民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題分析及建議

李秀英

【摘要】近年來(lái)，隨著科技技術(shù)的快速發(fā)展以及人民生活意識(shí)的提升，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于人們的日常生活中。特別是在廣大農(nóng)村，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)也十分普及。文章主要就民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題展開(kāi)分析，并給予相應(yīng)的建議。

【關(guān)鍵詞】民用建筑;太陽(yáng)能熱水系統(tǒng);設(shè)計(jì)問(wèn)題;建議

近十年建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，致使清潔能源與新能源的急速發(fā)展。大力開(kāi)發(fā)好利用太陽(yáng)能是優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，改善環(huán)境，降低能耗等可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略之一。目前太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在民用建筑中的應(yīng)民用建筑中的應(yīng)用和推廣。

1、民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題及建議

1.1太陽(yáng)能集熱器布置不合理及建議

民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般由給排水專(zhuān)業(yè)人員負(fù)責(zé)，并與建筑、電氣、結(jié)構(gòu)等專(zhuān)業(yè)配合共同完成，但由于民用建筑中建筑專(zhuān)業(yè)的主導(dǎo)地位，建設(shè)項(xiàng)目在規(guī)劃方案設(shè)計(jì)之初，并未征詢(xún)給排水專(zhuān)業(yè)人員意見(jiàn)或者說(shuō)并未考慮太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與建筑的一體化設(shè)計(jì)，項(xiàng)目進(jìn)行到施工圖設(shè)計(jì)階段才有給排水專(zhuān)業(yè)參與。另外，本身專(zhuān)業(yè)人員設(shè)計(jì)失誤，還有專(zhuān)業(yè)之間配合不完善等原因，最終造成太陽(yáng)能集熱器布置存在諸多不合理之處。施工圖階段，屋面可能有暖通通風(fēng)空調(diào)設(shè)備、屋面突出構(gòu)件及建筑造型、給排水伸出屋面的管道、消防水箱、屋面的消防疏散要求等，實(shí)際可安裝太陽(yáng)能集熱器的空間有限，根本無(wú)法滿(mǎn)足方案設(shè)計(jì)要求，甚至無(wú)法滿(mǎn)足消防安全。一種結(jié)果是變更方案設(shè)計(jì)，造成項(xiàng)目建設(shè)程序延遲，經(jīng)濟(jì)及時(shí)間上的損失不言而喻;另一種結(jié)果便是設(shè)計(jì)人員盡最大可能布置集熱器，如將集熱器架高、將集熱器布置在陽(yáng)臺(tái)、將屋面的鏤空造型補(bǔ)實(shí)等，而相應(yīng)的代價(jià)則是造成屋面設(shè)備管線布置混亂，后期施工和維護(hù)檢修極其不便。因此，在方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮各專(zhuān)業(yè)意見(jiàn)及工程建設(shè)的不確定性，適當(dāng)預(yù)留空間，合理布置太陽(yáng)能集熱器。

1.2管道設(shè)計(jì)不合理及解決建議

1.2.1集熱系統(tǒng)管道連接不滿(mǎn)足規(guī)范要求

《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》第5.4.18條：集熱器組之間連接的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“同程原則”。設(shè)計(jì)中并未實(shí)現(xiàn)，尤其是局部坡屋面數(shù)量多且不連續(xù)或集熱器分層布置時(shí)，集熱器布置分散不集中，管道連接時(shí)很難實(shí)現(xiàn)完全同程，造成系統(tǒng)集熱不均衡，無(wú)法實(shí)現(xiàn)能量有效利用。此種情況下可考慮分組連接管線并分別回至熱水箱，各組集熱器之間互相獨(dú)立，不會(huì)影響集熱循環(huán)效果，而且可以縮短管路，簡(jiǎn)潔系統(tǒng)，減少系統(tǒng)損失。

1.2.2集熱管道材質(zhì)選擇不合理

設(shè)計(jì)中太陽(yáng)能集熱管道材質(zhì)多數(shù)采用塑料管、鋼塑復(fù)合管或者PP-R內(nèi)襯不銹鋼管，而以往相關(guān)規(guī)范對(duì)此并未提出具體要求。筆者有機(jī)會(huì)參與部分太陽(yáng)能項(xiàng)目驗(yàn)收，并收到過(guò)一些交付使用的項(xiàng)目反饋。集熱系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)溫度很高，尤其是閉式系統(tǒng)，溫度會(huì)超過(guò)150℃，而塑料或復(fù)合管材無(wú)法長(zhǎng)期在此高溫下使用，經(jīng)常會(huì)有爆管現(xiàn)象發(fā)生。

1.3設(shè)計(jì)深度不足及解決建議

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)深度不足是較常見(jiàn)的問(wèn)題，一種是設(shè)計(jì)人員自身對(duì)規(guī)范理解認(rèn)識(shí)不足，對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)不夠熟悉，如圖紙?jiān)O(shè)計(jì)未經(jīng)過(guò)相關(guān)計(jì)算、集熱器布置缺少定位尺寸、集熱管道管徑不合理、缺少集熱器安裝角度要求、缺少水箱定位尺寸、未設(shè)置輔助熱源、各種設(shè)備選型不合適等;另一種是應(yīng)甲方要求，該部分設(shè)計(jì)交由廠家或施工單位深化，而設(shè)計(jì)并未對(duì)二次深化設(shè)計(jì)提出相關(guān)要求，部分施工單位并不具備設(shè)計(jì)資質(zhì)，造成設(shè)計(jì)質(zhì)量不足。筆者現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)到最多的是管道布置不同程、管徑偏小、集熱器安裝傾角過(guò)大且存在遮擋、設(shè)備選型不能滿(mǎn)足規(guī)范要求、水箱完全沒(méi)有檢修空間、系統(tǒng)控制不合理無(wú)法自動(dòng)運(yùn)行等問(wèn)題，最終造成系統(tǒng)運(yùn)行效果不好，系統(tǒng)不穩(wěn)定，并且有些情況無(wú)法進(jìn)行整改，甚至有項(xiàng)目交付后便處于“廢棄”狀態(tài)。對(duì)于以上兩種情況，筆者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)提高設(shè)計(jì)人員自身對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)水平，確需二次設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)各方溝通配合并提出具體設(shè)計(jì)要求，以保證二次設(shè)計(jì)有可執(zhí)行的尺度，最終圖紙施工前應(yīng)當(dāng)由原設(shè)計(jì)單位進(jìn)行審核確認(rèn)，最大限度保證系統(tǒng)設(shè)計(jì)的合理性。

2、實(shí)例分析

某民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的是集中集熱閉式系統(tǒng)，太陽(yáng)能集熱器采用的是真空熱管集熱器，集熱器設(shè)置與屋面鋼構(gòu)架頂部，集熱面積約為500平方米，太陽(yáng)能保證率為50%。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在民用建筑中不能大面積應(yīng)用的主要原因之一就是集熱器的布置。擺放的位置和空間對(duì)民用建筑屋面的影響是非常大的。往往民用建筑屋面會(huì)擺放各種設(shè)備，如消防風(fēng)機(jī)、冷卻塔、油煙凈化器等，很大程度上屋面已經(jīng)很少能有空間來(lái)擺放集熱器。同時(shí)集熱器的設(shè)置角度按照《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) GB50364-2018》及相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范，建筑設(shè)計(jì)宜根據(jù)集熱器接收陽(yáng)光的最佳傾角，即當(dāng)?shù)鼐暥?±10。來(lái)確定坡屋面的坡度。這兩點(diǎn)已經(jīng)限制了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在民用建筑中的應(yīng)用。江蘇廣電城荔枝廣場(chǎng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候巧妙的避開(kāi)所限制的條件，在設(shè)計(jì)時(shí)將集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與建筑有機(jī)整合一體化設(shè)計(jì)，解決了上述的兩個(gè)困難點(diǎn)，即在設(shè)計(jì)建筑伊始，將太陽(yáng)能集熱器當(dāng)作建筑不可或缺的元素加以考慮，使之成為建筑組成的一個(gè)部分。荔枝廣場(chǎng)屋面采用架空鋼結(jié)構(gòu)形式，頂面滿(mǎn)路鋁格柵，此項(xiàng)設(shè)計(jì)可以將屋面各種設(shè)備遮擋，提高了建筑的外觀的觀賞性，同時(shí)，也為集熱器的布置提供了必要的條件。作為建設(shè)方在集熱器的選取上面，通過(guò)對(duì)目前主流的集熱器的安全穩(wěn)定性、效率、集熱器的技術(shù)性能、抗風(fēng)雪、光反射模擬、光照模擬、與建筑外觀等各種因素進(jìn)行了充分調(diào)研論證，最終選取了集中熱管集熱器。同時(shí)根據(jù)該形式的集熱器的性能與建筑外觀要求，將集熱器做到幾乎平鋪的設(shè)置。通過(guò)上述的方法將太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中充分考慮進(jìn)去，建筑的使用功能與太陽(yáng)能集熱器的利用有機(jī)結(jié)合在一起，形成多功能的建筑構(gòu)件，巧妙高效地利用空間，使建筑向陽(yáng)面或屋頂?shù)靡猿浞掷谩?/p>

結(jié)語(yǔ)：

總之，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)如何更好地實(shí)現(xiàn)與建筑一體化設(shè)計(jì)，并最終滿(mǎn)足用戶(hù)用水要求，做到經(jīng)濟(jì)合理、安全穩(wěn)定，需要各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員、建設(shè)方、施工單位共同配合才能實(shí)現(xiàn)，希望本文能提供些許思路或方向。

參考文獻(xiàn)：

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