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1、太阳能热水系统建筑应用,设计与思考,讲师：李旭东,建筑应用概述 设计关注问题 案例与思考,提纲,讲师：李旭东,全球光照强度示意,讲师：李旭东,中国太阳能资源分布,讲师：李旭东,德国 3升房,讲师：李旭东,丹麦 绿色灯塔,讲师：李旭东,美国 科罗拉多法院公寓,讲师：李旭东,奥地利 太阳能公寓,讲师：李旭东,相关政策,国家可再生能源中长期发展规划提出：到2020年，太阳能热水器总集热面积将达到3亿平方米，替代约5000万吨标准煤。 国家和各省市纷纷出台有关太阳能光热利用的政策，推进太阳能在建筑中的规模化应用。,讲师：李旭东,相关政策,住房和城乡建设部副部长仇保兴指出了保障性住房未来的发展方向。他强
2、调，一定要把价格低廉的保障房建成节能、节水、节地、节材的绿色建筑。大规模地推广太阳能等可再生能源在建筑的应用，助推绿色建筑的发展。,讲师：李旭东,北京,2008年9月29日，北京市出台廉租房、经济适用房及两限房建设技术导则经济适用房和廉租房应采用太阳能热水系统，并优先使用集中式太阳能热水系统。两限房提倡采用太阳能热水系统。太阳能热水系统宜与建筑一体化设计和施工。凡用集中式太阳能热水系统时应设分户计量装置。,讲师：李旭东,天津中新生态城,积极推广新能源技术，加强能源梯级利用，提高能源利用效率。优先发展地热能、太阳能、风能、生物能等可再生能源。可再生能源使用率达到20%。,讲师：李旭东,江苏,20
3、10年3月底，江苏省12个保障房项目的绿色建筑设计标准通过了专家评审，成为江苏省首批保障性住房绿色建筑评价标识项目。其中4个项目被授予绿色建筑二星级设计评价标识，8个项目被授予绿色建筑一星级设计评价标识。据介绍，这12个保障房项目的共同点是，均能因地制宜地运用成熟的太阳能等绿色建筑技术。 2010年4月1日，江苏省出台关于加快保障性安居工程建设的意见，规定从2011年起，各地新建的廉租房、公共租赁房一律按成品房标准建设，并按国家和江苏省居住建筑节能标准设计建造，引导鼓励保障房创建绿色建筑。,讲师：李旭东,深圳,2010年9月，发布关于我市保障性住房应按照绿色建筑标准建设并落实节能减排措施的通知
4、所有新建保障性住房必须按照绿色建筑标准建设，并安装太阳能热水系统和使用绿色再生建材产品。,在太阳能屋顶计划中规定，从2010年12月1日起，新建保障性住房全部安装太阳能热水系统。深圳光明新区作为首批国家级“绿色建筑示范区”试点单位，率先在保障性住房推广绿色建筑标准的行动。,讲师：李旭东,建筑应用中设计关注的问题,讲师：李旭东,2018/10/21,16,设计要点,讲师：李旭东,优点灵活： 1. 各住户的太阳能热水系统相互独立，互不影响； 2. 运行较稳定，技术成熟； 3. 安装简单方便； 4. 系统投资最低； 5. 不存在收费管理问题。需关注问题一体化程度低： 1. 低层住户使用可靠性； 2.
5、 与建筑物外观相协调； 3. 管道敷设空间受限； 4. 不能实现热水资源共享，热水资源存在“旱涝不均”的问题。,系统形式 屋顶分散式,讲师：李旭东,优点灵活： 1. 住户的太阳能热水系统相互独立，互不影响； 2. 运行较稳定，技术成熟； 3. 各户水箱可放置灵活，如设备间、卫生间、厨房、阳台等位置； 4. 不存在收费管理问题。 5. 一体化程度较高 需关注问题： 1. 产品安全性要求高； 2. 管道穿越卧室； 3. 受倾角或低层遮挡等因素的影响； 4. 光污染； 5. 不能实现热水资源共享。,系统形式阳台壁挂式,讲师：李旭东,优点传统、可靠： 1. 可实现热水资源共享，不受楼层高低限制； 2.
6、 一体化程度高； 3. 系统运行可靠，维修率低； 4. 系统投资较低，运行较稳定，运行成本低。需关注问题： 1.计量收费、核算运行成本和费用，制定合理的热水收费标准； 2.热水箱设置占用建筑空间； 3. 系统分区及水压平衡问题； 4. 水质保障。,系统形式集中集热集中储热系统,讲师：李旭东,系统形式集中集热分户储热系统,优点集中集热资源共享、分散储热运行灵活： 1. 不受楼层高低限制，并可以实现太阳能热能资源共享； 2. 可以根据楼面建筑情况灵活布局，容易实现与建筑物相协调； 3. 运行可靠，维修率低； 4. 不存在热水和辅助能源的收费问题； 5. 集热系统集中放置在屋面位置，各户贮水箱可在室
7、内灵活放置； 6. 避免高层建筑热水系统供水分区和管路过多。需关注问题造价： 1. 水箱采用承压型储热水箱，并带有电加热功能，系统成本稍高。 2. 系统相对复杂，电气控制系统应特殊设计，前期设计应与其它专业密切配合。,讲师：李旭东,集中集热分散储热系统是未来中高层居住建筑太阳能热水系统的重要发展方向之一。 对于中高层公共建筑，可采用集中集热集中储热系统。 在能够通过补偿措施和技术措施，解决低层用户的用水需求的情况下，可采用分户集热分户储热系统。,讲师：李旭东,系统形式集中集热分户储热系统,辅助热源的选择,太阳能热水系统中，辅助热源的类型对最终运行费用有较大影响。,辅助热源选择在热水需求量较少的
8、情况下，建议采用电辅助加热；在热水需求量较大的情况下，且具备燃气供应条件，则建议采用燃气辅助加热。在有地热水等其他可再生能源的条件下，可采取与其它辅助热源相结合的方式，满足不同季节的使用热水要求。,讲师：李旭东,精细化设计,太阳能集热器是热水系统的关键部件，安装中应满足“采光面充分、方位南向”等技术要求，以实现最大程度的吸收太阳辐射。中高层建筑的集热器一般安装在楼顶或阳台等位置，因此系统设计时，应考虑场地面积、日照条件、建筑结构安全性和建筑外观整体等因素。,讲师：李旭东,设计参数的确定,1. 太阳能保证率 f,指在一定时间段内太阳能热水系统中太阳能可以提供的热量占系统总耗热量的百分比。,f 初
9、始值选取时，对预期投资规模较大，偏重于冬季使用时可选较大值，反之可选较小值。,讲师：李旭东,设计参数的确定,2. 初始水温,指集热器的自来水供水温度。,因此，应根据热水使用规律，确定最佳初始水温。 以某市为例，对于全年使用的系统，经计算可得全年平均冷水温度为12 。,讲师：李旭东,建筑一体化设计,讲师：李旭东,建筑一体化设计,解决一体化问题必须从设计阶段开始，并做到同步设计、同步施工和同步竣工验收。,太阳能热水系统与建筑的一体化主要包括三个方面的内容： 外观一体化、管道布局一体化、建筑结构一体化。,讲师：李旭东,建设规模：26栋楼 (11层6栋，16层6栋，18层6栋，20层8栋);2424户
10、, 居住人口7757人。示范面积：15.06万m2（住宅）集热器面积： 2984 m2集热器类型：热管真空管集热器,设计案例 天津华明镇顶秀欣园,讲师：李旭东,太阳能集热器换热水箱（80L，每户一个）落水水箱管道循环泵组控制器等设备,系统组成,设计案例 天津华明镇顶秀欣园,讲师：李旭东,设计案例,设计案例 天津华明镇顶秀欣园,设计案例 天津华明镇顶秀欣园,讲师：李旭东,相似案例,讲师：李旭东,生活热水负荷分析,平均日热水消耗量为577.6m3;耗热量为6013kW。,讲师：李旭东,热水系统供应形式,构造了三种供应形式： 全部集中供应、全部分散供应、集中分散相结合的供应。,集中3,集中1,集中热
11、水系统提供满足区域热水需求量的70%。 其余建筑采用以建筑单体为单位的热水系统。,结合区域实际情况，建议采取集中分散相结合的方式。,集中2,讲师：李旭东,热源形式比较,讲师：李旭东,热源形式比较,热源形式选择,讲师：李旭东,集热器选型,平板型集热器,全玻璃真空管集热器,金属玻璃真空管集热器,？,2018/10/21,38,计算机模拟辅助设计,讲师：李旭东,整个规划区域设计安装 8120 m2 的集热器。,集热器安装面积,讲师：李旭东,光热系统：通过太阳辐射在建筑不同表面的强度分析，建筑立面和屋顶可利用面积分析，确定最佳太阳能集热器安装位置和安装方式建筑一体化。光导照明：根据年日照时数模拟，室外
12、绿地和屋顶布置光导管，充分利用自然光减少照明能耗。,计算机模拟辅助优化设计,讲师：李旭东,城市：天津（北纬=39.00，东经=117.00） 气候分区：寒冷 建筑朝向：南 建筑结构类型：钢框架结构 体形系数：0.21 总建筑面积：3528.5 m2 建筑总体积： 14744 m3 地上建筑面积 ： 3066 m2 地下建筑面积： 462.5 m2 建筑表面积：3096.24m2 建筑层数：2 建筑物高度：8.00 m,讲师：李旭东,建筑名称：中新天津生态城公屋展示中心,讲师：李旭东,建筑名称：中新天津生态城公屋展示中心,设计目标,讲师：李旭东,设计,计算全年整体能耗。 与基准建筑比较计算节能率
13、 优化设计，计算各节能措施节能效果,讲师：李旭东,设计,讲师：李旭东,设计,讲师：李旭东,设计,因地制宜应结合建筑外型、所处的环境、建筑功能、供水系统等综合因素选择适宜的系统形式。,系统选择要点,讲师：李旭东,多能源耦合辅助热源的选择与系统形式密切相关。,系统选择要点二,讲师：李旭东,提高建筑一体化程度建筑应用的重要趋势。,系统选择要点三,讲师：李旭东,1、太阳能热水系统的设计应从系统选择、辅助热源、设计参数等方面细化和优化，力求做到系统可靠、经济合理。 2、计算机模拟辅助设计体现精细化设计。,设计要点,讲师：李旭东,1 . 从产品研发到系统研究； 2 . 积累相关数据库。,讲师：李旭东,建议,谢 谢！,李旭东 13001399778 ,天津市建筑设计院,绿色建筑机电技术研发中心,讲师：李旭东,
