华太讲堂第十六讲:太阳能热水系统在建筑中的应用

   
    主持人 谷耕山:尊敬的各位来宾、各位朋友,下午好!我非常荣幸的主持这次论坛,这次论坛是有北京新能源与可再生能源协会,太阳能光热专业委员会,国家建筑材料展贸中心和北京东方华太公司共同主办。
    下面请允许我介绍一下出席今天论坛的领导和嘉宾:北京市新能源与可再生能源协会研究员,办公室主任张定友先生;北京市新能源与再生能源学会太阳能光热专业委员会主任罗运俊先生;国家建筑材料展贸中心副主任商雁青女士;北京清华阳光能源开发有限责任公司王海龙先生;北京雨昕阳光太阳能工业有限公司单衍良先生,以及来自中国建筑设计院,中国建筑科学研究院,中国中科院建筑设计研究院,北京新兴材料建筑设计研究院,北京新纪元建筑设计有限公司,五洲工程设计研究院,北京中外建建筑设计公司,可持续科技研策基金会的设计师、工程师和专家代表,同时还有来自新闻媒体和行业内部的部分生产企业代表,让我们用最热烈的掌声欢迎他们的到来。
    下面就开始我们今天的主题演讲环节,这个演讲有三位嘉宾发言演讲,我们安排了对话时间,等三位讲完以后大家一起互动,可以把问题提出来,他们进行解答。
    首先我们请北京市新能源与可再生能源协会光热专委会主任罗运俊先生发言,罗主任从事太阳能研究、开发、技术管理工作20多年,有着非常丰富的经验,他今天演讲的题目是“当前太阳能热水系统与建筑结合现状及存在问题”。有请。
   
    罗运俊:大家下午好,今天能给建筑设计院同志一块进行一个交流,我感到很高兴。因为太阳能和建筑结合需要两方面的专业人员一块才能够把太阳能更好的为我们国家服务。我今天讲的题目就是太阳能与建筑结合的现状与发展前景。大家可以看一看,这个就是我们太阳能和建筑结合位置的状况,现在基本上太阳能设计的时候,基本上跑不了上面的位置,这个位置的设计方方面面很多,要考虑到怎么样的效益最好,成本最低,维修工作量最少,这是要考虑的。建好以后,特别是在一些阳台栏板或者外立面要考虑,如果在北方冬天还可以考虑,如果在南方纬度比较低的地方夏天太阳从屋顶上过去了,南立面照不到什么太阳,在设计的时候要根据我们现代建筑的几种形态来进行设计,而不是建筑是主体,太阳能是辅助的,是为建筑服务的,这个思路是应该要考虑的。而不是用我太阳能什么东西给你设计,把你建筑适合我太阳能的需要,我觉得这是一个问题。
    我们的产品通过北京市搞了三个标准,一个是太阳能热水器施工标准;太阳能热水器采暖标准;太阳能设计、安装、运行、管理的标准。我们发现搞建筑业要了解太阳能的产品一些性能,这个里面最主要的是集热器,我先说真空管的,这就是真空管既热器,这里面有几个参数,一个就是工作压力。工作压力的话一般都是真空管的0.5-0.6兆帕,基本上就是五、六个压力。要是平板的话可以十几个压力。这个流量,推荐流量一般是0.01-0.02%,什么意思呢?就是一秒钟每平方米系统流过去的流量非常小,有的大一点,有的小一点不会差太多。还有中粮,集热器外形干重量,把这个加上水量就是湿度的力量,这个加起来一平方米三、四公斤,所以建筑方面都能适应。
    模块尺寸,我们给他有一个范围大家可以参考。如果不统一我们建筑结合起来非常不好,现在北京地区大概有一个范围,现在基本上厂家也是根据这个范围来考虑的。
    管子是47和58的管子,以及100的,这上面两种长度不一样,将来我们选择集热器的时候,这是全玻璃真空管。下面一种是由于全玻璃真空管里面的水,如果一只管子坏了漏水,有时候系统也漏了,现在真空管又发展成U型管,还有热管的,热管有两种,一种是单热管的,一重玻璃里面是热管。还有一种是普通的,全玻璃真空管加上热管进去,现在清华搞玻璃的真空管,这是新产品。
    全玻璃真空管有一些原料现在发展成U型管,热管,单玻的双玻的,这里面也有一些参数跟上面讲的参数差不多,我就不细讲了。
    这个表就是平板集热器,这个压力比较高一些,因为是金属的。玻璃真空管主要是玻璃,另外玻璃真空管插到水箱里面去的,所以每一根管子也可以插到水箱,一个水压顶的压力给你集热器底座压力很大,我们现在国家热水器工程90%都是非承压系统,国外80-90%还是成压系统,包括以色列、韩国都是自然循环,但是也有好多水箱是搞承压的。
    太阳能集热器是太阳能热水器主要部件,这主要吸收太阳的能量,然后和水箱、管道、泵保持一个系统,这就叫太阳能热水器。太阳能热水器图上是自然循环,紧凑式的,真空管热水器。这种热水器也有平板的,这画了一个真空管的例子。这里面有一些参数,这些参数是什么参数呢?因为安装在屋顶上,这有一个投影面积,你屋顶的位置有多少,包括你前后左右的位置的尺寸。还有四个腿,因为集热器安装下面有四个腿,前后左右四个腿的距离,这个尺寸将来就是我们设计人员需要的尺寸,厂家产品就可以在物品上定位了。
    太阳能热水器的参数表里面有几个,一个是溶水量,这表示水箱的水量是多少,也就是说用户可以通过水箱每天得到多少热水。
    结构尺寸,包括投影尺寸,支撑点尺寸。还有倾角,这是什么意思呢?太阳能热水器安装在什么地方,这个角度一般都是采取当地的维度,北京地区40度,如果是全年用,我可以把角度减少一点,30度,降了10度。如果是冬天为主用我可以加10度,50度,一般是按照当地维度。我们太阳能热水器倾角基本上按当地的纬度来设计。
    因为太阳能热水器如果没有太阳了,有辅助热源,现在辅助热源很多,各种各样的热源都可以,搞工程都可以。我们搞产品的基本上用电的方便一些,电的加热功率是多少,一般就是一个千瓦,两个千瓦搁在水箱里面。但是话说回来,这种加热的方式从长远来讲是不节能的,用电直接加热应该逐步的转到热泵加热,这样可以节省很多的能量,如果直接用电加热是不合适的。
    在北方太阳能热水器还有防冻问题,平板也容易冻,真空管不容易冻,但是管道、系统容易冻,我们要采取一些防冻措施。现在国内的防冻措施不少是采用放,把集热器水放空了就不会冻了,采取这个办法,这叫排空防冻。国外都是二次循环,他不存在这个问题,他有防冻介质,把水加热二次循环,大部分都是二次循环,我们国内80-90%都是一次循环。
    太阳能热水器的热性能指标,叫得日量,就是一天一平方米可以产生多少度的热水多少公斤。一般是一平方米一天多少兆焦,这是表示太阳能热水器性能的好坏。还有热损,这有两种指标,一种指标就是讲采光面积多少面积,每平方米降低一度水箱里面的水热量上升多少瓦。还有按水箱的溶水体积,水箱体积容量是多少,这个上面写的是三次方,每降低一度我水箱要损失多少瓦来评价这个热水器的好坏。太阳能热水器性能好坏,将来和我们建筑对口的主要是这一些参数。
    我们国家太阳能产品和国外太阳能产品有什么区别?这上面有一些数据,这个数据反映了我们国家目前来说,前几年的数据,现在来说我们的太阳能真空管占绝大多数,大概是70-80%吧。以前98年的时候真空管占60%,平板占30%,到99年的时候平板下降了就是12%,真空管上升为85%。北京的数据,产品和工程的,我们太阳能热水器的销售额大概占70-80%,搞工程的销售额占整个市场的20-30%,这有一个北京的十个企业07年的统计数字,年销售量5.3个亿,大概产品占80%,工程1.3个亿,占20%,这是产品和工程的份额,在太阳能市场里面的一个数量的表现。
    最近这两三年,咱们国家对太阳能热水器有了一个很好的肯定,承认太阳能热水器也是家电下乡的产品,对我们太阳能行业做了很大的推动,一个认可。但是反过来通过家电下乡我们也出现一些问题,比如说有好多产品安装上以后不热,有时候冬天根本不能工作,有的是漏水,还有的是由于建筑没有固定好被风吹了。有的后安装的热水器在屋顶上搞的乱七八糟,那个热水管子就通过墙壁北边下来到窗户里面通到个人家,这个管子没有跟建筑固定上,这些东西很糟糕。大家出差到南京看一看,南京火车两边看一看,房顶上乱七八糟的,现在也在慢慢整顿。我们国家和国外的产品有一个差别,什么差别?就是太阳能热水器,我们国家刚才说了,真空管由于太阳能下乡引发出一些负面的影响,所以真空管整机销售受到好多影响。
    前一段中央台曝光浙江一些个别企业到香港去注册一个公司,然后就标上皇明(香港),太阳雨(香港),就把我们国家一些名牌产品都搞成所谓香港的名牌产品,实际上价格比真正的皇明、太阳雨价格差一倍,很便宜就卖,这样市场搞乱了,这已经曝光了。这说明什么呢?说明我们这个行业的的确确是一个新的行业,管理部门很多,你也管他也管,最后没有人管了,这出现了一些问题。将来我想慢慢的会解决这些问题,由于这些问题所以平板热水器,大家回头来看因为平板热水器很好,应该采用平板热水器,特别是一些设计院的同志主张平板热水器。
    大家看一下这个表,这是欧洲的表,这是98、99年的数据表,现在也基本上差不多,85-90恩%以上基本上都是用平板的,真空管用的比较少。由于这些原因现在平板势头好多国内真空管企业要转型搞平板了,包括一些大的企业也想搞平板,所以平板看来要进入一个比较发达的程度了。
    下面讲一讲工程,我前面已经说了国内和国外太阳能热水工程,我们基本上是一次循环,国外基本上是双循环,也叫两次循环或者是叫间接循环,这个叫法不一样,他不是吸热,而是介质,用防冻介质吸热一次循环,之后到水箱里面把水加热,然后水再用,这一般叫做二次循环,国外都是采取这种防冻。
    另外也待压,因为有了压力,用水阀门一开就行了,把热水顶出来,不用的时候一关很简单。另外他的水也比较舒服,操作起来都很安全,一般国外都是双循环,国内不是不承压的,非承压的,也就是冲大气的,我们系统上面有有一个冲大气的管子。为什么要搞这个呢?主要是造价比较低,我们国内国的产品,也是国内根据国情又要能用,又要价钱低,水箱的厚度也低了,如果你要承压整个系统造价肯定要差一倍或者是更高,我们国家采用非承压的是大多数。
    随着我们国家人民生活水平的提高,国民经济实力的增强,我们逐步的也会用承压的向国际靠拢,平板的也是以后大工程的首选。
    关于太阳能热水系统和建筑结合前景的确是很好的,我们评价一个太阳能热水器的发展前景对它的产品来说,主要有五个方面指标。一个是热性能,因为太阳能是一个热能利用产品,它的热效率可以说是太阳能整个热力用产品当中效率最高的,它的效率将近40-50%。国家的标准不一样,热性能的写法也不一样,写法不一样,但是大体上也差不多。这个标准是大于七兆焦,一个是6.3兆焦,有直接太阳能热水器,有间接太阳能热水器,两种指标不一样的。
    系统升温一般都要大于25度,每天的水箱十个小时左右小于八度,这个水箱的温差是什么呢?水箱里面的温度和环境温度之差要降下来。水箱的容量不一样,它降的温度也不一样,水箱越大降的越低,越小降的越快,最大不要超过八度,一般三到五度比较好。
    下面是农业部太阳能热水器的标准,这个效率都是大于45%,你必须达到45%以上的效率才是合格的产品。什么叫45%呢?我们测试的时候太阳能的辐照度17兆焦,这个国家有规定的。45%就是45×17兆焦,大概也就是六、七兆焦的能量,这是我们国家行业规定的一个标准,太阳能热水器的效率。
    太阳能热损,就是到晚间水箱的丧失的热量情况不一样,真空管就小,闷塞最大,自然循环是5瓦,闷塞是13瓦。这就是我们评价太阳能产品的主要的热性能指标,影响这些指标的因素很多,大家可以看一看包括真空度,原材料。
    朝向,有有很多安装不注意方向,也不注意热水器安装在屋顶上,屋前屋后左右挡光的建筑物也不考虑,这里面有很多问题。这里面倾角、水箱的保温问题就不详细说了。
    第二个问题,运行可靠性。因为将来我们的产品要搁到屋顶上,如果发生漏水了或者是不能正常工作了,这都是发生一些事故了,有漏水的,有搁在建筑物上,建筑物承压的,防冻措施没有搞好的,冻坏的。还有温度水位控制系统失灵,上水上满了也不关,这是第二个重要的因素。
    第三个使用的安全。因为安全一个就是水温,我们的产品有好多都没有标识,用户有很多老人和小孩,如果真空管两天没有开就太热了,但是在家里面不知道阀门一开皮肤烫伤了,所以厂家也好,用户也好将来在安装的时候要注意这个事。
    我们的热水器在农村里面搁在屋顶上洗澡,洗澡之后用不完还有热水,这个热水怎么样利用,老百姓比如说用它烧开水或者做饭,这样可以省掉好多能源。可是如果你这个热水器里面一些管路,包括一些管路阀门或者有好多用一些不合格的产品影响水的水质安全。到目前为止我们国家还没有强制的说喝的饮用水标准,但是我们现在所有的标准都是推荐标准。厂家以后可能要搞一些强制标准,这个问题值得厂家设计人员注意这个事。
    如果是电加热,水箱里面的电,因为电加热要3C认证,因为牵扯到漏电的问题。还有就是六防,防漏电,防干烧,防风雪,放过热,放过窄,我们太阳能热水器放在屋顶上比电热水器,燃汽热水器环境恶劣的多,我们将来要搞安全,太阳能热水器要使用安全才能够很好的普及推开,国家必须要制定一些强制的标准,燃气热水器,电热水器国家都有安全方面的规定,但是唯独太阳能没有。
    使用寿命。我们现在一般的国家也没有太多的规定,一般是在10-15年以上。平板的一般20-30年没有问题,真空管只能写10-15年,为什么呢?这15年怎么来的呢?就是真空管的真空度是5×10个负2次方,他根据这个真空镀,根据多少时间能衰减,衰减之后真空度没有传热往外散了,这样算才得出15年的,有的管子比较好时间可以长一点,真空度高一些。
    外观。因为你这个产品是放在屋顶上的,设计不好影响城市的市容。有的产品本身是用不锈钢的或者铝的,太阳光一照光污染很厉害,现在有好多提出光污染的问题,有的采用一些彩板。
    太阳能产品方面大概有这样五大指标,如果这五大指标比较好我认为这个产品是不错的。太阳能热水器系统发展,这个系统的发展我们希望太阳能热水器最好是和建筑结合,建筑在设计的时候同时把太阳能设计进去,同时设计,同步施工,同步验收,这样比较好。但是有一个要呼吁的,就是我们现在现存的政府把太阳能和建筑本身的土建放在一块招标,这样不是太有利。为什么呢?因为搞建筑的大公司,不见得会对太阳能热水器很了解,他往往就因为这个中标了。但是做太阳能的时候不太熟,这样就造成一些太阳能产品做好以后,好多就出问题了,包括深圳、北京都有这些问题。
    我们一栋楼或者一个楼群,最好一栋楼搞一个工程,不要一家一户一个。为什么呢?因为一家一户一个将来维修工作量很大,很头痛。包括我们现在的空调,有时候也出问题,经常要维修,太阳能可能将来维修工作量更大。我们产品希望一个工程几十户或者是几栋楼一个大工程,然后每年维修一次,这样用户用热水采用计量的办法来解决。一户一个造价还高,维护工作量太大,将来有损于这个行业的发展。同时一家一户放在阳台上,有时候容易出一些危险。当然不是说阳台不能做,可以做,但是要慎重。
    应该和国家有关部门积极的呼吁,目前我们国家的标准有三十几个太阳能的标准,这里面有国家标准,有部里标准,部里标准就是环保部和农业部还有设计院系统出的,还有地方标准。所有这些标准全是推荐标准,我建议国家今后要制定强制标准,什么叫强制标准呢?就是太阳能热水工程影响到人身安全和财产损失的,这些参数指标都要进行强制标准。比如说防雷设计,房子的过窄设计,特别是水箱搁在屋顶上,这个重量房屋要测算,下雨下雪,打雷,打雷必须做地线,然后整个系统防冻、过热。这些东西都应该搞一些强制标准,根据这个标准你在施工、设计,就不容易出问题了。
    现在电热水器,煤气热水器都有标准了,而且是强制标准必须执行的,都下了明文规定的。我们这个行业是新的行业,由于主管部门比较多,这些方面我们还要进一步的完善。今天我就把太阳能和建筑结合最要害的一些东西给大家交流一下,大家如果还有什么问题我们以后还可以进行交流,我就说到这,谢谢大家。
   
    主持人 谷耕山:感谢罗主任精彩的发言,下面我们请北京清华阳光能源开发有限责任公司王海龙先生演讲,他的题目是太阳能热水系统专辑。
   
    王海龙:大家下午好,我是北京清华阳光能源开发有限责任公司王海龙,我跟大家一起讨论太阳热水工程的问题。我从以下几个方面跟大家做一个介绍,一个是常用太阳能系统的运行原理图,建筑一体化及案例,太阳能热利用系统在建筑中德应用,以及经济分析与设计院的流程。
    太阳能及热器是太阳能热水器的核心部件,一般分为平板型集热器和真空管集热器。这是我们公司生产的横排的真空管集热器,这是我们工程上应用比较多的产品,这个主要优点包括成本比较低,要求不是很高。层数可以从两层到五、六层,防冻效果比较优良,除垢比较容易,抗风能力强,看起来比较美观。
    这是树管真空管集热器的图,这是玻璃热管集热器示意图,这和普通的纯玻璃真空管的区别在于这是封闭的。在这个位置放的是特殊的传热工质,之后传给水达到既热能力。这是SLR干式热管,这通过气化和热化传社水箱里面的水。
    这是U型管,它里面走的是防冻液,根据防冻液通过盘管换热达到给水箱水加热目的,这是最普通的太阳能系统的运行原理图热水向上走形成自己循环的系统,这个系统要求就是水箱一定要高于集热器,这样自然循环起来,否则根本无法循环。
    下面是供水管路和循环回水管路,这个供水管路可以是热的,可以达到即开即热。这和之前的系统差别在于集热器加了一个强制循环的泵,这和水箱中的水和温差达到一定的值,这个值可以自己设定,比如说达到七度,控制器启动水泵,水泵循环起来,把集热器水引入到水箱,当温差低于某一个特定值的时候,我们设定为三度,这个泵体制运行,继续给集热器加热,这样可以达到给水箱强制循环,这个水箱高度也不一定非要高于集热器高度。这个系统可以做单个的大型系统,比如说做学校、部队可以定时使用热水。
    这是温差循环系统,这是我们公司目前主流系统,这和之前的温差循环区别在于这有一个补水口。因为控制系统可以自己设定的,定时供水自己设定的时间,你设定下午五点温度达到50度,当4点的时候达到这个温度,集热器和水箱之间就不再循环了,而是自来水补水口给集热器补水,把已经热的水继续补到水箱里面,直到把水箱加满为止。
    温差循环的预热系统,这可以分成两部分,先看屋面上面部分,屋面下面就是升压系,燃煤锅炉进来的水,这样可以节省燃煤消耗量。这个全天24小时可以提供热水,这可以用于宾馆,也可以用于浴池系统改造。
    这完全用太阳能的供热水箱,从供热水箱里面得到热量提供恒温、恒定24小时的热水。
    这是高档承压的系统,这区别和前面的是集热器这个地方用的U型管系统,走的是防冻液,防冻液进入水箱之后通过盘管换热把热量传递给水箱。这也是一个预热系统,前面用的是U型管换水的集热体。
    建筑一体化的案例。这是早期安装的一些太阳能,可以看到直管上感觉非常乱,下面看到集热器感觉非常危险,这就是缺少统一规划的太阳能,品牌都是非常乱的,安装方式也有一定的安全隐患。太阳能建筑一体化的目标,在外观上,在结构上,在管路布局上都要有统一的,通过良好的统一协调好。在结构上考虑建筑物的防水、称重,还要考虑太阳能的防风防水防冰雹,在建筑物当中要预留通口。在系统上达到可靠、稳定、安全的系统,系统能实现智能化控制,根据这个目标要求我们建筑一体化过程中要同步论证,同步设计,同步施工,同步验收,同步交付使用。
    太阳能的安装方式。有平板安装,坡面嵌入式安装等等,这些是我们公司做过的各个安装下面的案例。这是三亚喜来登酒店,每天提供150吨50摄氏度的热水,这是全国人大办公楼每天12吨热水。这是国家部级干部住宅,这是建筑一体化的典型案例,这是嵌入式安装的。
    这是优山美地别墅用的换管换热的,这是在东营一个项目,用的阳光壁挂安装。还有其他的探索,比如说屋顶飘板式,下面可以做一些布置,也可以做一个倾斜式安装,作为屋顶的装饰。
    太阳能热利用在建筑中的应用,差不多一个系统的估算,大概一平米及集热面积产生70KG热水,可以满足4平米8小时散热。应用范围一般包括公建和住宅,下面是一些案例。这是中南海行政司热力工程的案例,每天15吨热水,也是U型管工程。这是北京市政工程,每天大约四吨50度生活用水。这是08年奥运会时候的一些照片,香港中文大学,这是学生公寓的热水。
    顺义教委也是学生洗浴工程,北京流行花园四期,北京九州通的项目。
    其他一些应用方面包括地板采暖和泳池加热,这是天津1500吨的泳池,太阳能集热面积1200平米,可以维持每天2度的热损。
    太阳能热利用的经济性分析,首先来看家用太阳能热利用分析,每加130L从开始投资,使用寿命,运行费用,这一般是15年的总下来之后,从投资上和安全隐患都可以看出来太阳能热水器优势很大的。
    下面是集中供热的太阳能系统的热水工程,从设备的规格,从各个方面的安装费、施工费,管路水箱的价格,还有人员工资等等下来的情况,十年的总费用在26.5万元,而电锅炉、燃油锅炉,燃煤锅炉都远远超过这个价钱的。可以看出来太阳能的热水工程优势很明显的。
    下面是与设计院配合的流程,首先设计院提出需求,如水量,人数,热水温度。通过工作人员的电话、沟通或者面谈确定初步设计的类型、面积、系统的草图,系统估算的一些东西。从设计院拷过来屋面结构图,以及太阳能摆放位置图片,回公司设计出系统流程,管路的平面以及各个称重等。然后再工程人员电话面谈,给出概算,需要的时候同设计师一起汇报。
    我们企业理念是自强不息,厚德载物。谢谢大家。
   
    主持人 谷耕山:感谢王海龙先生的发言,我们下面休息15分钟,楼上平台有茶点,请大家慢用。
   
    主持人 谷耕山:下面一位演讲嘉宾是北京雨昕阳光太阳能工业有限公司单衍良先生。大家欢迎!
   
    单衍良:各位大家下午好!感谢北京市新能源可再生资源协会给我们和大家交流的机会。我来自北京雨昕阳光太阳能工业有限公司,我们公司也成立了有11年的历史了,做工程这一块也做了将近十年的时间。我今天演讲的题目是太阳能与建筑一体化的解决方案,根据我们目前行业的水平和我们公司的一些做的工程案例和探索给大家简单分享一下。
    所谓太阳能建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机的结合,利用太阳能集热器替代物理的保温层,既消除了太阳能与建筑形象的影响,又避免重复投资降低成本。现在行业上水平还有做的,说太阳能与建筑一体化,应该说太阳能与建筑的结合更确切一些。我们光热产品,太阳能热利用这一块设备部分替代了,虽然行业也做了一些探索,但是现在还不是特别成熟,更确切一点说还是太阳能和建筑的结合问题。
    太阳能与建筑的一体化是新的发展方向,但是太阳能与建筑一体化技术的特点给大家说一个,一个是把太阳能热利用纳入环境总体设计,建筑的设计还有建筑、技术与美学融为一体,让太阳能设施成为建筑一部分,或者更好的有机结合,取代传统对结构造成对外观的影响。现在大家在平板的运用上替代物理方面可行性还是比较好的。
    用于平屋顶和斜屋顶,平屋顶是覆盖式,斜屋顶是镶嵌式,现在北方镶嵌还比较少用,因为被雪覆盖以后对系统运行有破坏性的影响。
    根据我们公司的一些情况,太阳能跟建筑结合的一些解决方案。太阳能运行系统有很多种,我们今天主要说的这几种是对建筑结合相对比较紧密的系统。第一种是住宅建筑,分户水箱,间接放热。还有自然循环,放户集热。通俗的讲就是现在提的比较多的,双回路的系统。分户水箱,每家每户采用一个小的水箱,间接换热是双循环,就是集热器和水箱里面,承压水箱设置内置盘管水箱,集热器和水箱循环是在外加层进行循环,客户直接用热水不去交融,供水水箱也是承压供水,和集热循环是分离的。这种系统集热器一般放在室外,一般放在阳台外边或者是挂栏上的位置,一般是在建筑南立面,水箱一般放在室内,便于安装利用。
    集热器可以解决高层的问题。集热器根据阳台尺寸进行定做,在的大的方面有玻璃管和玻璃金属管,还有平板集热器。这些集热器都可以根据阳台的尺寸进行定做,在保证集热面积的时候达到建筑整体划一,也可以根据建筑主体颜色进行选择,增加美管,可以预埋到墙内或者是建筑结构里面,避免影响室内的美观。
    集热器的选型,刚才说了可以采用U型管做集热器,平管式集热器,这些集热器都可以。一般都是承压的集热器,避免真空管的破损和漏损,不能正常运行。一般在建筑结合上平板集热器效果更加一些,这是一种运行方式,这是集热器和建筑结合的几种方式,这是国家标准图纸上也有涉及。
    第一种是外挂式直接挂到建筑的南立面。第二种可以嵌入式,可以在前期建筑设计的时候进行设计,增加美观。现在也探索把集热器作为幕墙,可以代表玻璃幕墙,这也是可以尝试的。第三种是倾斜式,有一定的支角。上面主要是南立面和墙面的结合,第二个是跟阳台护栏的结合,这也可以做成嵌入式,也有直接代替护栏的集热器,还可以做成外管式,通过支架倾斜式,根据地区的不一样,可以设计角度不同。如果做树直式可以调整平板里面的吸热板的角度,可以在设计产品的时候,把吸热板的角度调整一下。虽然集热器进行树直的外挂,但是里面集热板有一定倾角,这也是可以的。
    住宅建筑集中水箱直接换水,强制循环,集中集热,这种系统集中集热集中供水,集热器一般放在楼顶部,水箱可以放在房屋的夹层内或者设备间或者底层,水箱位置相对任意制定一下。这种便于安装使用,通过前期预留集热器也便于安装,也不影响建筑的外观。这种系统投资和后期运行费用相对比较低,热效率也比较高,直接换热系统。集热器和水箱集热循环是连通的,热效率相对较高,比较容易推广,推广也比较好。回收投资周期也比较低,这个外型跟设计院前期有交流的话,这种结合起来也是比较方便。
    这种系统用的时间比较长,技术相对比较成熟,也便于安装,系统运行也比较稳定。系统的配件比较普及,便于维修,因为系统是比较老的系统,大家都有一些改进,但是整体系统配件各个方面,各个相关设备也比较齐全。集热器放在屋顶,水箱放在夹层,供水是集中供水。这是设计院提供的一些标准,以及集热器坡屋顶的预留,在北方做嵌入式不太好,都有提前技术的预留。对建筑的承重、外观做集中式的集热板效果也不影响,承重、防风前期有预留也是比较好的。这是预留的管路,管道井,坡屋面的预留。
    这个用户是山东省华能热力设计院,因为和他们前期有做过交流,这有预留一些管道的地方,还有设备布置的东西都有考虑,还有防风、避雷、安全设施都考虑比较周到的。
    这个是07年做的北京石油化工学院的热力工程,这做的是140吨,保证学生洗浴的。这是在甘肃做的高层的,解决小高层的热水运行系,一般高层热水系统,国家强制标准都是12层以下的建筑,强制安装太阳能,现在大家对高层,超过12层系统,可能因为供水管路的压力问题,大家也都做各个方面的探索。一般来说系统也是可以用太阳能集中集热系统,在供水考虑可以对底层进行减压,整体的减压或者分区供水,也是可以运用这种系统的。
    住宅建筑分户水箱间接换热强制循环,集中集热,首先这是分户水箱,每家每户小型的水箱,间接换热是对集热器集热循环,通过集热器每个水箱里面的内的盘管通过间接循环进行换热,通过换热提升水箱温度。强制循环是需要外力,需要泵的推力进行循环。
    集中集热,这种也是放在楼顶部,一般集中放置对成本和美观还是比较好的。这是完全分体的结构,室外集热部分集热简单,安装方便。这也可以预留一些管道井,可以安排在合适的机构内,也不影响美观。这个安装在楼层定可以与各种建筑形式结合,可以平屋顶,斜屋顶还有造型的屋顶,前期设计的时候都可以考虑结合。每户独立的系统,水电分户计量,用户随住随用,这个系统集热效率不如集中供水系统,这主要是为了应对分户计量和物业管理,这样管理相对来说方便一些。
    综合应用的项目。前面讲了三种系统方案,这可以考虑系统管路承压问题一般高过12层底部的水压过大,利用起来相对不方便,如果考虑减压成本什么不允许。对于高层建筑也可以综合运用集中系统,底层用户接受日照时间不能满足正常需求,可能考虑遮挡这些因素。根据智能建筑特点,可以采用综合利用,把低层用户按照集中集热系统,高层用户用分体预挂方式,因为高层可以阳台壁挂也可以考虑采用普通系统,这样就综合一下。
    太阳能利用系统也比较多,和建筑比较好的就是这几种方式。这是刚才罗主任的,这是集热器与建筑的形式,一般用的比较多的是屋顶架空式,还有剖面嵌入式,还有平屋面热水器,也可以采用阳台倾斜式,嵌入式,还有墙面外挂式,也可以做成墙面的倾斜式。大体的结合形式就是这几种,具体的项目可以根据甲方的要求和设计院一块进行沟通。
    我今天主要是讲这些,一会儿有什么具体的项目,我们可以和设计院朋友一块交流,对具体的项目也可以沟通,推荐一些可行性方案。谢谢各位。
   
    主持人 谷耕山:谢谢单衍良先生的演讲,下面我们是互动的时间,我们请三位主讲人坐到前面,面对着大家。
   
    提问:我想提几个设计上面遇到的问题,第一集热器的面积,现在每次要做设计的时候老是要找厂家问集热器面积大约需要多少,现在也没有给出明确的。我看过有一些计算,但是很复杂,需要多少水量,需要多少面积,我想在设计院设计过程当中自己算出来需要多少面积。第二,现在采用的辅助加热是电加热,这是按几个小时算电加热功率,这个算起来功率特别大,我不知道这两个厂家做的时候用电加热吗。我知道热泵加热比较节能,但是考虑比较少,多数是电加热,但是这个功率的确很大,一次性投资也很大,这对设计来说也是挺大的困难,提大了觉得定量太大了。
   
    罗运俊:我先说一下面积的事,他们两个厂家说说设计功率的事。太阳能采光面积目前的情况是这样的,一个集热器有一个轮廓面积,它的产品的外形面积。我们在测试的时候,厂家拿到测试中心测的时候有一个吸热的面积,就是说有效的外框挡住的不算。真空管又有一个算法,面积是比较复杂一点,当然我们现在报价设计的时候往往是按外形面积来算造价,这个里面有一个什么潜规则呢?厂家基本上按外设面积来算,比如说平板集热器一般是1×2米,这就是2平方米,但是他边框还有两三公分的边,那个不能算,现在面积有点迷盲,潜规则大概其就完了。功率也就是两三千瓦,太多也不行。
   
    王海龙:我补充一下面积的计算,我们有一个差不多系统的估算,一平米的集热面积产生70千克的热水。我们公司的集热器面积是6.25平米,要2-2.5块可以产生一吨热水。电方面系统的估算我们也确实估算不多,自己从设计院得到数据,甲方要求什么样电加热或者其他能源加热,我们按照这个来设计,对于电方面自己确实也不太了解。
   
    提问:我说考虑几个小时,比如说今天上午上了一天,我晚上要用,比如说学生宿舍,我如果白天阴天,晚上还要用,六点要开浴室,考虑电加热的时候要考虑几个小时,因为四、五、六小时电量算出来不一样,到中午一点以后温度上不来了,我就开始考虑电加热,这个应该厂家提一个建议,电加热每天用几小时,如果用水量特别大这个电用量特别大。
   
    单衍良:热水工程电加热功率配比,首先要考虑甲方的要求,一般是集中供水还是24小时用水都有差别。每吨水按照我们配比,每吨水按6-  8小时进行加热,一般设计是60千瓦。这个地方也是考虑能量转换,能量组合计算出来的,为了使能量转换考虑最差的情况,太阳能有时效性,考虑最差的时候太阳能一点效果不起的话,我们一般考虑用水温度是45度,这样每吨水在60千瓦,如果系统大可以适当减一下,可能考虑系统比较大,整体的功率比较高,但是可以适当的减一些,这个太多了也不可能,还要保证系统整体24小时应用,大体上就是这个情况。
   
    提问:你说假如说50吨水,一吨水需要60千瓦,这样就需要300千瓦。
   
    单衍良:这个可以适当减少三分之一,如果要24小时加热需要这么大。
   
    提问:你们说电功率还是不确定的因素。
   
    罗运俊:这个辅助功率根据太阳来算,一般太阳六个小时比较好,就是早晨六点到下午三点,一般辅助加热,如果一天,有时候一下雨就得按一天来考虑,有时候没有下雨就阴天,因为太阳有直射,有散射,他可以把自来水,比如说北京15度,10度,他可以加到20或者25度,这个也加了。所以还不能说没有太阳就必须用电,他也增加了热。在洗澡温度不够加一下,这样子要具体问题具体工程来计算,一般一平方米太阳的能量0.5个千瓦,大概是这么一个情况。
   
    提问:我明白你说的意思,你刚才说按照最不利的情况下,今天下雨,不是阴天,阴天也有紫外线,也可以把水加热一定温度,比如说今天一天没有任何太阳辐射,按照50吨水,就按照大约300千瓦,我省点缩小三分之一,用200千瓦,现在还是不确定,现在规范、手册就没有说辅助电加热考虑多长时间,这都是厂家提,厂家提出一个方案说多少千瓦,没有说几小时加到设计温度,我觉得没有明确的参考的东西。我做过几个工程,厂家提这个需要40千瓦,那个需要100千瓦,我有时候让两个厂家来做方案,这个差距比较大,这没有一个统一的标准。你的意思是考虑最不利的,50吨水直接加热到使用的温度需要多少千瓦,最不利就这样,如果觉得太大就适当砍一点。
   
    单衍良:系统大的话水箱的容量也可以适当降低一些,一般还是保证六到八个小时,有特殊情况的话再特殊考虑,一般是六到八个小时。
   
    提问:还是模棱两可的东西,这个要求定时用水,有可能要求24小时用水,这个也是有差别的。
   
    提问:这个水箱的容积你们取几个小时的容积,假如说50吨水不能做50吨水箱,你们是考虑一个小时还是两个小时,按照多少选这个水箱,都是比较专业的问题。
   
    单衍良:一般小型系统供多少吨水就是多少吨水箱,大型系统可以降低三分之一到二分之一。
   
    罗运俊:水箱的容量根据用户的需要,一天基本上按太阳能一天的能量,比如说北京地区太阳能资源属于二类地区,每平方米70公斤,基本上是大家供认的可以达到45度热水,这样一个水量。你用户需要多少热水,我根据这个来算多少面积,根据这个面积我算水箱多大。
   
    提问:大约用多少水就准备用多少水的水箱。
   
    罗运俊:对。
   
    提问:我问一下水箱问题,比如说在北京非常寒冷的地方,我可能把白天一天的水量存在这,因为环境温度非常低,刚才讲了热损多少,好象是不小于8度,在极寒冷地区怎么实现能保证水箱不低于八度。我们做过工程室外温度三、四十度情况下,白天制热存到晚上降的温度很低了,这样就有一个平衡,水箱是做全部的量还是储存一部分,还要考虑环境温度造成的热损失的问题,储存水箱的储存量,我算下来一天用多少热水,我就存那么多,还是根据环境的温度,我适当的减少,这是一个问题。
   
    罗运俊:水箱的设计根据工程和用户的需要,他有的搞一个大水箱,如果说搞一个大水箱,基本上按一天的用水量,这个水箱的保温根据你水箱的大小,保温的厚度来设计。一般有五公分到十公分的厚度,所有的循环管道都必须要保温。有的因为白天比较热,管道就不保温,实际上上午没有问题,到下午管道整个热了,管道还散热,保温是必须需要。有的好多水箱很大,搞两个水箱,搞一个辅助热水箱或者搞一个换热器的,我从这来换热,他可以减少一些损失,这要根据工程设计不一样,这里面系统很多,所以有时候还要具体问题来具体分析。
   
    提问:你做了一个特别大的水箱,你水用完了以后冷水补进来了,但是举一个例子,到晚上并不制热了,等到第二天,这一大箱子水,太阳能重新加热这么大一箱水的过程,可能也是很厉害的,考虑过这个问题没有。我们具体工程算过,有一个工程算下来全天用水量可能是30立方米,实际上这30立方米水往那一搁,晚上用了一部分,这个水在零下三、四十度温度下就降下来了,你制完的热水到第二天又成凉水了,第二天太阳能需要把整个凉水重新做。
   
    王海龙:你之前设计30立方米的水箱,根据这个水箱的容量你就要考虑集热面积要满足这个水箱的容量。太阳能有多少集热面积提供把30立方米水加热,我今天晚上把这30立方米水用完了,我晚上12点把水补进来是凉水,第二天太阳光继续找,我下午六点开始用水,这必须要满足50度用水,要满足这个要求,不然的话这个系统设计是不完全的。
   
    提问:我得多大用水呢?
   
    王海龙:我刚才说是定时用水,是固定晚上六点用水,如果你早晨八点用水,你的意思是全天不一定什么时候用水,这个时候要满足24小时都是热水的情况,这需要你做双水箱系统,一个供热系统,一个是储热水箱,这样保证供热水箱每天24小时都是热水。
   
    提问:到晚上没有太阳能了呢。
   
    王海龙:这个系统满足要求供热水箱的水绝对是恒温的,不管是早晨八点还是晚上12点,温度都是恒定的,系统设计出来就是这样的,不管你储热水箱是零度水还是50度的水,这个供热水箱的水是恒定的,这个系统设计要求要满足这个要求。
   
    罗运俊:你讲的水箱如果用户上午要用,这里面从设计系统本身有一定的系统。我的自来水到集热器里面,集热器出口有一个温度控制,到了40度电磁阀把集热器的热水打到水箱里面去了,然后温度降下来关了,到水箱里面的水就是45度或者40度以上,这个系统可以改变的,用户的需要设计成不同的系统。然后有一些系统保温做得好的,我们北京在冬天的时候有20吨的水箱,就是牡丹园宾馆,他的水箱的保温材料是用符合保温材料,不管是延绵还有别的各种各样的,保温特别好,他一天下来也只是差两度,降了两度。国家规定是不要小于八度,在这个范围,这是国家规定的。一般如果保温系统做的好也就是三、五、六度,大概是这么一个情况,大工程还好一些,因为工程水箱大,还好一些。
   
    提问:你们有没有想过制作一个类似的表格,在下雨天室外气温是什么情况下,室外的紫外线强度是什么样情况,电辅助加热几个小时可以使40或者60方的水达到45度水温,这样便于用户操作的测算手册,这样可以使用户节点节能,有没有考虑过做一个这样操作手册。一般情况下全天开,你告诉我,我开四个小时或者六个小时电加热就可以把40方水加到45度,每天用的话用电也是非常大的。
   
    罗运俊:现在还没有这样一个人搞这样一个表,为什么呢?因为太阳能热水器产品实在太多。另外水温不一样,有的是井水,有的是湖水,温度差十几度,启动温度不一样,保温材料不一样,还有太阳能吸热器效率也差很多,所以很难说哪一种产品做标准,现在都没有搞这个事。实际上太阳能的能量,向北京一平方米太阳的能量,平面的也就是500千瓦到1000千瓦,特别好的也是这样。太阳能的效率45%,也就是450千瓦一个小时,三个小时也就是1.5个千瓦。电炉烧热水多少,这样一比就出来了,一般太阳能一平方米我们算在北京地区、华北地区一年可以省800度电,省煤,标准煤200公斤左右,800度电,一度电5毛钱,这样就是400块钱,如果我太阳能是一千块钱,我两年半回收,大概是这样一个能量情况。
   
    提问:我想问两个简单的问题,一个是热水系统在不同的地区是不是适用范围不一样,比如说夏热冬冷地区,严寒地区。还有多雾地区能不能用?
   
    王海龙:根据不同地区的天气情况,温度情况和水质情况可以应用不同的太阳能。比如说比较冷的地区用的太阳能,以我们自己的公司为例,我们公司有各种各样适合南北地区的产品,北方地区管子被冻裂可以用金刚型的,南方多雨可以用其专门的产品,这样太阳能启动速度比较快,水质比较差的地区可以用内胆的材料,我们公司的有蓝盾系列。可以说各个地方有各个地方适合的太阳能,这个要根据不同的情况。
   
    提问:集热板的角度是不是总在变,随着不同地区还有房子的朝向这个会变吗?
   
    罗运俊:我们利用太阳能要根据当地的太阳能资源,我们国家分四类,比如说在重庆、在贵州,那是我们国家最差的,这个要根据不同的角度、温度有不同的产品来适应,设计的时候也不一样。
   
    提问:谢谢老师,我就这两个问题。
   
    提问:我现在接触的工程项目有很多太阳能厂家提出的方案都是把热水箱做成低位的开式水箱,造成循环系统都是把水加上去以后又放下来,你想在低位水箱系统,尤其是咱们新的节水的设计规范附的图都是这种图式,我呼吁太阳能专业委员会应该坚决禁止这种设计出现,太阳能系统所有水箱都是在高位开式系统或者低位闭式系统,现在好多太阳能厂家拿出这种太不节能的方案,把开式系统放在底下,我希望把这个情况禁止了。
   
    罗运俊:这个问题非常好,现在建筑师都反映这个意见,过去各个厂家放在楼顶上不好办就这样来了,实际上是很大的浪费,现在很多都建议水箱放在上面,这个建议很好。
   
    提问:放在下面承压水箱也做不起。
   
    罗运俊:另外需要功率打上去,这个意见很好。
   
    主持人 谷耕山:今天我们的互动就到这结束了,我们今天的论坛到此结束,谢谢大家。