随着我国建筑格局的不断变化,平屋顶改为了坡屋顶,低层住宅建筑向中、高层建筑发展,传统直插式太阳能热水器的安装已经受到了不同程度的限制,其产品结构的单一性已不能满足和适应现代建筑格局的需要。因此,如何拓展太阳能热水器新的应用领域已成为当前太阳能热利用行业面临的突出问题。由于住宅建筑向中、高层发展,即使屋面是平顶,因管路长,占地少,也已不适合直插式太阳能热水器的安装。于是,建筑的南墙和阳台便成为太阳能热水器企业关注的焦点。
目前阳台式产品存在的问题目前市场上流行的阳台式产品主要是分体式和壁挂式。笔者认为,这类产品存在如下问题。
1.集热器安装在阳台或南窗下的正面,过于暴露,与建筑不太协调,从视觉上看总有一种危险感,如有坠落物的袭击,有可能对地面人员造成伤害。
2.储热水箱安装在室内或阳台内占用了业主的使用空间,一旦水箱出现故障,维修起来会给室内设施与环境带来负面影响(如果业主装修用的是木地板,后果将怎样?毕竟阳台没有下水管路的设计)。
3.集热器的设计因安装场地而受限制,集热面积普遍不足。目前大部分厂家的集热器是垂直与小角度安装、固定。因此真空集热管无论是南北还是东西横向设计都不能发挥出与普通直插式太阳能热水器同等的热效率。原因是南北方向设计的集热管与太阳光线照射的角度过于偏离“垂直”(90°),因此“斜照”严重,而东西横向设计的集热管在太阳高度角较高时(夏至前后),上一支集热管有可能遮挡下一支,同样影响采光效果。为弥补上述采光不足的问题,只有通过增加或加长集热管来提高集热面积,而在阳台或南墙正面安装、固定的集热器要增加集热管数量势必要遮挡阳台或南窗。
4.阳台式太阳能热水器因其安装高度等因素,要解决供水的压力就要承压设计(不用泵等电器的情况下),而系统的全部承压设计增加了许多成本,这给产品的推广与应用带来了很大困难。
5.分体式太阳能热水器在运行、使用过程中存在自然循环热效率低,采用顶水法安装容易混水等问题。
综合考虑以上各种弊端,笔者设计出一种新型的阳台式太阳能热水器产品,并在工程中得到了初步应用。
产品设计及主要技术参数据调查,我国许多城市建筑上都设计了空调外机的安装位置。2003年,笔者就利用某小区空调外机安装位置的外围空间设计出一体式的阳台式太阳能热水器(空调外机可正常安装),储热水箱为长方形,水箱内部设计换热器以达到承压供水的目的。水箱及集热管是依靠承重的南墙来固定,外围轮廓不突出于建筑范围,在南面和东(或西)面两个方向设计集热管。由于楼层高度都有2.6米,因此集热管可随意加长(最长2.1米)以提高集热效率。