淺析陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器技術(shù)

摘要:長(zhǎng)期以來(lái)，太陽(yáng)能熱水器一直是房屋建成后才由用戶購(gòu)買、安裝的后置設(shè)備，隨著太陽(yáng)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(lái)的一系列問(wèn)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(yán)重制約太陽(yáng)能熱水器的進(jìn)一步發(fā)展。因此，加快太陽(yáng)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(yáng)能熱水器的設(shè)計(jì)、安裝作為建筑整體設(shè)計(jì)、施工的一部分來(lái)加以考慮，陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器在房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商、設(shè)計(jì)院及廣大用戶的期盼中應(yīng)運(yùn)而生。 　　1太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合、陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器的概念 　　太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合是將太陽(yáng)能利用與建筑有機(jī)結(jié)合，利用太陽(yáng)能集熱器替代原建筑構(gòu)件（類似屋頂、雨棚和維護(hù)結(jié)構(gòu)等），既消除了太陽(yáng)能對(duì)建筑物外觀的影響，又避免了重復(fù)投資，降低了成本。 　　陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器是指太陽(yáng)能集熱器代替建筑陽(yáng)臺(tái)欄桿構(gòu)件，與建筑陽(yáng)臺(tái)無(wú)痕融合，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與建筑護(hù)欄的相結(jié)合，在滿足集熱的同時(shí)，又起到安全防護(hù)和美化裝飾作用，還節(jié)省了建筑陽(yáng)臺(tái)欄桿材料。 　　2國(guó)內(nèi)陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器發(fā)展現(xiàn)狀 　　目前，國(guó)內(nèi)陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)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(hù)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(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合的完美融合，推動(dòng)應(yīng)用難度較大。 圖1 陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用效果 　　作為中國(guó)經(jīng)濟(jì)、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(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器的誕生。深圳市嘉普通太陽(yáng)能有限公司是國(guó)內(nèi)較早涉足太陽(yáng)能光熱利用的高新技術(shù)企業(yè)，從太陽(yáng)能熱水器的玻璃真空管式、平板式、陽(yáng)臺(tái)壁掛式、槽式一路走來(lái)，堅(jiān)定而平穩(wěn)，2012年又研發(fā)出適于中高層建筑的陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器，并一度受到設(shè)計(jì)院、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商的歡迎。 　　3以嘉普通公司為例介紹陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器 　　3.1系統(tǒng)工作原理 　　根據(jù)儲(chǔ)熱水箱和太陽(yáng)能集熱器的相對(duì)位置決定采用強(qiáng)制或自然循環(huán)系統(tǒng)。強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)中，儲(chǔ)熱水箱和太陽(yáng)能集熱器的相對(duì)位置無(wú)要求，系統(tǒng)循環(huán)動(dòng)力為水泵，集熱器中的熱量通過(guò)水泵循環(huán)進(jìn)入儲(chǔ)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(dòng)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(chǔ)熱水箱中的水在熱虹吸作用下通過(guò)集熱器不斷加熱。 　　陰雨天氣，電發(fā)熱管檢測(cè)水箱中水溫，當(dāng)?shù)陀谠O(shè)定值時(shí)，電發(fā)熱管自動(dòng)啟動(dòng);當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，電發(fā)熱管自動(dòng)停止，也可以根據(jù)用戶需要手動(dòng)啟動(dòng)。強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)水箱中水溫達(dá)到設(shè)定值時(shí)，利用自來(lái)水壓力將儲(chǔ)熱水箱中的熱水頂出供用戶使用。自然循環(huán)系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，全天候供水，其系統(tǒng)如圖2、3所示： 　　3.2優(yōu)勢(shì)分析 　　1. 整板太陽(yáng)能吸熱膜制備技術(shù) 　　采用整板太陽(yáng)能吸熱膜，不僅能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)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(fèi)的能源成本和人力成本更低。 　　2. 太陽(yáng)能集熱器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高 　　陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)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(jì)有槽型加強(qiáng)板，可以進(jìn)一步增大集熱器強(qiáng)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(qiáng)度，其背面強(qiáng)度>1000N/m2。 　　3. 可與建筑陽(yáng)臺(tái)欄桿模塊化組裝 　　整體邊框四角各設(shè)有一個(gè)連接件，連接件的一端與整體邊框通過(guò)緊固件或其他常用的緊固方式實(shí)現(xiàn)固定連接，其另一端與建筑物陽(yáng)臺(tái)的欄桿連接件進(jìn)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(yáng)臺(tái)欄桿其他部件進(jìn)行模塊化組裝，方便安裝。 　　4. 可成為建筑陽(yáng)臺(tái)欄桿的一部分，節(jié)省建筑材料。 　　由于陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能集熱器具有足夠的強(qiáng)度，可以垂直安裝在建筑陽(yáng)臺(tái)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(shí)用。 　　4對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用與影響 　　1. 加強(qiáng)太陽(yáng)能行業(yè)與建筑行業(yè)間的溝通與合作 　　以前的太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品不管是真空管太陽(yáng)能熱水器還是平板太陽(yáng)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(hù)較方便，但需考慮防雷、布線等問(wèn)題，安全隱患大。而陽(yáng)臺(tái)壁掛式太陽(yáng)能熱水器，每家每戶獨(dú)立使用，管理方便，但附加在建筑陽(yáng)臺(tái)位置，造成重復(fù)投資。 　　本項(xiàng)目產(chǎn)品在房屋建設(shè)之初，設(shè)計(jì)院、房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商充分考慮到太陽(yáng)能熱水器的安裝需求與安裝方式，將太陽(yáng)能熱水器作為建筑的部件與建筑建設(shè)同步進(jìn)行，降低了建筑投資，提高了產(chǎn)品性價(jià)比，而且加強(qiáng)了太陽(yáng)能企業(yè)與設(shè)計(jì)院、房地產(chǎn)商的合作與交流，為太陽(yáng)能產(chǎn)品的推廣提供了便利條件。 　　2. 加快太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合進(jìn)程 　　太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合是未來(lái)太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)展的方向。通過(guò)比較傳統(tǒng)安裝在樓頂、陽(yáng)臺(tái)等位置附加型太陽(yáng)能熱水器和陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器兩者的特點(diǎn)，陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器在滿足集熱功能的同時(shí)，又起到安全防護(hù)和美化裝飾作用，同時(shí)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(yáng)能安裝面積不足的問(wèn)題 　　對(duì)于高層住宅小區(qū)，由于樓頂面積有限，樓頂太陽(yáng)能不能完全滿足整棟樓生活供熱，而陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能集熱器在每戶西、南側(cè)陽(yáng)臺(tái)安裝，解決了太陽(yáng)能安裝面積不足的問(wèn)題，降低了建筑能耗。 　　4. 推動(dòng)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品升級(jí)換代 　　本項(xiàng)目采用了國(guó)際先進(jìn)的整板太陽(yáng)能吸熱膜制備技術(shù)，對(duì)提高熱水器的集熱性能起到了關(guān)鍵性作用，同時(shí)將該先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用于作為建筑構(gòu)件的陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器，極大地提升了產(chǎn)品性能和性價(jià)比，推動(dòng)了產(chǎn)品的升級(jí)換代。 　　5. 擴(kuò)大了太陽(yáng)能的應(yīng)用領(lǐng)域 　　陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器作為建筑陽(yáng)臺(tái)欄桿構(gòu)件，供熱能力強(qiáng)，安全系數(shù)高，而且還避免了重復(fù)投資，受到房地產(chǎn)開(kāi)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(guó)際市場(chǎng)也具有較好的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。 　　6. 推動(dòng)了太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展，規(guī)范了太陽(yáng)能市場(chǎng) 　　通過(guò)太陽(yáng)能與建筑相結(jié)合讓太陽(yáng)能應(yīng)用水平上升到一個(gè)更高的層次，推動(dòng)國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展。通過(guò)非標(biāo)太陽(yáng)能產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，迫使國(guó)內(nèi)一些良莠不齊的太陽(yáng)能企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中優(yōu)勝劣汰，從而促進(jìn)了國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能市場(chǎng)的規(guī)范化。 　　5經(jīng)濟(jì)效益比較 　　以每m2太陽(yáng)能集熱器售價(jià)≤800元。以陽(yáng)臺(tái)尺寸為：長(zhǎng)3.6m×寬1.5m的住戶為例： 　　采用集中集熱的太陽(yáng)能供熱水系統(tǒng)，集熱器和水箱布置在樓頂，每戶太陽(yáng)能設(shè)備造價(jià)在4500元左右，再加上3.6m的欄桿造價(jià)，欄桿+太陽(yáng)能每戶總造價(jià)為：4500元+684元=5184元平板型陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)，每戶配3m2太陽(yáng)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(jià)為：800×3+1200×1+500×1+285元=4385（元）。 　　通過(guò)對(duì)比可知，欄桿式太陽(yáng)能熱水器系統(tǒng)比傳統(tǒng)集中集熱熱水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益更好。 　　6結(jié)語(yǔ) 　　陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器以其平板型結(jié)構(gòu)，結(jié)實(shí)耐用，與建筑結(jié)合好，替代建筑陽(yáng)臺(tái)欄桿等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)避免了高層用戶因?yàn)闃琼斾佋O(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(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。隨著高層建筑的逐漸增多，保障性住房的大量涌現(xiàn)，同時(shí)在國(guó)家節(jié)能減排工作的大力扶持下，該產(chǎn)品將迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)空間。