太陽能熱水器建筑一體化研究概況

關 鍵 詞:   太陽能;  熱水器;  建筑一體化  

 在能源危機和環(huán)境污染的雙重壓力下,太陽能作為一種取之不盡且無污染的能源,已成為當前國際能源開發(fā)利用領域中的新熱點。太陽能熱水器在太陽能熱利用領域中,技術最成熟,應用最廣泛,產業(yè)化進程最迅速。但由于太陽能熱水器生產廠商與建筑師在如何實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)與建筑物有機結合方面的研究力度不夠,既影響了太陽能熱水器的進一步普及,又影響了城市的景觀。本文將結合云南在太陽能建筑一體化方面的研究現(xiàn)狀及存在的主要問題,分析太陽能熱水器建筑一體化的發(fā)展動向及市場前景。

1 我國太陽能熱水器

建筑一體化發(fā)展的背景與歷史沿革我國地處北緯18°-54°之間,幅員廣闊,年日照時間大于2000h的地區(qū)約占全國面積的三分之二,有著十分豐富的太陽能資源。在能源危機和環(huán)境污染的雙重壓力下,我國的太陽能熱水器產業(yè)迅速發(fā)展。進入上世紀90年代,我國已建立了全玻璃真空集熱管和平板集熱器工業(yè)。但隨著城市建筑密度的增加及建筑的高層化,如何在建筑物上有限的空間充分利用太陽能資源,并使太陽能熱水系統(tǒng)能夠與建筑物有機結合,顯得尤為迫切。為促進太陽能熱水器產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,1998年10月國家經貿委和建設部在昆明召開了“太陽能技術與建筑技術研討會”,提出了我國太陽能系統(tǒng)建筑一體化問題,分析了太陽能系統(tǒng)建筑一體化的必要性及緊迫性。2001年12月建設部在南京再次研討了如何實現(xiàn)太陽能熱水器與建筑有機結合這一設計理念。在這種設計理念的指導下,國內太陽能熱利用領域的科研機構和企業(yè)都在努力尋求實現(xiàn)太陽熱水器與建筑結合的最佳方式。

2 云南太陽能熱水器

建筑一體化的研究現(xiàn)狀云南因得天獨厚的氣候優(yōu)勢,太陽能熱水器產業(yè)獲得了迅速的發(fā)展。目前,云南有近兩百家太陽能熱水器廠家,年生產太陽能熱水器40多萬m2。隨著社會的發(fā)展,一方面城市建筑密度增加,另一方面人們對城市景觀日益看重。為實現(xiàn)熱水器產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,省內一些相關科研機構與企業(yè)正致力于太陽能熱水器建筑一體化的研究。這方面的研究主要包括新型集熱器的研制及太陽能熱水器建筑一體化工程實踐。

2.1新型太陽能集熱器的研制太陽熱水器建筑一體化的要點在于把太陽熱水器視為建筑的一部分,在工程設計、設備安裝、設備色彩、工程尺度等方面與建筑的功能、造型、色彩、風格、質感等和諧一致。目前普遍采用的平板型集熱器及真空管集熱器,難以滿足太陽能熱水器建筑一體化的要求。為實現(xiàn)太陽能集熱器與建筑的和諧統(tǒng)一,昆明新迎太陽能設備廠研制了一種新型太陽能集熱器—新元熱板。該集熱板可安裝在坡屋面上,作為屋面構件,除集熱功能外,還具有建材的圍護、保溫、隔熱、防水等功能,并能在形態(tài)和色彩上與建筑融合。同其它集熱器相比,新元熱板具有模塊化和建材化等特點。新元熱板具有固定的厚度和寬度,其長度可在9 m內任意調節(jié),并可根據建筑設計要求適量彎曲、起翹、透光、截角。此外,由于具有集熱、防水、保溫、隔熱等功能,該熱板既具有太陽集熱器功能,又能獨立構成建筑物的太陽能屋面或墻面。

2.2太陽能熱水器

建筑一體化工程實踐由新元熱板和相關部件組成的太陽熱水系統(tǒng)與建筑結合,構成了一種特別的坡屋頂太陽熱水器一體化建筑。在由云南紅塔屋業(yè)發(fā)展公司開發(fā),云南省設計院設計的昆明紅塔金典園住宅區(qū)及由昆明市官房土地房屋開發(fā)經營總公司開發(fā),昆明官房建筑設計有限公司設計的云南蒙自紅竺園住宅區(qū)成功地安裝了由新元熱板和相關部件組成的太陽能熱水系統(tǒng)。該種太陽熱水系統(tǒng)按建筑單元設計,集熱板安裝在建筑坡屋面上,外觀、色彩、尺度與建筑協(xié)調,熱水箱和相關設備放置在建筑樓梯間頂部的設備間中,避免了以往太陽能熱水系統(tǒng)對城市景觀所造成的破壞。此外,此種太陽熱水系統(tǒng)要求與住宅建筑統(tǒng)一設計,同步施工。熱水系統(tǒng)水管布置于建筑墻體內,既減少了系統(tǒng)的熱損,又避免了以往安裝太陽能熱水器水管時穿墻打洞所造成的不安全因素。

3 太陽能熱水器

建筑一體化進程中的研究動向及市場前景

3.1研究動向由于能源危機的影響,建筑節(jié)能已引起世界各國的普遍重視。傳統(tǒng)的壓縮式空調系統(tǒng),不僅消耗常規(guī)能源,而且污染環(huán)境。因此,研究新型清潔、節(jié)能的采暖及制冷裝置,勢在必行。現(xiàn)行的太陽能熱水系統(tǒng),尚不能滿足建筑采暖、空調的雙重功能。另一方面,研究表明太陽能制冷在技術上是完全可行的。為進一步擴大太陽能熱水系統(tǒng)的市場份額,一些研究機構及太陽能設備生產廠家正致力于以下方面的研究:

(1)與熱泵結合,冬季室內地板、暖氣片采暖,全年供生活熱水的住宅太陽能復合熱水系統(tǒng)。

(2)基于建筑一體化的太陽能冷暖空調與熱水復合系統(tǒng)。此外,在太陽能熱水器建筑一體化進程中,傳統(tǒng)的太陽熱水器的角色發(fā)生了根本變化,由相對獨立、與建筑開發(fā)商毫無關聯(lián)、可任意安裝的一個裝置,變換為與建筑密不可分的建筑構件。因此,太陽能熱水系統(tǒng)的設計、營銷、安裝驗收、售后服務等環(huán)節(jié)需要太陽能設備生產及安裝廠家、建筑規(guī)劃設計部門、建筑開發(fā)商等共同參與、共同探索及共同完善。

3.2市場前景隨著人們生活水平的提高,建筑能耗的已接近發(fā)達國家水平。為減少建筑能耗,建設部制定了《建筑節(jié)能技術政策1996-2010》,將太陽能熱利用納入國家建筑節(jié)能的范疇,為太陽能產業(yè)的發(fā)展奠定了政策基礎。據統(tǒng)計,1995-2000年間,全國新建住宅55億m2,到2010年新建住宅將增至150億m2[1]。按20%的新建住宅安裝這種基于建筑一體化的太陽能熱水系統(tǒng)計算,其市場前景十分廣闊。

4 結 語

隨著社會的發(fā)展,一方面城市建筑密度日益增加,樓宇日益高層化,有限的建筑空間難以安裝足夠多的傳統(tǒng)的太陽能熱水器。另一方面,傳統(tǒng)的太陽能熱水器在一定程度上影響城市景觀。太陽能熱水器建筑一體化是綠色能源和新建筑理念的有機結合,在國家政策的引導下,太陽能熱水系統(tǒng)與建筑的有機結合,將成為未來太陽能熱水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

參 考 文 獻:

[1] 陸維德,羅振濤.我國太陽能熱利用進展[J].太陽能,2002,(1):3-4.

[2] 王崇杰,趙學義.論太陽能建筑一體化設計[J].建筑學報,2002,(7):28-30

[3]  Iloeje O.C, Design, construction and test run of asolar powered solid Adsorption refrigerator [J], So-lar Energy, 1985,35 (5): 447-455.

[4]  Tamainot-Telyo Z, Critoph R.E. Adsorption re-frigerator using monolithic carbon-ammonia [J].Paris Int, J.Refri.1997,40 (2):146-155.