探討欄桿式太陽能系統(tǒng)設(shè)計

摘要：欄桿式太陽能系統(tǒng)基本集中在陽臺欄桿，很少涉及集中集熱、集中供熱熱水工程，本文主要針對集中集熱、集中供熱熱水工程設(shè)計欄桿式太陽能系統(tǒng)，豐富欄桿式太陽能系統(tǒng)的設(shè)計思路。 　　0引言 　　近年來，國內(nèi)不少廠家開始注重太陽能與建筑相結(jié)合，涌現(xiàn)出許多大膽的創(chuàng)新設(shè)計方案，特別是欄桿式太陽能系統(tǒng)。從目前市場來看，欄桿式太陽能系統(tǒng)基本集中在陽臺欄桿上，很少涉及集中集熱、集中供熱熱水工程，本文主要針對集中集熱、集中供熱熱水工程進行欄桿式太陽能系統(tǒng)設(shè)計，對太陽能系統(tǒng)設(shè)計進行探討研究，豐富欄桿式太陽能系統(tǒng)的設(shè)計思路。 　　1設(shè)計理念 　　欄桿式太陽能系統(tǒng)，采用太陽能集熱器、光伏組件品替代部分傳統(tǒng)欄桿材料，與欄桿有機結(jié)合，相輔相成，達到安全防護和美化裝飾基本功能的同時，還能利用太陽能，達到節(jié)能環(huán)保的目的。 　　2設(shè)計思路 　　欄桿式太陽能系統(tǒng)，重點解決太陽能集熱器、光伏組件與欄桿相結(jié)合的問題，設(shè)計時以欄桿相關(guān)設(shè)計規(guī)范和太陽能相關(guān)設(shè)計規(guī)范為前提，充分考慮安全、適用、美觀、節(jié)能、節(jié)省空間和施工方便等因素。 　　欄桿有漏空欄桿和實體欄桿兩類。漏空欄桿由立桿、扶手組成，部分加設(shè)橫檔、花飾。實體欄桿由欄板、扶手構(gòu)成。根據(jù)材料的不同欄桿分為：木制欄桿、石欄桿、不銹鋼欄桿、鑄鐵欄桿、鑄造石欄桿、水泥欄桿、組合式欄桿等；從與太陽能集熱器結(jié)合的角度來看，宜采用金屬欄桿，如不銹鋼欄桿、鋁合金欄桿。 　　目前市場上太陽能集熱器主要有真空管型和平板型，真空管集熱器雖然價格較低但結(jié)構(gòu)強度較低容易爆管存在一定的安全隱患，欄桿則重在保證安全，因此，從安全角度講，使用平板集熱器是最佳的選擇，此外，平板集熱器也易于與欄桿固定安裝。 　　通過實例具體探討欄桿式太陽能系統(tǒng)的設(shè)計，主要是光熱系統(tǒng)設(shè)計，本項目位于廣東省珠海市，樓高3層，主要為辦公樓工作人員提供生活熱水，日用水量0.8t/d，采用欄桿式太陽能系統(tǒng)。 　　2.1系統(tǒng)設(shè)計 　　本項目采用集中集熱、集中供熱、直接換熱的熱水系統(tǒng)，考慮陰雨天氣陽光不足的影響，系統(tǒng)設(shè)置輔助加熱系統(tǒng)，是1臺空氣源熱泵。為保證用戶24h用水需求，系統(tǒng)采用雙水箱設(shè)計，即加熱水箱和保溫水箱，當加熱水箱水溫達到設(shè)定值時，通過控制器自動控制，進入保溫水箱存儲。為保證管網(wǎng)末端水溫，設(shè)置回水系統(tǒng)，同時增設(shè)水泵，以保證樓頂供水壓力。 　　太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器采光面積可根據(jù)系統(tǒng)的換熱方式、日平均用水量、用水溫度、當?shù)厝站栞椪樟?、太陽能保證率、集熱器全日集熱效率等參數(shù)進行計算，還需考慮集熱器垂直安裝導(dǎo)致集熱效率偏低的影響從而進行面積補償，為保證集熱效果，本項目集熱器選用藍膜涂層。 　　經(jīng)計算，所需集熱器面積不足以替代整個欄桿，余下部分則采用光伏組件，即光伏板，光伏組件選用非晶硅，但是光伏組件必須在滿足熱水需求的前提下進行輔助設(shè)計。本系統(tǒng)采用智能化控制，優(yōu)先利用太陽能資源。 　　2.2布板設(shè)計 　　對于太陽能平板集熱器，市場上常見工程板和陽臺板，規(guī)格為2000mm×1000mm 或2400mm×800mm，厚度60mm～80mm，這些規(guī)格的平板集熱器不便于與欄桿立柱安裝固定，循環(huán)管道開口位置也不便于管道連接和暗鋪隱藏，因此需要對集熱器的結(jié)構(gòu)和尺寸進行重新設(shè)計。欄桿柱的間距一般為0.5m～2m，對于本項目應(yīng)充分考慮集熱器加工工藝和現(xiàn)場房屋欄桿長度，集熱器尺寸設(shè)計為1200mm×635mm×50mm，循環(huán)口改在下部，集熱器邊框四周改為薄邊設(shè)計，以便與欄桿支柱相固定。光伏板長度尺寸和寬度尺寸應(yīng)與集熱器尺寸相同。 　　欄桿選用不銹鋼圓柱形，除具有良好的力學性能、抗腐蝕能力外，安裝施工方便，圓柱形扶手握起來舒適。欄桿立柱使用膨脹螺栓固定，集熱板和光伏板左右各采用兩個夾碼，通過螺栓螺母緊固在支柱上，集熱板、光伏板與欄桿相結(jié)合如圖1所示。 圖1集熱板、光伏板與欄桿相結(jié)合 　　集熱器循環(huán)口與系統(tǒng)循環(huán)管之間采用不銹鋼波紋管連接，如圖2所示，管道及布線完成后，使用鋁塑板進行包裝暗埋，以保證欄桿式太陽能系統(tǒng)的美觀性。 　　因光伏板、光熱板表面顏色有差異，為保證整體美觀性，光伏板、光熱板間隔布置，同時為有效利用太陽能，集熱板和光伏板主要集中布置在南向，整體完工如圖3所示。 圖3整體完工 　　3結(jié)語 　　通過一年的實際運行，整個欄桿式太陽能系統(tǒng)運行穩(wěn)定、節(jié)能效益明顯、安全可靠、具有推廣性。本文所述設(shè)計方法適用于低層建筑且用水量不大的工程項目，比如辦公樓、工廠洗漱間，優(yōu)點在于節(jié)省屋頂欄桿材料，節(jié)省屋頂空間，并且節(jié)能環(huán)保，不足之處在于因集熱器和光伏板垂直放置，使得太陽能利用率降低。另外，建議欄桿式太陽能系統(tǒng)在項目前期規(guī)劃時應(yīng)與建筑主體工程同步規(guī)劃、同步設(shè)計，以保證項目整體性。（珠海興業(yè)新能源科技有限公司呂龍龍）