構(gòu)件式幕墻光熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要:本文以宿舍樓為例，提出構(gòu)件式幕墻光熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，為平板太陽能熱水系統(tǒng)與建筑相結(jié)合設(shè)計(jì)及解決屋面面積不足問題提供新思路。 　　0前言 　　隨著時(shí)代的發(fā)展，越來越多的民用建筑開始采用太陽能熱水系統(tǒng)，但對(duì)于大多數(shù)的太陽能熱水器廠家，在設(shè)計(jì)太陽能光熱系統(tǒng)，尤其是對(duì)于大型的太陽能光熱系統(tǒng)，常因屋面面積不足而顯得無計(jì)可施，本文以宿舍樓為例，提出構(gòu)件式幕墻光熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，為太陽能熱水系統(tǒng)與建筑相結(jié)合設(shè)計(jì)以及解決屋面面積不足問題提供新思路。 　　1項(xiàng)目概況 　　根據(jù)甲方要求，本項(xiàng)目主要為員工宿舍提供生活熱水，日均用水量40t，擬采用太陽能配空氣源熱泵輔助加熱熱水系統(tǒng)，供水溫度55℃，全天候不定時(shí)供水。水箱采用40m3的不銹鋼保溫水箱，放置于屋頂預(yù)留位置，保溫水箱分為兩部分，一部分為加熱水箱，一部分為保溫水箱，系統(tǒng)配備4臺(tái)10P空氣源熱泵，以此來滿足全天候供水需求。屋面根據(jù)甲方要求布置光伏光熱一體板，但因屋面面積嚴(yán)重不足，經(jīng)與甲方溝通，大膽設(shè)計(jì)采用構(gòu)件式幕墻光熱系統(tǒng)，來解決屋面集熱器擺放面積不足的問題。 　　2設(shè)計(jì)思路 　　本項(xiàng)目整棟樓主要為員工宿舍，每間員工宿舍均有一個(gè)獨(dú)立衛(wèi)生間和封閉式陽臺(tái)，陽臺(tái)朝向正南方向，且南向立面需預(yù)留宿舍空調(diào)外機(jī)位置。 　　通過對(duì)現(xiàn)場的勘查，本項(xiàng)目四周空曠，無任何遮擋問題，且每層衛(wèi)生間位置一致，綜合考慮分析，采用構(gòu)件式幕墻設(shè)計(jì)，充分利用每層衛(wèi)生間位置，布置平板集熱器（見圖1）?？照{(diào)外機(jī)可放置于構(gòu)件式光熱幕墻內(nèi)側(cè)，這樣就很好解決了空調(diào)外機(jī)放置問題，保證了整體建筑的美觀性。 　　南立面集熱器選用整板鋁藍(lán)膜平板集熱器，規(guī)格為2000mm×1000mm×80mm，該集熱器具有高吸收比、低發(fā)射比、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、保溫性能好、美觀等特點(diǎn)，與一般的陽極氧化、黑鉻和高分子涂層的集熱器相比，其集熱效率高，且工程上也普遍使用。選用此型號(hào)集熱器可在一定程度上解決因平板集熱器垂直安裝導(dǎo)致集熱效率低下的問題，從安裝效果來看，美觀大方。 　　通過對(duì)現(xiàn)場實(shí)際測量和陰影分析，整個(gè)南立面集熱循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為7個(gè)并聯(lián)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)采用兩塊平板集熱器串聯(lián)，10組并聯(lián)的方式布置（見圖2）。為不影響陽臺(tái)采光、空調(diào)外機(jī)的放置以及設(shè)備檢修所需的間距，平板集熱器與南立面的間距定為800mm。 　　對(duì)于南立面平板集熱器的固定，結(jié)合幕墻設(shè)計(jì)方法，搭建龍骨框架，通過連接件，使用膨脹螺栓固定在建筑結(jié)構(gòu)面上，平板集熱器采用特制壓碼固定，通過螺釘緊固在鋼架龍骨結(jié)構(gòu)上，集熱循環(huán)管道布置在平板集熱器背面，集熱器安裝側(cè)視圖及橫截面節(jié)點(diǎn)圖（見圖3、圖4）。集熱器安裝完工圖（見圖5）。 　　考慮到衛(wèi)生間以及空調(diào)機(jī)的通風(fēng)條件，在集熱器兩側(cè)安裝通風(fēng)百葉，其余位置則設(shè)計(jì)采用鋁塑板安裝。 　　3控制原理 　　本項(xiàng)目控制系統(tǒng)采用自主研發(fā)的智能遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，用戶可通過互聯(lián)網(wǎng)訪問系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，監(jiān)控界面（見圖6）。 　　3.1集熱循環(huán)控制。太陽能智能控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測太陽能集熱器陣列末端出口處與加熱水箱的溫度，當(dāng)兩者溫差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，太陽能循環(huán)泵自動(dòng)開啟運(yùn)行，循環(huán)換熱，直到兩者溫差低于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停止，如此反復(fù)運(yùn)行，進(jìn)行換熱。 　　3.2供水增壓泵控制。系統(tǒng)采用恒溫恒壓控制方式，供水增壓泵自動(dòng)啟停，保證熱水出水具有足夠壓力，提高用戶的洗浴舒適度。 　　3.3輔助加熱控制。在太陽能正常工作加熱情況下系統(tǒng)優(yōu)先利用太陽能加熱。系統(tǒng)設(shè)隨機(jī)檢測裝置，當(dāng)太陽能不能加熱時(shí)，輔助加熱自動(dòng)定溫啟動(dòng)加熱。 　　3.4缺水保護(hù)。當(dāng)加熱水箱或保溫水箱水位低于設(shè)定值時(shí)，打開補(bǔ)冷水電磁閥進(jìn)行補(bǔ)水，同時(shí)強(qiáng)制停止水泵、空氣源熱泵等設(shè)備，直到達(dá)到設(shè)定最低水位時(shí)，太陽能熱水系統(tǒng)恢復(fù)工作。 　　4結(jié)語 　　本項(xiàng)目充分結(jié)合現(xiàn)場情況，引入幕墻設(shè)計(jì)理念，解決了因屋面面積不足，平板集熱器布置難題，為太陽能與建筑相結(jié)合設(shè)計(jì)提供了新思路。本設(shè)計(jì)還具有以下特點(diǎn)： 　　1. 南立面的構(gòu)件式光熱幕墻設(shè)計(jì)，可減少南向墻壁的受熱，具有一定的隔熱作用。 　　2. 可節(jié)省部分外墻材料。 　　目前，本構(gòu)件式幕墻光熱系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并且因屋頂布置的是光伏光熱一體板，晴好天氣不僅能產(chǎn)生生活熱水，還能發(fā)電，節(jié)能效果十分明顯。當(dāng)然本項(xiàng)目南立面構(gòu)件式幕墻光熱系統(tǒng)具有一定局限性，比如對(duì)施工工藝要求高，要求設(shè)計(jì)企業(yè)有幕墻設(shè)計(jì)資質(zhì)，并且因集熱器基本垂直放置，所以集熱效率與屋面放置的集熱器相比有所降低，有待進(jìn)一步完善。（珠海興業(yè)新能源科技有限公司/李海燕）