在能源危機和環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。太陽能熱水系統建筑一體化技術經過十余年的快速發展有了長足的進步,但同時也暴露了大量的問題。本文重點分析面臨的問題及解決之道。
1 設計理念和系統選擇
用戶的自發選擇和政府強制政策造成的設計理念和設計深度的不同給系統運行帶來的隱患(設計缺陷)。具體分析如下:
用戶自發選擇的項目,一般會與太陽能企業作前期的深入交流和方案論證,主要關注用戶需求的滿足、系統節能效果和投資效益分析,太陽能保證率一般≥70%,需求使用情況明確,系統選型和系統配置(二次能源、自控程序)科學合理,節能效益明顯,使用管理方便,服務維修及時待等優點。
政府補貼政策和強制政策下實施的項目,業主的關注點主要適應強制政策的下限,通過項目審批或滿足補貼政策的要求獲取政府補貼,對真正的用戶需求、系統節能和投資效益缺乏深入細致的論證。一般由設計單位根據強制政策和建筑物相結合的要求出設計圖紙和方案,不確定中標的太陽能投標企業作二次深化設計,太陽能保證率一般50%,投標企業受招標條件、初步方案圖紙、投標報價的限制不可能制定出科學合理的系統方案,給項目實施和使用帶來不可彌補的設計缺陷。
2 住宅建筑的特點限制了系統選擇和配置的靈活性
(1)多層建筑無論屋面面積還是南立面均能滿足太陽能保證率≥70%,無論是選擇分散式還是集中式均能達到系統節能的目標,是用戶自發選擇和2012年前太陽能熱水系統一體化發展的主要市場。
(2)高層、小高層建筑是國家強制政策推廣的主要對象(大、中城市)屋面面積和南立面面積(下部遮光)都受限制,開發商和設計單位一般取政策規定的下限太陽能保證率50%。
(3)設計方案一般單一選擇分散式或集中式,太陽能保證率均在50%左右。合理的方案應為分散式與集中式結合,太陽能保證率可提高到70%。
3 二次能源的選擇
多層建筑、公共建筑,二次能源選擇靈活合理,分散系統一般選用電加熱,集中加熱可選用燃氣鍋爐和電鍋爐或電加熱,合理的集中加熱方案加熱功率可以降到分散式加熱功率的50%以下。高層、小高層住宅建筑,因受到設計規范的限制,集中、分散電加熱功率均受限制,一般選擇壁掛爐分散加熱,集中加熱一般選擇空氣源熱泵,設計中一定要處理好太陽能過熱時對二次加熱設備(壁掛爐)的熱沖擊。
4 客戶入住率對運行費用的影響
運行費用主要包括:集熱循環泵、供水循環泵、冬季伴熱帶、集中加熱系統二次加熱設備的耗能。根據雨昕陽光多個項目的運行情況統計,入住率越低運行費用的絕對值越高,自控系統參數設定合理的情況下,入住率約30%是個平衡點,合理配置的系統入住率30%~80%系統節能效益明顯(入住率80%以下二次能源設備啟動時間很少)。建議設計單位在設計說明中要明確告知業主,便于物業管理單位制定對策和向用戶承諾中說明。
5 供水系統節能設計
集中供水系統和集分式系統,設計單位往往把供、回水支管預留到屋面以上500mm,投標企業只能將設備間到各供、回水支管的主管道設置在屋面,造成屋面循環管道多、管路長、路由困難、管道交叉,防凍伴熱、保溫、避雷工作量大量增加,供水循環泵啟動頻繁,防凍伴熱啟動時間加長,系統運行耗能大幅增加。建議設計單位在方案設計時盡量將主供水管道納入一次設計,設置在室內引入機房。
6 用戶和政府相關部門對水質和噪音的要求
集中集熱分戶供水系統現在一般設計開放式水箱,變頻供水、熱水一旦引入廚房,水質要求應達到飲用水標準,北京市水箱水質衛生防疫部門一年兩次抽檢(全檢),檢測費用很大。變頻供水泵的低頻噪音對頂層用戶影響很大。
建議該類項目的供水系統設計為在開放水箱內設置換熱盤管,采用無動力供水方式,做到冷、熱水同壓、同源,避免水質的二次污染和供水泵的低頻噪音影響,降低運行和維護費用。
7 分散式系統水箱布置對系統安全和使用的影響
集中集熱分戶儲熱系統水箱一般設置在廚房或衛生間占用了室內空間。
分散式系統(壁掛式)水箱應設置在集熱器出口2m以內的范圍,一般設置在陽臺內,個別項目設在客廳或主臥,業主、設計單位為追求室內空間和室內布置的美觀,往往把水箱移至空調小室,將帶來新的問題:
(1)空調小室屬于室外環境,供、回水管道必須增加防凍措施(一般用伴熱帶);
(2)供水管道緊靠外墻保溫,電伴熱帶、電加熱線路存在連電起火的隱患;
(3)水箱、電加熱、伴熱帶缺少操作、檢修、維護通道;
(4)水箱與控制器分開設置,控制器到水箱和伴熱帶接頭預埋強、弱電單獨回路,室外明管和暗敷管道、伴熱帶接頭應設明裝防爆線盒。
8 控制系統線路布置的規范性和控制器功能同質化
控制系統缺乏對不同用戶需求的個性化滿足,運行參數的設定和系統調試滿足于驗收和系統運行正常,缺少方便物業管理、用戶使用和系統節能的針對性調試方案。應積極開發針對不同用戶需求的個性化控制器(控制系統細分),制定針對滿足用戶不同使用需求和系統節能的參數設定和調試方案。