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工程案例:宁夏太阳能农宅介绍

宁夏太阳能农宅介绍 宁夏银晨太阳能科技有限公司陈廷敏 摘要:本文针对宁夏地区农宅存在的问题,经过反复分析演算,通过提高围护结构保温性能、增加太阳能蓄热体系,最终设计出一种适合宁夏地区的农宅建造形式。 关键词:宁夏,太阳能农宅 0

宁夏太阳能农宅介绍

宁夏银晨太阳能科技有限公司陈廷敏

摘要:本文针对宁夏地区农宅存在的问题,经过反复分析演算,通过提高围护结构保温性能、增加太阳能蓄热体系,最终设计出一种适合宁夏地区的农宅建造形式。

关键词:宁夏,太阳能农宅

0引言

随着农民生活水平的提高,对农宅室内环境的舒适度要求越来越高,因此农宅的建筑耗能也越来越大,迫切需要在农村倡导节能住宅。宁夏地区农村住宅存在抗震性差,建筑外围护结构保温性能差,采暖系统能源消耗量大,环境污染严重等问题。通过对宁夏某些农宅的调研,农户大多采用煤炉采暖或自家烧小锅炉带铸铁散热器的采暖方式,这种方式不仅消耗大量的化石能源,还会释放出大量的有害气体,污染室内外环境。大多数农户使用的土暖气,其热效率仅有40%左右[1],室内热舒适性差,因此急需设计一种绿色、低碳、舒适农宅。

前期通过对低碳农宅关键技术的研究,针对宁夏地区农宅存在的问题,探讨出适合宁夏地区的低碳农宅关键技术,并通过示范,验证低碳农宅的热舒适性及节能效果。

1示范农宅设计关键技术

1.1围护结构保温技术

设计的首要理念是降低围护结构能耗,提高保温性能。设计采用了两种建筑结构类型进行对比试验,一种是轻钢结构,一种是砌体结构。轻钢结构外墙采用140mm水泥钢丝网架聚苯乙烯加芯板,传热系数为0.33W/(m2•℃);砌体结构采用180mm加气混凝土砌块40mm聚苯板,传热系数为0.41W/(m2•℃)[2]。两种类型建筑的保温性能良好,传热系数均小于建筑节能设计标准要求。

1.2太阳能利用技术

设计采用了主被动相结合的太阳能采暖系统,即附加阳光间被动太阳房与平板太阳能集热器、地热盘管主动式太阳能热水采暖系统及生活热水供应系统相结合,并采用智能控制系统来调节系统的运行状况。

建筑南侧面为附加阳光间,形成附加阳光间被动太阳房。阳光间下部做500mm高的加气块墙体,上部采用中空玻璃,用硅酮结构密封胶进行密封。附加阳光间被动太阳房不仅解决了农宅外门冷风侵入耗热量大的问题,还起到了防风沙的作用。

平板太阳能集热器与地热盘管采暖系统,是主动式太阳能热水采暖的最佳方式。原理如图1所示。

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图1太阳能热水采暖系统

在建筑南坡屋面共安装22块平板太阳能集热器,有效集热面积为42.9m2。这种主、被动式相结合的系统可以充分利用太阳能。

1.3太阳能建筑相结合技术

为了将平板太阳能集热器镶嵌在南坡屋面上,设计采用了不对称双坡屋面如图2所示,南向坡屋面的角度为45°,有利于太阳辐射热的吸收,北向坡屋面的角度为22°,可以防止屋脊过高,增大屋面面积,从而增加建筑耗能。

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图2不对称屋面东立面

设计使用16块光伏发电板代替女儿墙结构,总功率为1600W,供室内照明用电。南向附加阳光间、南向太阳能发电女儿墙、南向平板太阳能集热器与坡屋面相结合,最大化地利用太阳能。

1.4太阳能建筑储能技术

无论设计采用轻钢结构,还是砌体结构,墙体都属于轻质材料,储能效果都不理想。设计采用地下储能系统,包括地下卵石“储能仓”结构和地下盘管储能系统两部分。地下储能系统构造如图3所示。

地下卵石“储能仓”结构是指在地下制作一个储能仓,即在室内地坪500mm-700mm以下,将地面、四周与土壤接触的部分做好防潮和保温,在保温层结构的上面铺上300mm-500mm的碎石或卵石层,从而形成一个四周由保温层包裹,中间是卵石的储能仓。

在地下卵石储热层中间安装地下盘管储能系统,盘管管径为63mm,储水量为1.2t。形成一个储水量很大的盘管水箱,铺设在地下卵石层的上部或中部,与卵石层形成地下储能系统。

1.5主、被动太阳能采暖系统运行方式

白天附加阳光间被动太阳房向房间供暖的同时,主动式太阳能采暖系统也进行供热和储能。主动式采暖系统采用智能控制系统,当太阳能集热系统出水温度高于水箱温度时,系统自动启动。夜间由地下“储能仓”维持一定的室内温度。当夜晚及恶劣气候太阳能不能满足采暖要求时,太阳能集热板的温度低于水箱温度,太阳能系统自动停止,太阳能集热板里的水流入室内水箱内,防止设备冻坏。并在储能水箱内设置电加热装置,保证在连续阴天的情况下,使用电加热装置,保持室内温度在5益以上。

设计通过采用新型、高效隔热材料,有效降低围护结构的能耗,采用主、被动式相结合的采暖系统及地下“储能仓系统”以及太阳能发电系统最大限度的利用太阳能,减少化石能源的使用,旨在改善农村居民的居住环境,提高居住舒适性,符合我国建筑节能减排的要求。

2示范农宅概况

示范建筑位于银川市平罗县,建筑面积为97m2,层高为3.3m,为单层农宅,其南立面如图4所示。为了测试增加附加阳光间后的效果,左侧为轻钢结构,右侧为混凝土加气块结构,无附加阳光间,两种结构类型除墙体材料不同外,屋面和地面的构造做法都一样,屋面为不对称双坡屋面。围护结构构造做法如表1所示。

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图4示范农宅南立面图

表示范农宅围护结构构造做法

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参考文献

[1] 刘娟. 宁夏轻钢结构农宅采用被动式太阳能采暖的理论研究

[J]. 太阳能,2012,5,42-45

[2] 宁夏建筑标准设计办公室. DB64/521-2008,居住建筑节能设计标准[S]. 宁夏:宁夏回族自治区住房和城乡建设厅,2008

来源:中国太阳能产业资讯网

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