构件式幕墙光热系统的设计

摘要:本文以宿舍楼为例，提出构件式幕墙光热系统设计理念，为平板太阳能热水系统与建筑相结合设计及解决屋面面积不足问题提供新思路。 　　0前言 　　随着时代的发展，越来越多的民用建筑开始采用太阳能热水系统，但对于大多数的太阳能热水器厂家，在设计太阳能光热系统，尤其是对于大型的太阳能光热系统，常因屋面面积不足而显得无计可施，本文以宿舍楼为例，提出构件式幕墙光热系统设计理念，为太阳能热水系统与建筑相结合设计以及解决屋面面积不足问题提供新思路。 　　1项目概况 　　根据甲方要求，本项目主要为员工宿舍提供生活热水，日均用水量40t，拟采用太阳能配空气源热泵辅助加热热水系统，供水温度55℃，全天候不定时供水。水箱采用40m3的不锈钢保温水箱，放置于屋顶预留位置，保温水箱分为两部分，一部分为加热水箱，一部分为保温水箱，系统配备4台10P空气源热泵，以此来满足全天候供水需求。屋面根据甲方要求布置光伏光热一体板，但因屋面面积严重不足，经与甲方沟通，大胆设计采用构件式幕墙光热系统，来解决屋面集热器摆放面积不足的问题。 　　2设计思路 　　本项目整栋楼主要为员工宿舍，每间员工宿舍均有一个独立卫生间和封闭式阳台，阳台朝向正南方向，且南向立面需预留宿舍空调外机位置。 　　通过对现场的勘查，本项目四周空旷，无任何遮挡问题，且每层卫生间位置一致，综合考虑分析，采用构件式幕墙设计，充分利用每层卫生间位置，布置平板集热器（见图1）。空调外机可放置于构件式光热幕墙内侧，这样就很好解决了空调外机放置问题，保证了整体建筑的美观性。 　　南立面集热器选用整板铝蓝膜平板集热器，规格为2000mm×1000mm×80mm，该集热器具有高吸收比、低发射比、结构强度大、保温性能好、美观等特点，与一般的阳极氧化、黑铬和高分子涂层的集热器相比，其集热效率高，且工程上也普遍使用。选用此型号集热器可在一定程度上解决因平板集热器垂直安装导致集热效率低下的问题，从安装效果来看，美观大方。 　　通过对现场实际测量和阴影分析，整个南立面集热循环系统设计为7个并联子系统，每个子系统采用两块平板集热器串联，10组并联的方式布置（见图2）。为不影响阳台采光、空调外机的放置以及设备检修所需的间距，平板集热器与南立面的间距定为800mm。 　　对于南立面平板集热器的固定，结合幕墙设计方法，搭建龙骨框架，通过连接件，使用膨胀螺栓固定在建筑结构面上，平板集热器采用特制压码固定，通过螺钉紧固在钢架龙骨结构上，集热循环管道布置在平板集热器背面，集热器安装侧视图及横截面节点图（见图3、图4）。集热器安装完工图（见图5）。 　　考虑到卫生间以及空调机的通风条件，在集热器两侧安装通风百叶，其余位置则设计采用铝塑板安装。 　　3控制原理 　　本项目控制系统采用自主研发的智能远程监控系统，用户可通过互联网访问系统运行状态，并可对系统进行远程控制，监控界面（见图6）。 　　3.1集热循环控制。太阳能智能控制系统实时检测太阳能集热器阵列末端出口处与加热水箱的温度，当两者温差达到设定值时，太阳能循环泵自动开启运行，循环换热，直到两者温差低于设定值时自动停止，如此反复运行，进行换热。 　　3.2供水增压泵控制。系统采用恒温恒压控制方式，供水增压泵自动启停，保证热水出水具有足够压力，提高用户的洗浴舒适度。 　　3.3辅助加热控制。在太阳能正常工作加热情况下系统优先利用太阳能加热。系统设随机检测装置，当太阳能不能加热时，辅助加热自动定温启动加热。 　　3.4缺水保护。当加热水箱或保温水箱水位低于设定值时，打开补冷水电磁阀进行补水，同时强制停止水泵、空气源热泵等设备，直到达到设定最低水位时，太阳能热水系统恢复工作。 　　4结语 　　本项目充分结合现场情况，引入幕墙设计理念，解决了因屋面面积不足，平板集热器布置难题，为太阳能与建筑相结合设计提供了新思路。本设计还具有以下特点： 　　1. 南立面的构件式光热幕墙设计，可减少南向墙壁的受热，具有一定的隔热作用。 　　2. 可节省部分外墙材料。 　　目前，本构件式幕墙光热系统运行稳定，并且因屋顶布置的是光伏光热一体板，晴好天气不仅能产生生活热水，还能发电，节能效果十分明显。当然本项目南立面构件式幕墙光热系统具有一定局限性，比如对施工工艺要求高，要求设计企业有幕墙设计资质，并且因集热器基本垂直放置，所以集热效率与屋面放置的集热器相比有所降低，有待进一步完善。（珠海兴业新能源科技有限公司/李海燕）