[2]。湖北省武汉市规定,自2013年7月1日起,武汉市内新建、改建、扩建18层及以下建筑,太阳能热水系统须达到100%;18层以上建筑,太阳能热水系统须达到30%。政府这样简单的硬性规定,开发商粗放的大资金投入壁挂式太阳能,所带来的经济效益也非常有限。
一方面,太阳能受季节、气候特点的影响,如果只采用太阳能供热,无法满足住户的热水需求,冬季太阳能集热箱出水温度低,末端负荷基本靠电辅助加热;另一方面,在日照强的天气里,由于壁挂式太阳能是凉水顶热水才能使用热水,洗浴时热水的使用,大量的凉水注入太阳能储水罐,罐内热水温度下降很快,满足不了多人洗浴,而且洗浴时热水温度变化要不断调节水龙头冷热水方向,影响洗浴舒适度。况且赶上南方的梅雨季节,太阳能的辐射几乎为0,太阳能热水供应根本满足不了需求。
另外对于成片的高层住宅群,由于楼宇间的遮挡,住在低层的住户所安装的集热器不能接受到充分的日照,因此低层用户更难达到理想的使用效果,导致其运行效率低下,必须采用辅助加热措施。
目前壁挂式太阳能辅助加热装置一般为电加热,而电多是由煤燃烧发出的热能转化来的,代价较高。这种方式效率低且不符合节能减排理念,一般不建议采用电作为辅助能源。
因此,要更好地满足用户24小时用热需求,太阳能与其他能源互补使用已成为一种必然趋势。多能源集成热水系统既可以单独工作,也可根据用户需求自由组合,能够弥补不同能源间的缺陷,实现大幅度节能减排的目标。
1.2 多能源辅助太阳能供热组合方式
建筑能耗中热水系统占据了绝对的主导地位,同时热水系统与采暖系统结合使用相对更为常见,这主要是因为采暖系统主要是利用太阳能产生的热水进行供暖,因此采暖系统常与热水系统一起使用。太阳能热水系统与其他能源进行联合运用的组合方式主要有:电辅助太阳能热水系统;燃气辅助太阳能热水系统;地源热泵-太阳能组合式供暖;空气源热泵辅助太阳能联合供热;太能与热网互补供暖系统。
1.2.1 电辅助太阳能热水系统
目前在高层建筑上安装的平板壁挂式太阳能均采用电辅助太阳能热水系统。因为太阳能的间歇性,通过电加热辅助太阳能供应热水,解决了传统太阳能热水系统不能24h运行的缺点。但这种热水系统仍然需要消耗大量的电能,能源浪费问题依然存在[3]。
1.2.2 燃气辅助太阳能热水系统
燃气热水器是较早投入使用的热水器,其燃气可采用天然气和液化气。燃气热水器具有即开即用,出水快,洗浴方便快捷的优点,但耗能较大[4],而且燃气热水器在使用过程中,产生一氧化碳和硫化气体等废气,易造成有害气体聚积和氧气缺乏,从而引发人体中毒。基于节能环保和经济效益的考虑,燃气辅助太阳能热水器的应用受到一定的限制。
1.2.3 地源热泵-太阳能组合式供热
地源热泵-太阳能采暖系统由地源热泵和太阳能作为热源,通过地源热泵、太阳能集热器、水箱、连接管道、控制系统和发热末端等构成。将太阳能所采集的热源和地源热泵采集的热源通过管道将热源储存在水箱内,然后通过热水输送到发热末端,提供建筑供热的需求[5]。但地源热泵需要地下埋管,初期投入大,适合别墅群住户,一般高层住户无法安装。
1.2.4 空气源热泵辅助太阳能联合供热
空气源热泵是以空气作为热源进行供热的装置,能够以较低的能量消耗,实现把低温位热能输送至高温位,利用自然资源中的热量,很好地满足了用户热负荷的要求[6]。太阳能和空气能都属于清洁能源,如果将空气源热泵与太阳能热水系统联合供热,以最优的模式运行,不仅最大程度利用了太阳能,且有效地减少了对电能的消耗,对更好地节约能源、保护环境有着重大意义[7]。空气源热泵在0℃以下,易出现结霜问题,因此空气源热泵辅助供热太阳能供热水系统节能性和经济效益均较显著, 是适宜在南方推广的供热供暖系统。
1.2.5 太阳能与热网互补供暖系统
随着能源短缺及供暖需求的增大,已有热网无法满足小区供暖需求,可以将太阳能与热网互补联合供暖,互补供暖系统主要由太阳能集热系统、热泵机组系统和热网系统组成。为了确保末端热用户的供暖需求,从能耗和经济性两个方面分析,设计热网承担大部分热负荷,太阳能作为辅助补热系统,研究结果表明,当室外太阳辐照度足够时,出水平均温度提高了,平均COP值由 3.167 增加到 4.65,热网的供暖时间得以增加[8]。
多能源辅助太阳能供热组合方式能够更加有效的利用太阳能源,缺点是前期投入较大,但后期使用成本低,加上政府有力的扶持,值得推广应用。
1.3 壁挂式太阳能主要研究参数
太阳能热水器冬季出水温度低,一般天气只有20℃左右,远远达不到55℃的要求。因此冬季使用太阳能供热、供暖必须结合其他热源辅助加热,而太阳能和何种热源结合,要考虑辅助热源的安装成本、运行成本,项目实施地的太阳能辐射量,太阳能集热器的热转换效率、水箱的保温性能和日照遮挡问题等,这些是影响太阳能热水器使用效率的关键要素,这也是今后太阳能供热、供暖研究的主要参数。
此外,怎样将太阳能的能量进行储存已经成为国际性课题,跨季节太阳能蓄热系统已经在欧洲一些国家实施并开展。
2 结论
综上研究,壁挂式太阳能作为一种新型能源,已经受到我国政府的高度关注,而壁挂式太阳能的缺点限制了它的使用时间和范围,多能源辅助太阳能供热方式能够很好的解决这种问题,将壁挂式太阳能和其他热源结合起来为用户提供绿色、清洁、高可靠性、高性价比的供热、供暖系统成为研究热点,该类研究对于降低建筑物的能源消耗,增大社会效益具有重要意义。
【参考文献】
[1]李善可.太阳能――水源热泵辅助供暖系统的研究[D].沈阳建筑大学,2011:7-10.
[2]陈文婷.北京地区太阳能供暖集热――蓄热系统研究[D].辽宁工程技术大学,2012,1-10;
[3]铁燕,罗会龙.空气源热泵辅助供热太阳能热水系统技术经济性分析[J].制冷与空调,2009(8):33-35.
[4]叶远璋,唐晓峨.太阳能辅助加热的燃气热水器:中国,201289201[P].2009-08-12.
[5]张丽娟.太阳能和地源热泵采暖系统初步设计[J].山西建筑,2012(3):144-145;
[6]王新如,潘嵩,许传奇.低温太阳能热水辅助空气源热泵系统的节能研究[J].制冷与空调,2015,v.15(10):22-25.