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        彩色瀝青瓦在太陽能建筑中的應用

        發布日期:2017-09-27 來源: 中國太陽能熱水器網 查看次數: 21925 作者:[db:作者]

        核心提示:  太陽能作為一種可再生性清潔能源,近年來獲得了廣泛的應用。太陽能熱水器,由于其效率高,價格上基本可以與常規的燃氣、電熱水器相媲美,因此在中國的利用更加引人注目,由此還造就一批產值超億元的企業,較為知

          太陽能作為一種可再生性清潔能源,近年來獲得了廣泛的應用。太陽能熱水器,由于其效率高,價格上基本可以與常規的燃氣、電熱水器相媲美,因此在中國的利用更加引人注目,由此還造就一批產值超億元的企業,較為知名的有山東的皇明、清華的同方、江蘇的華陽、輝煌、云南的同樂、新元等。根據中國經濟新聞庫的統計,截至2002年底,我國太陽能熱水器現有企業達3500家,年產量在800萬平方米以上,年產值超過1億元人民幣,其中全玻璃真空管和其他的品種各占一半的市場份額。隨著人民生活水平的提篼和環保意識的加強,使用量將會逐漸加強,預計到2005年,保有量將超過1億平方米,考慮到這樣的發展是在沒有國家的退稅政策的激勵下自發產生的,因此,當國家的產業政策和財政政策傾向于綠色能源時,太陽能的應用將更加廣泛,對國家的能源建設和環境保護將會貢獻出更大的份額。

          然而,盡管太陽能的熱利用取得了長足的發展,其存在的問題也日益引起人們的關注。在這些問銓當中,*為典型的是集熱器與建筑的不協調。在太陽能比較普及的發達地區,如江蘇的蘇錫常等地,人們可以看到樓層的頂部安裝有大量的真空玻璃管太陽能熱水器,參差不齊,千姿百態,毫無規律地雜亂散布于新型的住宅樓頂,破壞了建筑物的整體美感。

          更有甚者,由于將太陽能熱水器作為一種后置設備在建筑上安裝使用,必然對建筑物的形象和構件造成一定的損壞,同時,其設置的位置和管線的布置也難以與建筑的平面功能及空間布局相協調。由于沒有與建筑進行一體化考慮,有些熱水器安裝在樓層頂部而冷熱水管則懸掛在房墻的外部再通入住戶,風吹管動,非常危險。除此而外,由于安裝的走動和沖擊鉆的使用等往往對已經完工的屋面造成破壞,尤其當屋面采用水泥瓦等脆性材料的時候情況更為惡劣,由此帶來的屋面漏水使得人住的居民苦不堪言。為此,在2002年,國家經貿委在國際基金會的支持下,會同建設部等有關部委,打算利用三年的時間,在一些大中城市組織實施太陽能與建筑一體化示范工程,并制定了一套完整的太陽能與建筑一體化設計手冊、規范標準、評價標準和檢測方法。針對這種情況,在2003年3月上海建筑能源國際論壇上,上海交通大學的王如竹教授專門作了“太陽能技術在建筑中的應用”的主題發言,上海交通大學教育部太陽能發電與制冷工程研究中心聯合上海市建筑設計研究院,在云南同樂、新元、清華陽光等太陽能熱水器及中國華源地熱材料有限公司、鎮江市建筑防水施工公司的支持和協助下,在交大閔行泰陽綠色能源生產基地,建立了一套太陽能與建筑一體化的試驗臺架,對幾種典型太陽能熱水器(玻璃真空管式和平板式)和上海交大制冷所的熱泵式太陽能熱水器結合兩種典型的屋面材料(水泥瓦和彩色瀝青瓦)進行了一系列的試驗,實踐結果證明,采用彩色瀝青瓦可以滿足我們所試驗的三種太陽能熱水系統在四個主要方面,即1)太陽能熱水器與建筑的協調方面;2)太陽能熱水器的安裝方面;3)安全防護方面;4)檢修等方面的要求,而且當我們將太陽能熱水系統納人建筑設計的一體化方案后,我們所采用的集熱器結構及屋面完全能夠滿足現有建筑發展的需要,尤其對于上海的別墅建設和城市的平改坡工程效果更為顯著。

          2試驗平臺2.1屋面材料的選擇屋面材料的選擇主要考慮外觀的協調和安裝的方便性等??梢钥紤]的現有的屋面材料主要由彩色水泥瓦(又稱彩色屋面瓦)及其復合材料(粘土瓦因為破壞耕地已經被禁止使用)和彩色瀝青瓦(又稱康寧瓦)。

          彩色水泥瓦是一種符合國家環保政策、保護國土資源和生態環境的新型墻體屋面材料,具有很好的裝飾效果,自1987年引進**條生產線以來,在我國迅速發展并得到了廣泛的應用。目前采用的較高檔的大多數是上世紀90年代引進日本模壓生產線的產品,現行標準主要參照混凝土瓦JC746―1999,表1給出了彩色水泥瓦和普通粘土瓦的性能比較。

          表1彩色水泥瓦與普通粘土瓦的性能比較項目彩色水泥瓦普通粘土瓦規格外現平滑光整、無開裂、無翹曲、色彩多樣、美觀平整差、裂損多、色彩單一單片抗折力/N覆蓋面積八11片一0吸水后質童Akg*m2)使用效果抗風化、不滲水、使用壽命長、預留孔可釘、不可釘、不適合于較大坡度屋面施工安裝情況適合于大坡度屋面施工根據上述情況我們采用了地產的一種青灰色的水泥瓦,安裝面積約為70平方米。

          彩色瀝青瓦作為一種兼有防水和裝飾功能的屋面材料,在北美和歐洲已有1多年的歷史,在中國由于其豐富的色彩組合、卓越的實用性能、現代與傳統的**結合,給建筑師以更大的創作空間,給傳統的中國屋面市場帶來了一股清新的空氣,受到越來越多的建筑師、房產商和消費者的歡迎,尤其是別墅建設和一些篼檔的住宅更為普遍。因此,國外的公司紛紛搶灘中國,其中*為著名的為美國歐文斯科寧公司,它占據了中國的大部分市場,我國的上海防水材料公司也引進了德國的一條年產1萬m2生產線。此外較為知名的國內企業有鎮江防水施工公司,其生產的金象牌彩色瀝青瓦因其性能價格比較合適,我們便采用了該公司的產品約30平方米作為屋頂的一部分。表2給出了國家建材行業標準及國外的標準。

          表2國內外彩色瀝青瓦的標準及國內廠家的實測指標性能指標上防產品實測結果可溶物含置Ag.拉力/N縱向橫向耐熱度/t:吸水性/%耐紫外線不出現髹皮或裂縫無髹皮或裂縫砂的粘接性/g 2.2采用彩色瀝青瓦的面結構屋面一般可以采用兩種結構,鋼木結構和混凝土結構,如所示。

          屋面結構簡。3實際試驗裝置測試設備測試利用了教育部太陽能發電和制冷工程中心的小型氣象站,可以提供兩通道的濕度、風速、太陽輻射強度和累計量、13通道的溫度(可以測試環境溫度、集熱板溫度、進出水管道溫度及水箱和系統其他需測試的溫度),并可以實時采樣和處理。此外,利用三臺渦輪流量計和Katherine多通道數據采集儀對實時流量進行處理以得出集熱器的熱效率及系統熱效率。

          試驗步驟分為兩個部分。熱效率和保溫試驗。

          熱效率標準試驗采用國家標準GB實驗方法與結果內容:至少4天的系統全天候試驗;一次貯熱水箱熱損試驗。

          罩上集熱器,用溫度>的冷水以400600L/h的流量進行循環,使系統的溫度一致。

          停止通水循環,但對主動式系統,應讓太陽集熱器回路的泵繼續運行。

          試驗期間:太陽正午時前4h后4h(上海太按小時平均記錄如下參數:厶r 10K,OK,10K,2K:的系統性能曲線進行標繪。

          非標準試驗將采用變工況條件下的熱效率測童(在集熱器的工作范圍選擇4個典型的溫度點變溫、變流量);特定工況條件下熱效率測量,給出適合于特定產品、特定區域的工況條件,以*大效率地利用太陽能。

          試驗結果:由于時間和天氣的限制,本試驗僅作了部分點,未能得出擬合曲線和完整的集熱器特性,因此試驗仍然在進行。但是對于彩色瀝青瓦和水泥瓦的熱效率,我們測試了在同樣的光照強度下,由于其蓄熱量大及傳熱快,其表面溫度總是比瀝扉瓦低25攝氏度。此外,瀝青瓦置于集熱器的底部也可以起到保溫的效果,因此,我們可以定性地得出了明確的結論。

          確定系統的熱性能環,使貯水箱內溫度均勻。

          即水箱入口溫度在5min內的變化<±0.系統安裝在室外晴朗的天空下。

          測試期間每小時測一次環境溫度共9次得出平均貯水箱附近的溫度。

          水,使外管道內的水溫達到水箱初始溫度A,并使貯熱水箱入口溫度乃在111!內變化<1*C.門,使C水箱內溫度混合均勻,當貯水箱入口溫度T,在5min內變化<10,即認為貯水箱內溫度混合均勻。

          這5miri內的平均溫度即為水箱的*終溫度結果分析和說明回歸系統性能曲線將試驗點和由回歸公式得出的(r.d 4結論本試驗的目的主要是考察適合于太陽能與建筑瀝青瓦是一種安裝簡便、成本低、防水性能好的屋面材料,尤其適合難以預先確定的太陽能集熱系統的安裝;瀝青瓦的色彩可以按需調配,可以**地與建筑的色調搭配起來,形式多種多樣。本試驗平臺采用的立體形式的瀝青瓦視覺效果顯著,完全可以用于別墅、城市平改坡工程中安裝熱水器的需要;在熱效率上,也可以定性地得出,瀝青瓦總體效率篼于水泥瓦屋面??紤]到瀝青瓦色彩選擇的多樣性,如果選擇深一點的顏色,效果會更好;從安裝、檢修及太陽能與建筑一體化發展的方向上看,瀝青瓦也將是太陽能應用的*佳的屋面材料。

          5―點設想在本次試驗的幾種熱水器中,采用瀝青瓦都可以符合太陽能與建筑一體化的要求,但是對于上海這樣的氣候,熱泵式太陽能熱水器將有其獨特的優勢,一是其可以在用電很少的情況下能夠提供充足的生活熱水,二是其和瀝青瓦結合起來更有可能做成一種建筑構件,這也不妨成為我們的一種思路。

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