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      太阳能热水器是日常生活中的一部分,精心构思,使其融入到建筑中
      2022-01-11 02:07:20

      导语:屋顶在与太阳能热水器一体化设计时,具有高度高、日照充足、集热器不易被遮挡、管线可以灵活布置等优势。除此之外,自热循环、强制循环和直流式集热器均可选用,因此屋顶成为安装太阳能集热器的绝佳位置。建筑设计需要将太阳能集热器作为建筑的重要组成元素,将其有机地结合到建筑的整体形象中,既不能破坏原有的建筑风格和外观肌理,又要精心构思形式,使其融入到建筑的整体中。


      01了解太阳能热水器与建筑屋顶一体化设计,设置在平屋顶上比较简单


      1、太阳能热水器与平屋顶的结合

      将太阳能热水器设置在平屋顶上是一种简单易操作的方式,对集热器和住宅本身的朝向角度都没有特殊要求,在平屋顶上布置集热器,要注意以下几点原则:

      (1)要保证每天4h的日照时数,要注意屋顶凸起的管井及楼梯间对太阳能集热器不造成遮挡。

      (2)由于太阳能集热器在平屋顶安装布置时需要支架或是基座来固定,因此需要在最初的建筑规划设计中设计适配的预埋杆件,使太阳能集热器来抵抗风雪荷载。同时还应考虑集热器以及支架等构件的荷载,以及预埋。

      (3)需要在屋面上设置上人孔,用作安装检修的出入口。同时还要注意预留集热器周围的空间和通道,方便工作人员检修。

      (4)除了上述的设计原则外,平屋顶上布置太阳能热水器有以下几种常见的形式:阵列式支架是平屋顶安装太阳能集热器最常见的方法,具有安装方便易操作的特点。


      具体的做法就是把集热器安装在已经布置完成的支架上,随后根据当地的条件调整朝向和倾角就可以。此外还需注意预留检修的通道以及相互遮挡的问题。整体支架式的做法是预先在建筑的屋顶上布置好带有基座的大量支架,材料可以是金属的或是混凝土的,前提是要事先根据当地的情况调整好倾角。

      个性屋架一般是指飘板结构,而飘板是建筑顶部或是侧面的特殊结构,这些结构一般包含了外观装饰结构、建筑构造理念、局部的功能结构等。太阳能集热器与飘板结合后会形成建筑独特的外观造型。


      2、太阳能热水器与坡屋顶的结合

      坡屋顶是最容易与太阳能集热器一体化的建筑部位之一,不同风格、不同颜色、不同肌理、不同坡度的坡屋面都会使建筑的造型更加丰富。相比于平屋顶,坡屋顶可利用的面积要更小,同时所需要的构造技术要更为复杂。

      在坡屋顶上设置太阳能集热器时,要注意以下原则:

      (1)为使太阳能集热器与建筑坡屋面有机结合、协调一致,宜将其在向阳的坡屋面上顺坡架空设置或顺坡镶嵌设置。

      (2)建筑设计要根据太阳能集热器接受太阳光的最佳角度来确定,一般为当地纬度的10°的范围内。

      (3)与平屋顶一样,在坡屋顶设置太阳能集热器时,也要注意集热器以及支架的荷载对屋顶造成的影响,同时注意集热器自身的抗风雪荷载能力。除此之外,还应该做好保温防水处理,以及方便工作人员检修的安全设施。

      (4)按照屋面和集热器的关系,目前常用的形式有架空式、嵌入式和敷面式三种:架空式又称顺坡架空式,这种做法是预先在主体结构中埋设好杆件,然后把太阳能集热器连带支架一起安装在上面,是最常见的集热器与坡屋顶的结合形式。


      这种形式需要注意屋面的排水,保证雨水不影响太阳能集热器的安全及正常使用。嵌入式是将集热器完全嵌入在屋顶的保温防水层中,类似天窗的效果,此种方式与屋顶外观结合程度最高,但是对安装技术的要求也高。

      安装时要注意结合处的防水保温,同时还要注意避免雨水在集热器处积存。敷面式集热器与屋顶之间的关系介于架空式和嵌入式之间,略高于屋面,通过预埋的杆件与屋面结合,对原有屋面的保温防水影响不大。与上述两种方式一样需要处理好排水。


      02了解太阳能热水器与墙体的一体化设计,会使建筑有一个新颖的外观

      太阳能集热器设置在建筑外墙面上会使建筑有一个新颖的外观,能补充屋面上(特别是坡屋面)摆放太阳能集热器面积有限的缺陷。同时,不同肌理的集热器与建筑外墙面的结合也会产生不同的视觉效果,与不同位置的结合还会产生特殊的韵律感。

      在与建筑的外墙面结合时,要注意以下几个原则:(1)要充分考虑到集热器和支架带来的荷载。(2)要注意支架与预埋杆件之间的牢固连接。预埋杆件宜布置在构造柱或构造梁上,对墙体上预埋的穿线管也要做好防水处理。

      (3)在布置储水箱和集热器之间的管线时,要注意避免管线的外露所造成的视觉影响,尽量缩短管线的长度,同时还能增加集热效率。(4)集热器与墙体的结合方式有两种,为直立式和倾斜式,这两种方式有各自的特点。直立式是集热器与墙身紧贴,能美化建筑的外观,具有极好的视觉效果,缺点则是会降低集热效率。

      而倾斜式由于倾角与太阳纬度呈一定的关系,所以集热的效率会更高,但是会牺牲一定的美观效果。直立式适合布置在窗间墙上或是结合空调机位一起设计,而倾斜式相对更适合布置在窗槛墙上,还能起到一定的遮阳作用。

      在实际的应用中,由于南向的采光要求,窗户大多数面积比较大,且多为落地窗,所以可供使用的实墙面积就可能会很小了,要根据实际的情况来选择集热器的种类及位置。对于管线的处理,应尽可能缩短集热器与储水箱之间的距离。

      或者可以利用南向凸窗之间的空隙来设计管井,方便走线。除此之外,还要注意集热器坠落的问题,可以参考集热器长度在建筑外立面每隔一定距离设置挑板,不仅排除安全隐患,而且还有一定的立面装饰作用。


      结语:应用了太阳能热水器的建筑,由于太阳能集热器是太阳能热水系统中最重要的组成部分,为建筑的外观增添了一项带有科技内容的元素,其设置的技术要求较为严格,如对倾角的要求,面对太阳照射方向要求等等。太阳能集热器的设置不仅影响系统的有效运行,还直接影响到建筑的外观,这无疑是对建筑设计提出的挑战,特别是在建筑的立面方面。




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