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太陽能熱水器是日常生活中的一部分,精心構思,使其融入到建筑中
2022-01-11 02:07:20

導語:屋頂在與太陽能熱水器一體化設計時,具有高度高、日照充足、集熱器不易被遮擋、管線可以靈活布置等優勢。除此之外,自熱循環、強制循環和直流式集熱器均可選用,因此屋頂成為安裝太陽能集熱器的絕佳位置。建筑設計需要將太陽能集熱器作為建筑的重要組成元素,將其有機地結合到建筑的整體形象中,既不能破壞原有的建筑風格和外觀肌理,又要精心構思形式,使其融入到建筑的整體中。


01了解太陽能熱水器與建筑屋頂一體化設計,設置在平屋頂上比較簡單


1、太陽能熱水器與平屋頂的結合

將太陽能熱水器設置在平屋頂上是一種簡單易操作的方式,對集熱器和住宅本身的朝向角度都沒有特殊要求,在平屋頂上布置集熱器,要注意以下幾點原則:

(1)要保證每天4h的日照時數,要注意屋頂凸起的管井及樓梯間對太陽能集熱器不造成遮擋。

(2)由于太陽能集熱器在平屋頂安裝布置時需要支架或是基座來固定,因此需要在最初的建筑規劃設計中設計適配的預埋桿件,使太陽能集熱器來抵抗風雪荷載。同時還應考慮集熱器以及支架等構件的荷載,以及預埋。

(3)需要在屋面上設置上人孔,用作安裝檢修的出入口。同時還要注意預留集熱器周圍的空間和通道,方便工作人員檢修。

(4)除了上述的設計原則外,平屋頂上布置太陽能熱水器有以下幾種常見的形式:陣列式支架是平屋頂安裝太陽能集熱器最常見的方法,具有安裝方便易操作的特點。


具體的做法就是把集熱器安裝在已經布置完成的支架上,隨后根據當地的條件調整朝向和傾角就可以。此外還需注意預留檢修的通道以及相互遮擋的問題。整體支架式的做法是預先在建筑的屋頂上布置好帶有基座的大量支架,材料可以是金屬的或是混凝土的,前提是要事先根據當地的情況調整好傾角。

個性屋架一般是指飄板結構,而飄板是建筑頂部或是側面的特殊結構,這些結構一般包含了外觀裝飾結構、建筑構造理念、局部的功能結構等。太陽能集熱器與飄板結合后會形成建筑獨特的外觀造型。


2、太陽能熱水器與坡屋頂的結合

坡屋頂是最容易與太陽能集熱器一體化的建筑部位之一,不同風格、不同顏色、不同肌理、不同坡度的坡屋面都會使建筑的造型更加豐富。相比于平屋頂,坡屋頂可利用的面積要更小,同時所需要的構造技術要更為復雜。

在坡屋頂上設置太陽能集熱器時,要注意以下原則:

(1)為使太陽能集熱器與建筑坡屋面有機結合、協調一致,宜將其在向陽的坡屋面上順坡架空設置或順坡鑲嵌設置。

(2)建筑設計要根據太陽能集熱器接受太陽光的最佳角度來確定,一般為當地緯度的10°的范圍內。

(3)與平屋頂一樣,在坡屋頂設置太陽能集熱器時,也要注意集熱器以及支架的荷載對屋頂造成的影響,同時注意集熱器自身的抗風雪荷載能力。除此之外,還應該做好保溫防水處理,以及方便工作人員檢修的安全設施。

(4)按照屋面和集熱器的關系,目前常用的形式有架空式、嵌入式和敷面式三種:架空式又稱順坡架空式,這種做法是預先在主體結構中埋設好桿件,然后把太陽能集熱器連帶支架一起安裝在上面,是最常見的集熱器與坡屋頂的結合形式。


這種形式需要注意屋面的排水,保證雨水不影響太陽能集熱器的安全及正常使用。嵌入式是將集熱器完全嵌入在屋頂的保溫防水層中,類似天窗的效果,此種方式與屋頂外觀結合程度最高,但是對安裝技術的要求也高。

安裝時要注意結合處的防水保溫,同時還要注意避免雨水在集熱器處積存。敷面式集熱器與屋頂之間的關系介于架空式和嵌入式之間,略高于屋面,通過預埋的桿件與屋面結合,對原有屋面的保溫防水影響不大。與上述兩種方式一樣需要處理好排水。


02了解太陽能熱水器與墻體的一體化設計,會使建筑有一個新穎的外觀

太陽能集熱器設置在建筑外墻面上會使建筑有一個新穎的外觀,能補充屋面上(特別是坡屋面)擺放太陽能集熱器面積有限的缺陷。同時,不同肌理的集熱器與建筑外墻面的結合也會產生不同的視覺效果,與不同位置的結合還會產生特殊的韻律感。

在與建筑的外墻面結合時,要注意以下幾個原則:(1)要充分考慮到集熱器和支架帶來的荷載。(2)要注意支架與預埋桿件之間的牢固連接。預埋桿件宜布置在構造柱或構造梁上,對墻體上預埋的穿線管也要做好防水處理。

(3)在布置儲水箱和集熱器之間的管線時,要注意避免管線的外露所造成的視覺影響,盡量縮短管線的長度,同時還能增加集熱效率。(4)集熱器與墻體的結合方式有兩種,為直立式和傾斜式,這兩種方式有各自的特點。直立式是集熱器與墻身緊貼,能美化建筑的外觀,具有極好的視覺效果,缺點則是會降低集熱效率。

而傾斜式由于傾角與太陽緯度呈一定的關系,所以集熱的效率會更高,但是會犧牲一定的美觀效果。直立式適合布置在窗間墻上或是結合空調機位一起設計,而傾斜式相對更適合布置在窗檻墻上,還能起到一定的遮陽作用。

在實際的應用中,由于南向的采光要求,窗戶大多數面積比較大,且多為落地窗,所以可供使用的實墻面積就可能會很小了,要根據實際的情況來選擇集熱器的種類及位置。對于管線的處理,應盡可能縮短集熱器與儲水箱之間的距離。

或者可以利用南向凸窗之間的空隙來設計管井,方便走線。除此之外,還要注意集熱器墜落的問題,可以參考集熱器長度在建筑外立面每隔一定距離設置挑板,不僅排除安全隱患,而且還有一定的立面裝飾作用。


結語:應用了太陽能熱水器的建筑,由于太陽能集熱器是太陽能熱水系統中最重要的組成部分,為建筑的外觀增添了一項帶有科技內容的元素,其設置的技術要求較為嚴格,如對傾角的要求,面對太陽照射方向要求等等。太陽能集熱器的設置不僅影響系統的有效運行,還直接影響到建筑的外觀,這無疑是對建筑設計提出的挑戰,特別是在建筑的立面方面。




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