淺析陽臺欄桿式太陽能熱水器技術(shù)

摘要:長期以來，太陽能熱水器一直是房屋建成后才由用戶購買、安裝的后置設(shè)備，隨著太陽能熱水器在城市普及率的不斷提高，由這種使用方式而帶來的一系列問題和矛盾也逐漸出現(xiàn)，例如影響建筑外觀和城市景觀，破壞房屋的使用功能等，嚴重制約太陽能熱水器的進一步發(fā)展。因此，加快太陽能熱水系統(tǒng)與建筑的結(jié)合和工程應(yīng)用，在房屋建設(shè)之初，就將太陽能熱水器的設(shè)計、安裝作為建筑整體設(shè)計、施工的一部分來加以考慮，陽臺欄桿式太陽能熱水器在房地產(chǎn)開發(fā)商、設(shè)計院及廣大用戶的期盼中應(yīng)運而生。 　　1太陽能與建筑相結(jié)合、陽臺欄桿式太陽能熱水器的概念 　　太陽能與建筑相結(jié)合是將太陽能利用與建筑有機結(jié)合，利用太陽能集熱器替代原建筑構(gòu)件（類似屋頂、雨棚和維護結(jié)構(gòu)等），既消除了太陽能對建筑物外觀的影響，又避免了重復(fù)投資，降低了成本。 　　陽臺欄桿式太陽能熱水器是指太陽能集熱器代替建筑陽臺欄桿構(gòu)件，與建筑陽臺無痕融合，實現(xiàn)太陽能與建筑護欄的相結(jié)合，在滿足集熱的同時，又起到安全防護和美化裝飾作用，還節(jié)省了建筑陽臺欄桿材料。 　　2國內(nèi)陽臺欄桿式太陽能熱水器發(fā)展現(xiàn)狀 　　目前，國內(nèi)陽臺欄桿式太陽能熱水器都屬于真空管類，為了解決玻璃管易碎的缺陷，需要在背部增設(shè)防護欄，這樣不但增加產(chǎn)品生產(chǎn)成本，且影響建筑外觀，不能實現(xiàn)太陽能與建筑相結(jié)合的完美融合，推動應(yīng)用難度較大。 圖1 陽臺欄桿式太陽能熱水器應(yīng)用效果 　　作為中國經(jīng)濟、科技發(fā)展的龍頭城市深圳，其優(yōu)越的地理環(huán)境促使了陽臺欄桿式太陽能熱水器的誕生。深圳市嘉普通太陽能有限公司是國內(nèi)較早涉足太陽能光熱利用的高新技術(shù)企業(yè)，從太陽能熱水器的玻璃真空管式、平板式、陽臺壁掛式、槽式一路走來，堅定而平穩(wěn)，2012年又研發(fā)出適于中高層建筑的陽臺欄桿式太陽能熱水器，并一度受到設(shè)計院、房地產(chǎn)開發(fā)商的歡迎。 　　3以嘉普通公司為例介紹陽臺欄桿式太陽能熱水器 　　3.1系統(tǒng)工作原理 　　根據(jù)儲熱水箱和太陽能集熱器的相對位置決定采用強制或自然循環(huán)系統(tǒng)。強制循環(huán)系統(tǒng)中，儲熱水箱和太陽能集熱器的相對位置無要求，系統(tǒng)循環(huán)動力為水泵，集熱器中的熱量通過水泵循環(huán)進入儲熱水箱；自然循環(huán)系統(tǒng)中，水箱必須比集熱器高，系統(tǒng)循環(huán)的動力為傳熱工質(zhì)溫度差引起的密度差導(dǎo)致的熱虹吸作用，儲熱水箱中的水在熱虹吸作用下通過集熱器不斷加熱。 　　陰雨天氣，電發(fā)熱管檢測水箱中水溫，當?shù)陀谠O(shè)定值時，電發(fā)熱管自動啟動;當達到設(shè)定值時，電發(fā)熱管自動停止，也可以根據(jù)用戶需要手動啟動。強制循環(huán)系統(tǒng)，當水箱中水溫達到設(shè)定值時，利用自來水壓力將儲熱水箱中的熱水頂出供用戶使用。自然循環(huán)系統(tǒng)自動運行，全天候供水，其系統(tǒng)如圖2、3所示： 　　3.2優(yōu)勢分析 　　1. 整板太陽能吸熱膜制備技術(shù) 　　采用整板太陽能吸熱膜，不僅能實現(xiàn)太陽能吸熱膜吸收比0.94以上，法向發(fā)射比0.06，而且在生產(chǎn)工藝流程上更為合理，所消費的能源成本和人力成本更低。 　　2. 太陽能集熱器結(jié)構(gòu)強度高 　　陽臺欄桿式太陽能集熱器底板與側(cè)邊框連成一體，整板彎折形成整體邊框，整體邊框四周設(shè)計有槽型加強板，可以進一步增大集熱器強度；底邊框和吸熱板之間設(shè)置面板，采用整體聚氨酯泡沫保溫，保溫層充滿整體邊框和面板之間的內(nèi)腔，并與它們黏結(jié)牢靠，增加整體邊框結(jié)構(gòu)強度，其背面強度>1000N/m2。 　　3. 可與建筑陽臺欄桿模塊化組裝 　　整體邊框四角各設(shè)有一個連接件，連接件的一端與整體邊框通過緊固件或其他常用的緊固方式實現(xiàn)固定連接，其另一端與建筑物陽臺的欄桿連接件進行配合連接。采用這種結(jié)構(gòu)的連接件，可使所述集熱器與建筑陽臺欄桿其他部件進行模塊化組裝，方便安裝。 　　4. 可成為建筑陽臺欄桿的一部分，節(jié)省建筑材料。 　　由于陽臺欄桿式太陽能集熱器具有足夠的強度，可以垂直安裝在建筑陽臺欄桿上，代替鋼化夾膠玻璃（或柵欄）和上下水平橫桿，節(jié)省建筑成本投入，美觀實用。 　　4對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用與影響 　　1. 加強太陽能行業(yè)與建筑行業(yè)間的溝通與合作 　　以前的太陽能熱利用產(chǎn)品不管是真空管太陽能熱水器還是平板太陽能熱水器，均是在房屋建成后附加在建筑上的，要么放置在樓頂，雖然安裝、維護較方便，但需考慮防雷、布線等問題，安全隱患大。而陽臺壁掛式太陽能熱水器，每家每戶獨立使用，管理方便，但附加在建筑陽臺位置，造成重復(fù)投資。 　　本項目產(chǎn)品在房屋建設(shè)之初，設(shè)計院、房地產(chǎn)開發(fā)商充分考慮到太陽能熱水器的安裝需求與安裝方式，將太陽能熱水器作為建筑的部件與建筑建設(shè)同步進行，降低了建筑投資，提高了產(chǎn)品性價比，而且加強了太陽能企業(yè)與設(shè)計院、房地產(chǎn)商的合作與交流，為太陽能產(chǎn)品的推廣提供了便利條件。 　　2. 加快太陽能與建筑相結(jié)合進程 　　太陽能與建筑相結(jié)合是未來太陽能技術(shù)發(fā)展的方向。通過比較傳統(tǒng)安裝在樓頂、陽臺等位置附加型太陽能熱水器和陽臺欄桿式太陽能熱水器兩者的特點，陽臺欄桿式太陽能熱水器在滿足集熱功能的同時，又起到安全防護和美化裝飾作用，同時還避免了物業(yè)管理糾紛，管理方便。 　　3. 解決高層住宅小區(qū)太陽能安裝面積不足的問題 　　對于高層住宅小區(qū)，由于樓頂面積有限，樓頂太陽能不能完全滿足整棟樓生活供熱，而陽臺欄桿式太陽能集熱器在每戶西、南側(cè)陽臺安裝，解決了太陽能安裝面積不足的問題，降低了建筑能耗。 　　4. 推動行業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)品升級換代 　　本項目采用了國際先進的整板太陽能吸熱膜制備技術(shù)，對提高熱水器的集熱性能起到了關(guān)鍵性作用，同時將該先進技術(shù)應(yīng)用于作為建筑構(gòu)件的陽臺欄桿式太陽能熱水器，極大地提升了產(chǎn)品性能和性價比，推動了產(chǎn)品的升級換代。 　　5. 擴大了太陽能的應(yīng)用領(lǐng)域 　　陽臺欄桿式太陽能熱水器作為建筑陽臺欄桿構(gòu)件，供熱能力強，安全系數(shù)高，而且還避免了重復(fù)投資，受到房地產(chǎn)開發(fā)商及用戶的歡迎和推崇，可廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)中高層建筑、別墅群、保障性住房、新農(nóng)村建設(shè)住房以及公共建筑的熱水供應(yīng)系統(tǒng)，而且在國際市場也具有較好的競爭優(yōu)勢。 　　6. 推動了太陽能行業(yè)的發(fā)展，規(guī)范了太陽能市場 　　通過太陽能與建筑相結(jié)合讓太陽能應(yīng)用水平上升到一個更高的層次，推動國內(nèi)太陽能行業(yè)的發(fā)展。通過非標太陽能產(chǎn)品的開發(fā)，迫使國內(nèi)一些良莠不齊的太陽能企業(yè)在競爭中優(yōu)勝劣汰，從而促進了國內(nèi)太陽能市場的規(guī)范化。 　　5經(jīng)濟效益比較 　　以每m2太陽能集熱器售價≤800元。以陽臺尺寸為：長3.6m×寬1.5m的住戶為例： 　　采用集中集熱的太陽能供熱水系統(tǒng)，集熱器和水箱布置在樓頂，每戶太陽能設(shè)備造價在4500元左右，再加上3.6m的欄桿造價，欄桿+太陽能每戶總造價為：4500元+684元=5184元平板型陽臺欄桿式太陽能熱水器系統(tǒng)，每戶配3m2太陽能集熱器+1只80L搪瓷內(nèi)膽水箱+部分管道+部分欄桿，每戶造價為：800×3+1200×1+500×1+285元=4385（元）。 　　通過對比可知，欄桿式太陽能熱水器系統(tǒng)比傳統(tǒng)集中集熱熱水系統(tǒng)經(jīng)濟效益更好。 　　6結(jié)語 　　陽臺欄桿式太陽能熱水器以其平板型結(jié)構(gòu)，結(jié)實耐用，與建筑結(jié)合好，替代建筑陽臺欄桿等優(yōu)勢，同時避免了高層用戶因為樓頂鋪設(shè)面積不足而熱水不夠使用的缺陷，在中高層建筑中具有得天獨厚的優(yōu)勢。隨著高層建筑的逐漸增多，保障性住房的大量涌現(xiàn)，同時在國家節(jié)能減排工作的大力扶持下，該產(chǎn)品將迎來廣闊的市場空間。