太阳能与建筑结合 集热节能效益显著

[来源]:全国节能环保工程网 [发布时间]:2011-11-23

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太阳能与建筑有机结合

太阳能家用热水器能解决一般居民家庭的洗浴问题,太阳能集热器还可以通过串并联结合组成大面积热水系统,满足居民区集中利用太阳能,分户供应太阳能热水;也可用来解决宾馆、学校、医院、机关等单位的集中供应热水。太阳能热水器/系统的普及,相应带来与建筑结合的问题。很多用户自行安装,各自为政,外观杂乱无章,影响城市景观,同时带来建筑防水、结构承载等一系列问题,安装不规范还存在安全隐患等。因此,太阳能与建筑如何更好地结合成为重要课题。

建筑用能占全国能耗的27%以上,而采暖、空调、生活热水等建筑用能占据了建筑用能的一半以上。太阳能与建筑结合,打造绿色建筑,一方面能更好地利用太阳能资源,另一方面减少建筑的能耗及排放。作为环保节能的太阳能热利用产品,可以为建筑提供生活热水及采暖用热,无疑是实现建筑节能减排目标的有效方法。

 太阳能与建筑结合,需要多角度、全方位综合考虑。从建筑角度讲,太阳能部件与建筑外观协调,满足建筑外形的审美需要,以及结构承重;从建筑用户角度讲,要求节能、安全方便可靠;从太阳能热利用角度讲,太阳能能量密度低,因此希望尽量多地利用建筑外围护结构,安装太阳能集热部件,由于太阳高度角随季节变化,太阳能集热部件的安装方向,安装倾角都对太阳能得热产生重要影响。因此,建筑要考虑太阳能的需要,为太阳能提供有利的安装空间及条件。

太阳能与建筑有机结合,要从建设的源头即设计规划开始,设计人员根据业主需要,为太阳能考虑安装位置、安装面积、结构承载、构件预留及管道预留等,牵扯设计的建筑、结构、上下水、电等诸多专业。作为太阳能专业生产的企业,向设计人员提供产品性能、安装要求方面的资讯及相关产品,可保证太阳能与建筑风格统一协调、太阳能系统高效安全可靠。同样,施工安装质量也关系到用户的利益。

城镇建设发展对太阳能与建筑结合提出更高的要求,发展绿色建筑,使太阳能既满足建筑用热的需求,同时太阳能部件成为建筑整体的一部分。有关方面都做了很多有益的探索和实践。

太阳能集热系统

太阳能集热系统一般由集热部件、储热水箱、循环管路、辅助的常规能源组成。太阳能集热器根据集热器的类型,分为真空管集热器、平板集热器。常见的太阳能集热系统根据集热器与水箱承压状况,有分体承压、分体非承压、紧凑非承压、紧凑承压等。太阳能供水方式,有集中储热水箱供水或分散独立户式小水箱供水。

太阳能集热部件在建筑的位置,可安装在建筑的不同部位,一般采用屋面安装,在平屋面,采用钢架支撑集热器,坡屋面集热器可采用镶嵌式安装。墙壁安装,阳台壁挂安装等等。

太阳能与建筑的结合需要因地制宜,对于不同类型的建筑,不同的用户需要,选用不同类型的太阳能集热系统。例如大型公共建筑,采用集中太阳能热水工程;小型别墅,宜采用户式独立太阳能热水系统。由于用地紧张,现在新建高层住宅很多,由于高层建筑的屋面面积有限,太阳能无法满足所有住户生活用热水需求,而且集中热水系统管路长,热损大,计量管理有诸多不便,因此在南向窗间墙,南阳台外栏板等处安装太阳能集热器,利用南向外立面收集太阳能,成了建筑与太阳能结合的又一种选择。其特点是,每户热水系统独立,控制简单,不用计量,管路短,热损小,对用户来讲,使用方便。

节能效益显著

根据清华阳光首席科学家、清华大学殷志强教授等提出的测算数据,一台150升家用太阳能热水器,倾角45°采光面积Ac=2.04m2,在北京、悉尼测试,建能量方程,计算北京地区年得热量6180MJ,太阳光-热转换效率。“年效率”50%。太阳能热水器可以在1.1年内收回产品生产能耗。

一般家庭使用电热水器,按0.34kg标煤/1kWh电,电热水器效率95%,由煤发电到电热水器产生同样3029.4MJ(842kWh)热量,节电886.3kWh,折合标煤301.3kg。就是说太阳能用于生活热水,替代高品位能源电,所节省的标煤,远大于太阳能产生热量直接折算的标煤。

与电热水器、燃气热水器和燃煤热水器相比,全生命周期的总节能量分别为10.5、3.8和5.1吨标准煤。且采获的是无污染的太阳能;太阳能热水器在寿命期内,在SO2、NOx、CO2和粉尘方面都具有相当的减排效果;太阳能热水器的使用寿命15年,远超过太阳能热水器的能量回收期。

太阳能热水器的直接经济效益是替代或节约常规能源。应用太阳能热水器/热水系统可以有效地节约常规化石燃料,因而能减少地区污染和温室气体的排放。

太阳能与建筑结合,在工程投资、产品性能质量与多样性、施工质量、安全使用等方面还存在不少问题,制约太阳能与建筑结合的发展。但是发展绿色建筑,是节能减排的要求,发展太阳能产业的需要,需要建设单位、设计单位、太阳能企业、施工安装等方面协调配合,相互促进。

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[供稿单位]:全国节能环保工程网

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节能小贴士

  • 以节能灯代替白炽灯,可节省高达70%至80%的电力。
  • 以T8或T5的节能光管代替普通的T12或T10光管,可节省10%至30%的电力。
  • 以电子镇流器代替电感式镇流器,能节省20%至30%的电力。
  • 在合适的地点安装照明区域控制器,以便在不使用某些区域时可关闭其照明设备。
  • 在使用率低的区域(例如会议室),安装在场传感器,自动控制照明的开关。