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【工程技術】高層住宅太陽能集分系統技術細節及發展方向

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-05-09  來源:力諾瑞特  作者:劉磊  瀏覽次數:312
核心提示:高層住宅的太陽能方案主要分為陽臺壁掛和集分系統兩種類型,集分系統的興起略晚于陽臺壁掛系統,由于集分系統實現了太陽能的共享
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高層住宅的太陽能方案主要分為陽臺壁掛和集分系統兩種類型,集分系統的興起略晚于陽臺壁掛系統,由于集分系統實現了太陽能的共享,與建筑的結合保證了建筑的美觀性,深受房地產企業和設計院的青睞,集分系統是目前北京、上海、杭州等一線城市的首選方案。但是由于安裝技術難度大、周期長、運行維保專業性高,沒能真正向二、三線城市推廣,甚至隨著陽臺壁掛產品的成熟和發展,集分系統有退出二、三線城市的危險趨勢。以濟南市為例,雖然有最好的太陽能強制安裝政策,全年卻沒有一個集分系統完工,完全是陽臺壁掛產品一邊倒的市場。

 
 

陽臺壁掛產品可以通過水箱和平板集熱器廠家進行技術升級,而集分系統是安裝設計過程中的系統集成技術,必須由太陽能公司來完成技術升級,這些年對于集分系統的技術,大家沒有交流與共享,造成了技術僵化,用戶滿意度低等問題,就是在這種情況下,多數廠家仍然抱著同程供水、加伸縮節這種常識性的問題作為技術要點,這已經遠遠不能滿足開發商和用戶對我們的需求。所以,我們將集分系統上總結的經驗完全奉獻給大家,希望能夠拋磚引玉,激發同行之間對這種系統的探討,同時也希望建筑標準的制定者,能夠看到這種系統的短板和要求,能夠在未來太陽能與建筑相結合標準體系中有所突破。

1.設計施工技術要點

設計施工的技術標準在太陽能技術標準和相關的水暖安裝標準中已經有了詳細的要求,我們從力諾瑞特公司的技術標準中摘錄了一些在實際工作中總結的經驗以及特別強調的技術細節。

1.穿墻套管。在衛生間安裝的循環立管必須加裝穿墻套管,以保證管道伸縮、維修的要求。穿墻套管要有足夠的高度以確保鋪瓷磚之后仍能夠露出地面,如果不能高于裝修后的地面,極有可能會有水順著管道流向下一層,且腐蝕管道。(見圖一)

 

 
 

 


2.固定管卡和伸縮節。固定管卡的作用是承受來自管道的重力,并均勻分解管道的伸縮量,如果管道只向一個方向伸縮,出現絕對向下或絕對向上的伸縮量,會使水平的循環支管承受過大的位移量而變形。伸縮節必須根據立管的長度進行計算,并選擇承壓能力強的產品,在安裝后要根據伸縮節的說明書調節螺栓保證伸縮量,切記不是安裝上就完成了,要注意調節螺桿的長度,按設計要求將限位裝置調到規定位置。(我們工程中90%的伸縮節都忽略了這個問題,伸縮節沒有起到應有的作用。)

3.循環立管。必須到達地下室并安裝排污閥,不能在戶內結束,這是針對管道排污和清洗提出的要求,已經結束的供水管要加上閥門進行排污,而轉彎向上的回水管,也需要將彎頭改為三通,安裝排污閥(詳見圖二)。

4.換熱支管的安裝要求。換熱支管在裝修處理完畢后,必須有上下位移的橢圓孔,避免在立管上下伸縮時支管變形,且必須保留足夠的檢修空間。如果將所有管道隱藏在吊頂之內,這項工作應該非常好處理;如果通過貼瓷瓦的方式將立管包裹起來,則必須把管件都留在外面,且留下足夠的的伸縮孔,以防止支管受力變形。

在循環立管上,回水支管和供水支管必須有150mm的高度差,且必須下供上回,這樣可以保證注水過程中的排氣。這與我們加裝各個位置的排氣閥共同實現一個目的,就是希望能夠通過規范的設計,使得在注水過程中盡量不需要入戶手動排氣,避免后期繁瑣的入戶服務。

5. 系統的交付。作為一項負責任的工作,交付期應該定為一年,即使大部分合同都可以做到驗收即為交付,但之后的工作我們仍然是必須要承擔的,所以應該做好承擔這項工作的思想準備。在整個交付期里面,首先要掌握各個季節的運行規律,完成控制器設定值的調整,并充分做好運行記錄;其次要對物業和用戶進行培訓,養成正確的操作習慣,并對太陽能系統有正確的認識,避免產生不必要的誤會。

太陽能資訊:高層住宅太陽能集分系統技術細節及發展方向


 


我們對用戶始終抱有最大的誠意和責任心,同時也要保護自身的權益。不管系統是否實施驗收,在真正運行之前,必須得到甲方書面的《系統運行通知單》,這是一項重要的節點性工作。

2.集分系統未來的研發方向

集分系統雖然應用在太陽能上,但不是一項孤立的技術,在供暖和中央空調領域早已經被廣泛利用,我們應該不斷地與這些領域的前沿技術接軌應用,才能實現快速的發展,同時利用網絡技術的最新成果,達到事半功倍的效果。

1. 網絡型控制系統。太陽能集分系統在其他領域有很多種相似的技術類型,如空調的VRV系統,通俗地講叫一拖多技術,最大的VRV系統管路可以做到垂直高度150米以上,冷媒可以在幾百個風機盤管以及蒸發器、壓縮機之間有序地吸熱放熱,而控制系統則實現了聯動。基于網絡技術的發展,我們也可以將所有分戶水箱的溫度采集到總控制器,有效地選取水溫較低的水箱進行定向換熱。

網絡控制系統最大的難度在于通訊線路的布置,要沿著管線將通訊線路完全布置下去,而且中間不能出現斷點,實現每個水箱控制器手拉手式的鏈接,一旦出現斷點維修難度相當大,這樣做其實是走入了一個理想化的技術陷阱,我們在這方面有過失敗的嘗試。但是現在一項老的通訊技術正走向成熟,那就是電力載波,通過電力導線即可實現數據通訊,不需要布置專門的網絡通訊線路,現在這種技術已經廣泛應用在電力抄表技術上,雖然其傳輸速度不快,但仍然可以滿足我們的需要。

2. 變同程供水為定向供水。集分系統中同程供水的問題在于,當系統啟動換熱循環時所有水箱的電動閥可能都是打開的,或者是無序打開的,必須要有較大的流量來滿足換熱要求,這樣我們的管徑就會做的非常大,而系統的功耗和散熱量也會很大;如果我們每個運行周期只選取60%的水箱進行換熱,則管徑就會大大降低,而且由于優先選擇溫度較低的水箱,換熱效率也會大大提高,節省循環量的同時也降低了功耗和散熱損失,這就是定向換熱的優勢。

3. 混聯式管路設計。樓頂的安裝面積沒有完全平整空間,往往要在多個小塊的區域里面放置集熱器,完成整個的集熱器布置,這幾塊區域之間可能高度上不是完全統一,這增加了集熱管路的復雜性。而向樓下的換熱循環管道在樓面上的分布也非常多,我們的經驗是先將兩套管路布置好,然后考慮有沒有可以合二為一的管道,其中集熱和換熱的供水管道必須是獨立的,其他的回水管道是可以互相借用的,借用的方法有兩種:一種是換熱循環的的回水可以作為集熱器供水使用,另一種是,在回水流量和集熱流量不匹配的情況下,集熱回水可以和換熱回水合二為一。兩種借用方式要掌握一個原則總結為八個字:正壓分流、無壓匯流。即如果換熱回水還有水頭壓力,并且流量足夠,可以不用考慮與集熱器的溫差大小,直接接入;如果換熱回水設計的水頭較小,或流量不大,可以在安裝排氣管之后匯入集熱回水管路。

4. 集熱控制方式。傳統集熱循環的控制都是靠溫差循環來控制的,這在集分系統上是行不通的,單一使用溫差循環進行集熱控制很可能會使系統進入邏輯停機的狀態。我們設想一下,當每次溫差循環開始之后,緩沖水箱很快就會獲得集熱器最高溫度的水,而緩沖水箱的容量是很小的,在循環開始2分鐘內就有可能與集熱器溫度一致了,溫差消失則集熱循環就會停止,如果再依靠換熱循環將水溫降下來之后,再進行溫差循環,整個過程就變得非常不連貫了。正確的策略是以集熱器與緩沖水箱的溫差為集熱循環啟動條件,啟動之后緩沖水箱的溫度就可以視為整個集熱陣列的平均溫度了,只要緩沖水箱的溫度不低于50℃(根據實際情況設定),則循環可以持續進行。換熱循環的控制可以即時或延時兩分鐘與集熱循環進行相同的控制動作。

3 對于將來集分系統安裝設計標準的建設性意見(水箱井的設想)

國家制定安裝規范和設計標準對設計院、建設方、施工單位的指導意義是毋容置疑的,如果我們針對制約集分系統發展的瓶頸問題寫進設計標準,則可以極大程度地推動這種系統的推廣,也可以為中國的房地產實現真正的太陽能與建筑相結合。

我們在上述技術細節中提到的很多問題,都是圍繞著太陽能循環管道在戶內安裝,所要求的技術細節,而太陽能循環管道移到戶外,則諸多問題都會迎刃而解,這樣做的好處在于:

1. 如果移入室外公共區域,可以多戶共用一套循環管路,減少了不必要的熱損和施工成本。

2. 室外安裝的同時水箱也要移到公共區域,設立專門的水箱井,可以避免入戶安裝和維修,減少了售后服務的難度。

3. 多戶共用一個水箱井,水箱可以疊加安裝,節省了水箱的占地面積,也是的衛生間的裝修不受水箱的限制,更符合用戶的實際需要。

4. 減少了設計和施工中的交叉問題。如果將工作量全部移到戶外公共區域,房間內的防水、裝修和水箱安裝完全沒有交叉,則太陽能系統的施工周期會大大縮短。而設立水箱井之后,設計院可以根據規范,和設計集中供暖管道一樣,規范化的設計水箱井的位置和空間,其他部分交給專業廠家進行細化,在設計分工中不會有太多的顧慮。

綜合以上四點,針對集分系統設立專門的水箱井是完全可行和必要的,關鍵在于我們能夠根據實際的案例,充分考慮水箱的尺寸和安裝方式,制定合理的水箱井安裝規范。近幾年我們在山東和云南等地先后完成了多個循環管道外置的項目,用戶的滿意度非常高,施工過程中也沒有遇到過多的問題,確實是非常值得推廣的經驗。

每一項技術進步都會走過由發展到成熟,由成熟到規范的過程,集分系統經過了10年的發展,已經逐漸走入成熟階段,但隨著各種新技術的引入、房地產新的設計理念的出現以及用戶舒適度要求的提高,必然會打破固有的設計模式,大家必須從各個角度深入挖掘技術可行性,并且將成熟的技術及時地寫入規范,引導整個行業的發展,謹以此文與各位同行共勉!

 

 
關鍵詞: 太陽能 建筑 一體化

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