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            首頁  >  解決方案 >  熱水解決方案

            熱水解決方案光伏解決方案

            住宅太陽能熱水系統優化設計方案

            發布者:本站 閱讀量:1788

             

            一、太陽能熱水系統型式類別

            太陽能熱水系統根據集熱系統、輔助系統及供水的不同組合形式,可以分為分戶集熱—分戶儲熱輔熱式,集中集熱—分戶儲熱輔熱式及集中集熱—集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統三類。
                  1、分戶集熱—分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統
                  1.1分戶集熱—分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統是指終端用水點以戶為單位,每戶獨立設置太陽能集熱器、儲水箱、輔熱設備及相關管路,每戶獨立使用的小型太陽能熱水系統。
                  1.2分戶集熱、分戶儲熱輔熱系統中,集熱器的安裝位置可為建筑屋頂(平屋面、坡屋面)、立面墻、披檐及陽臺攔板等位置;
                  1.3分戶集熱、分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統較適用于獨立式小型別住宅、聯排別墅中,也可以在多層住宅及高層住宅中使用。針對于以上不同的建筑類型,分戶集熱、分戶儲熱式太陽能熱水系統的安裝、運行方式有所不同。獨立式小型住宅、聯排別墅采用分體別墅型太陽能熱水系統;高層住宅多采用陽臺壁掛式太陽能熱水系統。
                  1.4分體別墅型太陽能熱水系統:適用于獨立式小型住宅、聯排別墅住宅的分戶集熱、分戶儲熱輔熱太陽能熱水系統。
                  (1)分體別墅型太陽能熱水系統一般采用分離式強制循環二次換熱(工質循環或水介質排空方式)系統形式;
                  (2)在安裝時,集熱器與屋面相結合進行安裝,滿足建筑結構功能的同時不影響建筑物的外觀;儲水箱及其他輔助設備安裝于室內設備間,便于操作及維修;
                  (3)在輔助能源的選擇上,一般宜選用電加熱形式;在使用時,可采用半自動控制的方式(溫度不足手動啟動,達到設定溫度時自動停止)
                  (4)系統運行原理示意圖:
                  圖一、分體別墅型太陽能熱水系統示意圖(強制溫差循環方式)
                  1.5陽臺壁掛式太陽能熱水系統:較適合于多層、高層住宅分戶供熱系統的使用;
                  (1)陽臺壁掛式太陽能熱水系統一般采用自然循環方式,為保證系統的全年使用,循環介質采用防凍液;
                  (2)安裝時將集熱器放置于陽臺欄板,水箱可安放在陽臺內側或設備間內,要求水箱位置高于集熱器。建議太陽能與水箱位置不宜過遠。
                  (3)輔助能源一般采用電加熱方式,半自動控制。
                  1.6分戶集熱、分戶儲熱輔熱太陽能熱水系統方案優缺點:
                  (1)系統為小型分體式承壓供水式,系統簡單,使用方便,在建筑應用中的應用安全性可靠性高。
                  (2)儲水箱距離用水點較近,戶內熱水管路距離短,用熱水時不會放出大量的冷水,節水效果好;
                  (3)產品使用獨立,產權明確,由住戶負責日常維護,無管理難度;
                  (4)輔助加熱設備建議采用定時定溫的方式控制,節能效果好;
                  (5)熱水資源利用無法共享,有效利用率較低,系統綜合造價相對較高;
                   圖二、陽臺壁掛型太陽能熱水系統示意圖(介質自然循環方式)
                  2、集中集熱、分戶儲熱式太陽能熱水系統
                  2.1集中集熱、分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統是指將太陽能集熱器集中、統一規劃安裝于建筑物屋面部分,儲水箱、輔助保障系統按終端用戶為單位獨立設置的太陽能熱水系統。
                 2.2集中集熱、分戶儲熱式太陽能熱水系統:
                 (1)太陽能集熱器集中安裝在建筑物的屋面;
                 (2)儲水箱及輔助設備按每戶的用量分別設置在各戶內;水箱通過太陽能循環泵與屋面集中集熱器進行循環;
                 (3)輔助加熱裝置一般采用電加熱,分戶設置于戶內水箱中。
                 2.3集中集熱、分戶儲熱輔熱太陽能熱水系統方案優缺點:
                 (1)集熱器統一安裝設置,集熱循環管路較少,減少了對公共空間的占用;
                 (2)熱水供應系統采用分戶式,熱水管路減短,承壓供水;集熱具備有分體式熱水系統節水效果好等特點;
                 (3)熱水系統分戶供應,水費、輔助電費計費容易,
                 (4)系統設計相對較為復雜,如需著重考慮熱量分配不均及高層的壓力平衡總是。
                 (5)由于系統的輔助分戶設置,因此在各用水終端進行熱量補充時,須關閉太陽能循環泵,否則會造成單戶輔助系統熱量進入太陽能集熱系統而無法計量;
                 (6)整個太陽能熱水系統不同部分產權歸屬不盡相同。集熱器統一使用,為公有設備(歸屬物業管理),而各終端設備為各戶私有,在設備的使用過程中,易造成責任混亂,設備的管理及問題處理相對易發生糾紛。     
                  圖三、集中集熱、分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統

                  3、集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統
                  3.1集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統是指太陽能集熱系統、儲水箱及輔助部分全部集成化,統一安裝儲熱器,統一設置集中儲水箱及輔助加熱設備,然后將熱量再次分配至各用水終端的太陽能系統;
                  3.2集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統根據儲水箱承壓性可分為承壓式系統和非承壓式系統兩種;     
                  3.3承壓式集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統一般適合于儲水容積較小的系統類型。比如在多層住宅的供水系統中以一個單元為供水單位的太陽能熱水系統;
                  3.4非承壓式集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統成本造價較低,一般較適合于大容量供水單位。
                  3.5集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統方案優缺點:
                  (1)太陽能集熱系統、輔熱系統、供水系統高度集成化,集熱系統熱損失??;
                  (2)輔助能源系統集中設置相比于分散設置,其初期投入設備功率及期的運行費用都相對較小,節能優勢更加明顯;
                  (3)熱水供水系統相比于分戶式系統便于進行優化設計,保證供水品質,實現在節能、節水的前提下達到隨時供應符合用戶需求的熱水的目的。
                  (4)集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統可以克服分戶式集群系統中占用公共管道井面積較大的缺點,節省了系統管材;但需設置獨立的公共設備間,占用建筑物的公共面積;
                  (5)集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統在集熱器面積、輔助功率、熱水系統的設計、使用上均存在平衡互補性:
                  A、集熱面積相對較小,各種輔助設備較小,初期投資費用低;
                  B、使用過程中,由于系統對設備的集成整合程度高,因此可以對不同用水點的需求的能量進行方便、合理的調節,使太陽能量及系統設備的有效利用率更高,且保證了充足的用水量;
                 (6)集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統需根據太陽能系統的均運行成本確定熱水收費標準,通過分戶安裝熱水表對熱水進行計量收費,相對較為麻煩;
                (7)集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統后期需物業管理部門進行設備的整體維護及管理;
                3.6集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統分類對比:
                  根據系統使用規模的不同,可分為多棟樓系統、獨棟樓系統及單元樓系統三種。多棟樓系統由于存在集熱損失及室外供熱管線損失較大的缺點,不推薦使用。下面就單元樓系統及獨棟樓系統的不同點進行對比分析。

            序號

            項目

            單元樓系統

            獨棟樓系統

            01

            經濟性能

            承壓水箱,初期的投資高,回收期較長

            開式水箱,設備集中程度高,初期的投資低,回收期短

            02

            建筑結合

            空間占用

            設備間多處,占用公共空間相對較多

            設備間一處,占用公共空間相對較少

            03

            管井位置

            集熱管道布置數量多,占用管井空間大

            集熱管道布置數量少,占用管井空間小

            04

            系統設計

            承壓系統供水

            變頻機組供水

            05

            使用功能

            管理水平

            管理點較多,后期管理維護費用相對較高

            管理點較少,后期管理維護費用相對較低

            06

            管路熱損

            集熱系統為多路,相對熱損失較大;供熱系統管路短,熱損失??;

            集熱系統為單路,熱捐失相對較??;供熱循環管路較長,相對熱損失偏大;

            07

            運行費用

            采用自來水壓力供水方式,相對更加節省費用

            采用變頻機組供水,會產生一定的費用

                   圖四、集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(開式水箱)
                   圖五、集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(承壓水箱)

            二、住宅太陽能熱水系統設計

            1、住宅類型:
                  目前,建筑的普遍類型一般有以下幾種形式:別墅型住宅,多層住宅、板式小高層、板式高層住宅、點式塔樓住宅等。在遵循經濟實用、節能節水、安全簡便的原則下,應結合各類型住宅的結構特點、用水點分布情況、用戶的實際用水習慣、系統的運行管理模式、輔助能源的種類及經濟承受力等因素,應針對不同的住宅類型設計不同類型、不同規模的太陽能熱水系統。
                  2、太陽能熱水系統優化選擇
                  2.1、別墅型住宅:
                  別墅屬高檔次住宅,其在建筑功能及建筑外觀的要求比普通住宅要高。對生活熱水的使用,存在用水量相對較大,供水舒適性要求高、要求保證率較高等特點。因此,在太陽能熱水系統的選用上,推薦采用分體別墅型太陽能熱水系統。
                  2.2多層住宅(按戶型平均面積80平米考慮,人均日設計用水量50L)
                  (1)按6層6個單元計算,每單元一梯兩戶,屋面面積約為960m2(按平屋面考慮,若為坡屋面,南向可利用坡屋面面積510m2);
                  (2)多層住宅按6層6單元一梯兩戶考慮,共計72戶,每戶按3人計算,則總用水人數為216人,因此系統最大設置集熱器面積140平米,其集熱器的布置完全可滿足;
                  多層住宅的屋面面積較為充裕,可以根據用水需求設置足夠的集熱器面積,因此在太陽能熱水系統的選擇上,建議選擇集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統;在系統的規模上,可選擇獨棟樓設置獨立太陽能熱水系統一套的方式,太陽能熱水系統為開式供水模式(圖四)。
                  2.3板式小高層/高層
                  (1)每單元一梯兩戶,單元屋面面積約為160m2(按平屋面考慮,若為坡屋面,南向可利用坡屋面面積85m2);按太陽能的基本布置,基本可以滿足6-7T的產水量;
                  (2)上述水量基本最低可滿足120人左右的日用水,每戶按3人計算,滿足的總戶數40戶,按一梯兩戶考慮,因此,基本上在20層及以下住宅上屋頂面積基本可滿足該樓的生活用熱水量;
                  因此板式小高層/高層(20層以下)上,可以選擇集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統或集中集熱、分戶儲熱系統;20層以上板式高層住宅由于其屋面可安裝的太陽能集熱器面積有限,宜采用陽臺壁掛式太陽能熱水系統與集中集熱集中儲熱輔熱、集中集熱分戶儲熱輔熱太陽能熱水系統等其他系統的分高低區聯合供應的方式。
                  2.4點式塔樓住宅
                  點式塔樓住宅由于其建筑結構的物點,存在屋面可利用面積無法滿足太陽能集熱器布置條件的缺點,因此太陽能集熱面積無法完全滿足全樓的熱水供應;
                 點式塔樓住宅其建筑設計一般存在北向戶型,因此,不具備采用陽臺壁掛式的安裝條件;
                 針對于上述特點,建議在屋面布置太陽能集熱器滿足高區用戶生活熱水供應,利用地下室等設備層安裝其他能源形式滿足低區用戶生活熱水供應。

            三、結論分析

            太陽能熱水系統在住宅建筑上的應用類型及規模應根據實際建筑設計情況具體而定。具體應根據太陽能熱水系統在建筑中的經濟性能、使用功能、系統設計、建筑設計等多方面性能綜合評價選擇。
                  (責任編輯:國喜太陽能)

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