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把脉:太阳能系统百米建筑强装令

来源:太阳能产业资讯 发布日期:2014-04-08 15:33:29 查看次数:
【九正建材网】 2007年国家发改委在《推进全国太阳能热利用工作实施方案》中提出,我国将制定太阳能热水器的强制安装政策。随后,海南、广东、深圳、山西、辽宁、江苏、济南等地分别出台了强制政策,但强制的上限控制为12层。

“哥本哈根世界气候会议”召开后,中国基于会上达成的国际协议,对国内的碳减排提出了自己的标准。党的十八大 报告更是把生态文明建设纳入社会主义现代化建设“五位一体”的总体布局中,并提出了一个奋斗目标:努力建设美丽中国,实现中华民族永续发展,把生态文明建设提高到前所未有的地位。

毫无疑问,“低碳”将成为国家大力推广的主题,绿色能源利用势必发挥巨大的推动作用。太阳能等可再生能源成为绿色能源利用的**,2007年国家发改委在《推进全国太阳能热利用工作实施方案》中提出,我国将制定太阳能热水器的强制安装政策。随后,海南、广东、深圳、山西、辽宁、江苏、济南等地分别出台了强制政策,但强制的上限控制为12层。济南市2013年10月出台的“太阳能系统百米建筑强装令”将强制政策再次升级,规定“自2014年起,市域内100米以下新建、改建、扩建的住宅和集中供应热水的公共建筑,一律设计安装使用太阳能热水系统”。

在高层住宅建筑日益兴起的同时,能耗问题也越来越严重。

据了解,“生活热水的总负荷占到建筑总能耗的10%~20%。”采用太阳能供应生活热水成为节能发展趋势,但太阳能热水系统在高层住宅的实际推广中,会在建筑设计与太阳能设备的协调性和后期物业管理机制等方面产生问题,从而阻碍高层建筑推广应用太阳能热水系统。100米的建筑,按照一般楼房层高 3米来计算,济南市的强制政策大致可达到33层。这一强装政策将刺激高层建筑安装应用太阳能热水系统,但在实际操作过程中,太阳能热水系统入驻“百米高层建筑”将面临哪些问题?如何解决呢?

“国家标准”保“强装令”平稳着陆

太阳能热水器产品作为一个新兴行业,在我国发展势头良好,产品正向着高品质、高性能方向发展,产品的核心技术等已步入世界前列。但针对太阳能热水系统在高层建筑上的相关标准还不完善。在这样的大环境下,济南市出台的“百米建筑太阳能热水系统强装令”自然引起行业人士思考,目前,相关的国家标准能否保障太阳能热水系统在高层建筑中成功应用?不足之处又该怎样完善?

强制安装与国家标准双管齐下

基于太阳能热水器企业的发展状况,中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会主任罗振涛教授曾指出,“太阳能热水器企业在产品核心技术、生产自动化、工业化等方面走在世界前列,并创造了全球**的太阳能工业发展模式”,但另一方面,部分太阳能热水器在冬天也存在安全隐患。如何规避这些隐患,制定相应的标准自然必不可少。“太阳能热水器无法像彩电、冰箱一样迅速普及,主要原因在于行业标准的不完善,准入门槛相对较低。”

据中国太阳能热利用产业联盟秘书长贾铁鹰介绍,安全标准是济南市“百米建筑强装令”在落地实施过程中的关键。“在我国标准化行政管理机构和太阳能热水系统产品与太阳能热水工程主管部门的领导下,2005年,我国已颁布实施的有关太阳能热水系统产品与太阳能热水工程的国家标准共有16项,其中2项属于基础标准,8项属于试验及评价方法标准,6项属于产品标准。”与家电行业相比,太阳能有关的国家标准并不多,但却在不断的完善中,发展到2011年, “我国已颁布实施和正在制、修订的有关太阳能热水系统产品与太阳能热水工程的国家标准共有20多项。”

贾铁鹰认为,基于目前的国家标准情况,济南市在高层建筑推广应用太阳能热水系统需要考虑两点:一是要严格执行已有的国家标准;二是针对高层建筑安装应用太阳能热水系统的薄弱环节完善相关标准。济南市“百米建筑强装令”的安全标准考量离不开上述两点。

济南市出台“百米建筑强装令”对于太阳能热利用行业而言,既是挑战也是机遇。据了解,济南市为保障“强装令”成功实施,正在考虑相关标准的制定,这对于提高我国太阳能热水系统产品与太阳能热水工程技术水平有着极大的促进作用。

针对高层建筑应用太阳能热水系统,需要完善哪些具体标准来保障?对此,贾铁鹰认为应围绕两大领域来展开。一是太阳能热水系统性能和试验方法标准领域。应重点考虑三项标准:1.太阳集热器技术条件和试验方法标准需要整合修订。2.带辅助热源的家用太阳能热水系统技术要求与试验方法。3.新型、高效集热管的试验方法、产品技术要求。二是太阳能热水工程标准研究领域。应从以下几方面来考虑:1.家用太阳能热水系统设计、安装、维修技术规范(需要与已制定的标准整合)2.太阳能热水系统与工程与建筑一体化的设计要求3.建筑物配置太阳能热水系统与工程标准图集4.建筑物配置太阳能热水系统与工程技术条件 5.太阳能热水系统与工程与建筑结合的评价方法。

百米强装政策需安全标准把脉

“强装令”对于我们而言早已不陌生,2007年国家发改委就出台了《推进全国太阳能热利用工作实施方案》,该方案明确指出,将在我国制定太阳能热水器的强制安装政策,以规范国内住宅建筑和集中供应热水的公共建筑,强制采用太阳能、空气能新能源、可再生能源设备,以达到环保、节能的双重目的。这对于太阳能热水器生产企业而言,是一个崭新的发展机遇,但这一利好政策也引起了太阳能热水器行业关于安全问题的考量。济南市“百米建筑强装令”使这个话题再次升级,产品质量和安装方面的安全问题随即被提到了议事日程。相关人员提到,在这样的高度下,应该制定怎样的安装技术标准、设计标准以及项目验收机制来保障强装令的执行?

皇明太阳能集团工程公司工程部部长王强表示,“百米建筑”基本在30~33层,属于高层建筑,大部分可能需要安装阳台集热器,因此在安装技术标准中应重点对太阳能集热器与竖直墙面的夹角进行严格规范。他强调,“集热器面与建筑南立面必须保持15毅~20毅夹角,才能保证较好的采光角度,决不能完全贴在竖直墙面上(成为0毅角)。完全贴在竖直墙面上,如果是真空管集热器,那么夏季中午的时候,阳光与地面的入射角一般在60毅~70毅,集热器采光角度不佳,上面的真空管会遮挡下面真空管的局部甚至大部分,造成集热效率严重下降,从而导致水不热。”

另外,对于高层建筑和集中供水工程来说,“从设计一开始就应当充分考虑水泵的水压,以保证系统正常运行和客户端使用热水的舒适性。从工程实际运作上来看,每10层采用不同的冷热水泵组,提供经过科学计算的适当水压是必须重点考虑的。”

从太阳能工程与建筑结合的角度来看,在建筑设计阶段把太阳能工程融入建筑设计更有必要,“尤其是阳台集热器装在建筑南立面,集热器的固定和质量载荷计算都非常重要,事关安全和使用寿命。对于高层建筑而言,无论是工程设计还是安装方式都更复杂,更需要科学严谨,需要在项目验收时,更加严格地执行正规的设计方案(一般是建筑设计部门和热水工程单位共同参与设计,达成共识后形成**佳设计方案),以避免因设计载荷不够、安装不规范等出现集热器固定不牢固,甚至集热器从空中掉落等潜在隐患问题。”

皇明集团技术部部长张立峰认为,由于建筑高度达到100米以上,正常情况下风速就可达到10米/秒,极端天气下会更高,“因此对户外太阳能集热部分的安装强度必须加以保证,如对安装支架的材质、刚度、固定方式等必须严格规定。同时也要考虑户外集热部分和管路部分的寿命问题,如产品寿命周期达到后,防止坠落危险等等。”在验收机制方面,超高层安装的太阳能系统,应制定详细的安全规范、寿命规范和可靠性技术规范,严格由第三方或专门认证机构进行专业验收,确保系统的安全性问题。与此同时,在百米建筑安装太阳能,“对建筑也应该增加验收内容和要求,如阳台承重,或者房屋建造时就应该设计安装支架,阳台增加排水管路防止意外漏水等。”

“百米建筑强装令”的可推广性考量

2007年,国家发改委提出在我国制定太阳能热水器的强制安装政策后,海南省响应政策,成为我国**个强制安装太阳能热水器的省份,并以点带面,迅速辐射至其他省份。济南市把强制安装政策提高到100米的建筑,与之前普遍执行的36米政策相比高了64米,在这样的高度下,济南市的“强装令”能否像海南省那样辐射到其他省市呢?它的可推广性如何?有着哪些问题考量?

安装面积考量

兴悦能(北京)能源科技有限公司技术总监李穆然表示,“‘百米建筑强装令’的可行性到底有多大?这种可行性靠什么来实现?这还得由安装技术来回答。”

据李穆然分析,对于集中集热集中储热系统和集中集热分户储热系统而言,对安装面积(楼面安装集热器的面积)足不足是考虑“高层建筑强装令”可行性的关键,安装集热器的面积问题不解决,则有可能影响太阳能热水系统在高层建筑中的推广应用。若在平房或低层建筑安装,每一户拥有足够的集热器安装面积,所以安装面积根本没问题。若是100 米以下的建筑强制安装太阳能热水系统,解决集热器安装面积不足的问题至关重要。

李穆然认为,解决这一问题的方法之一是利用龙门架子安装集热器。在龙门架上安装集热器,不但不占用楼面,还能在龙门架下形成有用空间。利用龙门架安装集热器,一是解决了楼面凹凸不平的安装方式;二是不影响人们在楼面上的正常活动,不影响其他任何功能,甚至还可以避风挡雨,作为一个活动场所;三是不影响楼顶这个逃生平台,一旦发生火灾,高层住户只能往楼顶逃生。太阳能热水系统与建筑结合时,若集热器占据了整个屋顶,则会影响自然灾害发生时的逃生。

同时,还可采用“固定式聚光的太阳能装置”解决集热器安装面积不足的问题,通过这种装置,在同样的屋顶上,采集太阳光的面积可增加一倍,在有限的空间内扩大了集热面积,也降低了成本。李穆然说:“这种太阳能高层安装技术对于高层建筑安装太阳能热水系统起到非常关键的作用,它解决了集热器安装面积、建筑牢固度、美观、二次防水等问题”。

社会效益考量

在倡导节能减排及调整能源结构的今天,高层建筑推广应用太阳能热水系统顺应了时代的发展需要,也带来了相应的社会效益。“如果强装令在本市实施,会提高很大的市场空间,有了市场,随之就会带来社会效益和经济效益。”秦皇岛中荣太阳能集团有限公司技术部经理王静说:“对于行业而言,能再实现一个小高峰,但同时也意味着要加大监管力度。”

北京恩派太阳能科技有限公司市场部经理宋海鹏告诉记者,每平方米太阳能热水器每年可节约100kg~150kg标准煤,“以恩派公司2 平方米U 型管式太阳能阳台壁挂产品为例,使用寿命按10 年计算,就相当于每套热水器在使用寿命期可节约2~3 吨标准煤,直接减少碳排放约5.2~7.8 吨,一栋‘百米高层建筑’按30 层、一梯两户、四个单元计算的话,就相当于260套太阳能热水器,10 年时间可减少碳排放1352~2028 吨,想必大气环境会得到相应的改善。”同时,“强装令”的实施可稳步提升太阳能热水器产量,稳定产能,带动就业,有利于太阳能行业健康持续发展。

宜昌三峡太阳能研究所有限公司总经理杜火青认为,“太阳能在几年前就已经出现了产能过剩,产品质量参差不齐的问题。

‘强装令’的推广犹如给太阳能行业打了一针强心剂,让太阳能制造企业重新整合活过来,工人重新走上就业岗位,为整个太阳能产业带来极大的经济效益和社会效益。”

高层建筑中太阳能热水系统解决方式考量

济南发布“百米建筑强装令”在国内城市建筑形态发生变化时有极强的指导和示范意义,但在推进的同时,必须采取有效的方法保障这一政府主导推进绿色能源的计划得以顺利实施。那么,针对高层建筑,有哪几种太阳能热水系统解决方法?这些太阳能热水系统解决方法各有哪些优劣势?

据王强介绍,高层建筑可以应用的太阳能热水系统分为三类,**类为阳台壁挂家用热水系统,即阳台外悬挂太阳能集热器,阳台内安装水箱,通过强制或者自然循环的方式集热。他强调,若安装阳台壁挂家用热水系统,“务必进行重量评估,在对称质量拿不准时有必要找当时参与建筑设计的建筑设计院沟通,务必要确保承重达标,避免对阳台造成破坏,更要坚决杜绝超重造

成阳台建筑掉落等恶性事故。”这种安装方式方便管理,各自家庭是个独立的热水系统,很方便独立结算用水量,可以通过水费引导住户用水相对节省。但目前高层建筑楼间距较近,低楼层住户采光不好,采光极差的甚至不能安装。对于这一问题,张立峰认为,“阳台壁挂家用热水系统比较适合各种类型的高层建筑,但必须在设计时留出足够的阳台空间,阳台跨距**好在4米以上,确保每户有3~4平方米的集热器安装空间,保证使用效果。”

第二类为集中供热热水系统,即楼顶上统一安装集热器,水箱可以为集中的工程水箱进行统一供应热水,也可以每家安装一个水箱,进行分户换热的供应热水方式。第三类为集中供热和阳台壁挂混合型,楼顶上安装工程集热器,采光好的住户南立面依然安装阳台壁挂太阳能热水系统给住户自己家庭供应热水,采光不好的低楼层住户由楼顶上的工程集热器和工程水箱统一进行热水供应。王强告诉记者,“集中供热系统受楼顶安装面积制约,如果不充分利用南立面采光,仅靠太阳能热水可能无法满足全部住户用热水需求,还需要用电锅炉、气锅炉等作为辅助能源。”张立峰说,“这种集中在楼顶设置集热场,由大水箱集中给用户供应热水的方式在高层建筑上的应用已经比较少了。而集中楼顶取热、分户换热的综合系统由于循环管路较长,热损失较大,因而目前在小高层建筑上应用较多。”“由于百米的高层建筑单个用户楼顶面积占比已经很小,所以集中供热热水系统、集中供热和阳台壁挂混合型已经不太适用高层建筑了。”

如今,城市的新建住宅建筑普遍以高层建筑为主,在常规能源日益枯竭,雾霾等直接关乎民生的污染问题日益严重的大环境下,高层建筑推广应用太阳能热水系统对企业而言是一种契机;对环境而言是一种绿色能源利用的典范。“百米建筑强装令”使太阳能热水系统跨入“百米高层”新时代,但机遇与挑战并存,如何利用好这柄双刃剑,使之所到之处畅通无阻,还得各方协调配合,鼎力合作,共同支持太阳能热水系统在高层建筑中的推广应用。

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