浅析阳台栏杆式太阳能热水器技术

摘要:长期以来，太阳能热水器一直是房屋建成后才由用户购买、安装的后置设备，随着太阳能热水器在城市普及率的不断提高，由这种使用方式而带来的一系列问题和矛盾也逐渐出现，例如影响建筑外观和城市景观，破坏房屋的使用功能等，严重制约太阳能热水器的进一步发展。因此，加快太阳能热水系统与建筑的结合和工程应用，在房屋建设之初，就将太阳能热水器的设计、安装作为建筑整体设计、施工的一部分来加以考虑，阳台栏杆式太阳能热水器在房地产开发商、设计院及广大用户的期盼中应运而生。 　　1太阳能与建筑相结合、阳台栏杆式太阳能热水器的概念 　　太阳能与建筑相结合是将太阳能利用与建筑有机结合，利用太阳能集热器替代原建筑构件（类似屋顶、雨棚和维护结构等），既消除了太阳能对建筑物外观的影响，又避免了重复投资，降低了成本。 　　阳台栏杆式太阳能热水器是指太阳能集热器代替建筑阳台栏杆构件，与建筑阳台无痕融合，实现太阳能与建筑护栏的相结合，在满足集热的同时，又起到安全防护和美化装饰作用，还节省了建筑阳台栏杆材料。 　　2国内阳台栏杆式太阳能热水器发展现状 　　目前，国内阳台栏杆式太阳能热水器都属于真空管类，为了解决玻璃管易碎的缺陷，需要在背部增设防护栏，这样不但增加产品生产成本，且影响建筑外观，不能实现太阳能与建筑相结合的完美融合，推动应用难度较大。 图1 阳台栏杆式太阳能热水器应用效果 　　作为中国经济、科技发展的龙头城市深圳，其优越的地理环境促使了阳台栏杆式太阳能热水器的诞生。深圳市嘉普通太阳能有限公司是国内较早涉足太阳能光热利用的高新技术企业，从太阳能热水器的玻璃真空管式、平板式、阳台壁挂式、槽式一路走来，坚定而平稳，2012年又研发出适于中高层建筑的阳台栏杆式太阳能热水器，并一度受到设计院、房地产开发商的欢迎。 　　3以嘉普通公司为例介绍阳台栏杆式太阳能热水器 　　3.1系统工作原理 　　根据储热水箱和太阳能集热器的相对位置决定采用强制或自然循环系统。强制循环系统中，储热水箱和太阳能集热器的相对位置无要求，系统循环动力为水泵，集热器中的热量通过水泵循环进入储热水箱；自然循环系统中，水箱必须比集热器高，系统循环的动力为传热工质温度差引起的密度差导致的热虹吸作用，储热水箱中的水在热虹吸作用下通过集热器不断加热。 　　阴雨天气，电发热管检测水箱中水温，当低于设定值时，电发热管自动启动;当达到设定值时，电发热管自动停止，也可以根据用户需要手动启动。强制循环系统，当水箱中水温达到设定值时，利用自来水压力将储热水箱中的热水顶出供用户使用。自然循环系统自动运行，全天候供水，其系统如图2、3所示： 　　3.2优势分析 　　1. 整板太阳能吸热膜制备技术 　　采用整板太阳能吸热膜，不仅能实现太阳能吸热膜吸收比0.94以上，法向发射比0.06，而且在生产工艺流程上更为合理，所消费的能源成本和人力成本更低。 　　2. 太阳能集热器结构强度高 　　阳台栏杆式太阳能集热器底板与侧边框连成一体，整板弯折形成整体边框，整体边框四周设计有槽型加强板，可以进一步增大集热器强度；底边框和吸热板之间设置面板，采用整体聚氨酯泡沫保温，保温层充满整体边框和面板之间的内腔，并与它们黏结牢靠，增加整体边框结构强度，其背面强度>1000N/m2。 　　3. 可与建筑阳台栏杆模块化组装 　　整体边框四角各设有一个连接件，连接件的一端与整体边框通过紧固件或其他常用的紧固方式实现固定连接，其另一端与建筑物阳台的栏杆连接件进行配合连接。采用这种结构的连接件，可使所述集热器与建筑阳台栏杆其他部件进行模块化组装，方便安装。 　　4. 可成为建筑阳台栏杆的一部分，节省建筑材料。 　　由于阳台栏杆式太阳能集热器具有足够的强度，可以垂直安装在建筑阳台栏杆上，代替钢化夹胶玻璃（或栅栏）和上下水平横杆，节省建筑成本投入，美观实用。 　　4对产业发展的作用与影响 　　1. 加强太阳能行业与建筑行业间的沟通与合作 　　以前的太阳能热利用产品不管是真空管太阳能热水器还是平板太阳能热水器，均是在房屋建成后附加在建筑上的，要么放置在楼顶，虽然安装、维护较方便，但需考虑防雷、布线等问题，安全隐患大。而阳台壁挂式太阳能热水器，每家每户独立使用，管理方便，但附加在建筑阳台位置，造成重复投资。 　　本项目产品在房屋建设之初，设计院、房地产开发商充分考虑到太阳能热水器的安装需求与安装方式，将太阳能热水器作为建筑的部件与建筑建设同步进行，降低了建筑投资，提高了产品性价比，而且加强了太阳能企业与设计院、房地产商的合作与交流，为太阳能产品的推广提供了便利条件。 　　2. 加快太阳能与建筑相结合进程 　　太阳能与建筑相结合是未来太阳能技术发展的方向。通过比较传统安装在楼顶、阳台等位置附加型太阳能热水器和阳台栏杆式太阳能热水器两者的特点，阳台栏杆式太阳能热水器在满足集热功能的同时，又起到安全防护和美化装饰作用，同时还避免了物业管理纠纷，管理方便。 　　3. 解决高层住宅小区太阳能安装面积不足的问题 　　对于高层住宅小区，由于楼顶面积有限，楼顶太阳能不能完全满足整栋楼生活供热，而阳台栏杆式太阳能集热器在每户西、南侧阳台安装，解决了太阳能安装面积不足的问题，降低了建筑能耗。 　　4. 推动行业的技术进步和产品升级换代 　　本项目采用了国际先进的整板太阳能吸热膜制备技术，对提高热水器的集热性能起到了关键性作用，同时将该先进技术应用于作为建筑构件的阳台栏杆式太阳能热水器，极大地提升了产品性能和性价比，推动了产品的升级换代。 　　5. 扩大了太阳能的应用领域 　　阳台栏杆式太阳能热水器作为建筑阳台栏杆构件，供热能力强，安全系数高，而且还避免了重复投资，受到房地产开发商及用户的欢迎和推崇，可广泛应用于城镇中高层建筑、别墅群、保障性住房、新农村建设住房以及公共建筑的热水供应系统，而且在国际市场也具有较好的竞争优势。 　　6. 推动了太阳能行业的发展，规范了太阳能市场 　　通过太阳能与建筑相结合让太阳能应用水平上升到一个更高的层次，推动国内太阳能行业的发展。通过非标太阳能产品的开发，迫使国内一些良莠不齐的太阳能企业在竞争中优胜劣汰，从而促进了国内太阳能市场的规范化。 　　5经济效益比较 　　以每m2太阳能集热器售价≤800元。以阳台尺寸为：长3.6m×宽1.5m的住户为例： 　　采用集中集热的太阳能供热水系统，集热器和水箱布置在楼顶，每户太阳能设备造价在4500元左右，再加上3.6m的栏杆造价，栏杆+太阳能每户总造价为：4500元+684元=5184元平板型阳台栏杆式太阳能热水器系统，每户配3m2太阳能集热器+1只80L搪瓷内胆水箱+部分管道+部分栏杆，每户造价为：800×3+1200×1+500×1+285元=4385（元）。 　　通过对比可知，栏杆式太阳能热水器系统比传统集中集热热水系统经济效益更好。 　　6结语 　　阳台栏杆式太阳能热水器以其平板型结构，结实耐用，与建筑结合好，替代建筑阳台栏杆等优势，同时避免了高层用户因为楼顶铺设面积不足而热水不够使用的缺陷，在中高层建筑中具有得天独厚的优势。随着高层建筑的逐渐增多，保障性住房的大量涌现，同时在国家节能减排工作的大力扶持下，该产品将迎来广阔的市场空间。