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建筑热水供水系统设计

2014/08/29 阅读:

《江西建材杂志》2014年第十九期

1太阳能供水系统的参数确定

建筑使用人数:根据建筑设计的使用人群与住户进行实际确定。太阳能保障率:在基于太阳能的热水供水体系中会存在一定的能量损耗,这种能量损耗与利用效率应该最终转化成太阳能保障率,进而得知在如何阳光条件下才能够满足建筑的热水供应。其中主要的保障率影响因素有管道及水箱保暖、太阳能装置的能量转化率等。根据现有的研究结果热管真空管的保障率要求最低,以进水温度20℃,出水温度70℃为例,该装置的太阳能保障率需求为1249kw*h/㎡*a;阳关等级为C级即可满足要求,以西安为例,全年满足条件的阳光天数为321d(2013年统计值),占到全年天数总数的87.95%。水箱容积:在水箱容积的设计过程中不仅应该考虑建筑的最大热水使用面积,同样应该对用水高峰的出现以及建设成本来进行考量。在具体的设定过程中住宅建筑用水高峰出现较为集中,因此可以采用最大用水量来作为水箱容积的参考,考虑到实际的水温与使用水温之间的差异,现有研究认为最大用水量的40%作为水箱容积是一种较为经济与实用的设计方案。

2太阳能供水系统设计

上文对基于太阳能的建筑热水供水系统的相关参数进行了具体的设定,根据相关的参数本文展开了基于热管真空管的具体设计,具体的设计内容如下:

2.1主要结构设计在热水供水系统的设计过程中,其总体设计主要分为进水部分、加热部分以及供水部分。其中进水部分采用单项进水阀门为依托与建筑整体高压自来水供水管线相连接;在加热部分则采用水箱储水、太阳能真空管加热的方式来进行构建,具体的集热器排列方式将在下文中具体探讨;在供水部分则采用水箱势能自动供水的方式来进行,不架设水泵系统,入户热水管与自来水管共同规划,采用独立、封闭的通道进行入户。

2.2进水与定温循环系统设计本系统在设计的过程中进水系统采用差额补水的方式来进行。同时上水管与水箱进行连接,上水与连接的方式能够使得差额补水的过程中水温补进后能够快速的与水箱内的热水进行温度中和,不挤占原有热水空间,同时也能够使得加热效率更高。而在定温循环系统中则主要是采用循环加热的方式来进行,即水源采用循环流动的方式通过集热器与加热管,使得水温能够整体的提升,这种加热的方式即使是在阳光等级不合规的情况下也能够保障较低温度的热水供应,而从总量方面并没有削减;另一方面循环加热的方式也有助于新进水温的加温以及水箱水温的保持。

2.3集热器排列设计集热器在排列设计过程中主要可以分为串联与并联两种方式。不同的方式特点不一,前者是能够通过循环加热的方式将水温加到更高水平;而后者则能够在单位时间内提供更多的地温热水。由于系统采用强制循环的方式来进行加热,因此上述两种方式对于本系统的热水提供量贡献相同,在具体的设计过程中可以忽略两种排列方式所带来的加热特征,而仅需要根据建筑顶部以及外立面的结构设计来进行排列选择。一般情况下由于建筑顶部空间充足可以采用串联+并联的混联方式来进行排列设计,而如需求在建筑立面构建集热器则可以采用串联的方式来进行。

2.4水箱的设计在水箱的设计方面主要分为三个方面的重要因素需要进行考量。第一,水箱的大小,根据上文的实际热水需求量的40%容积进行计算;第二,水箱的保温,现有的保温方式有普通保温,即利用保温材料对水箱外体进行包裹;真空保温,即在水箱外层构建真空层,进而隔绝水箱的温度传播。第三,水箱的热补偿:建筑尤其是住宅型建筑的用水高峰往往出现在晚上,此时的太阳能对于热水供给的贡献较小,而用户的热水使用往往是利用水箱存量;在这样的情况下需要利用电能对水温以及水量不足部分进行补偿。

3总结

本文针对太阳能建筑热水供水系统进行设计,在设计研究的过程中分别对其设计的重要参数进行了确定,并针对系统的不同部分进行了具体的设计;目前,国内基于光伏的太阳能发电以及太阳能热水技术已经相对成熟,具有大规模应用的条件。因此,基于太阳能的建筑热水供水系统的整合与设计符合当下的建筑给排水设计主流,也是后续的设计发展的必然趋势。笔者希望通过本文的研究能够为今后的设计实践提供必要的理论基础。

作者:邹晶单位:上海同建强华建筑设计有限公司南昌分公司

建筑热水供水系统设计

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