時(shí)間:2023-07-04 15:54:44
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中圖分類號(hào): TK511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
(一)太陽能光伏與建筑一體化技術(shù)發(fā)展的時(shí)代背景
近現(xiàn)代人類對(duì)傳統(tǒng)能源的利用不斷地加劇,人居環(huán)境和能源問題日益嚴(yán)峻, 拿我國近幾年的例子來說,大氣污染所造成的危害讓城市的人們飽受煎熬,創(chuàng)造適宜的人居環(huán)境與能源節(jié)約成為當(dāng)今建筑、環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。根據(jù)住建部統(tǒng)計(jì),建筑運(yùn)行能耗約占全社會(huì)總能耗的三分之一,做好建筑節(jié)能工作對(duì)人居環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。 建筑能耗主要指采暖、空調(diào)、 熱水供應(yīng)、炊事、照明、家用電器、電梯及通風(fēng)等方面的能耗。 目前,我國正處于房屋建筑的高峰期,建筑規(guī)模之大,在中國和世界歷史上都前所未有,這些建筑在未來的使用期間內(nèi),將大量消耗能源,能源短缺問題將成為我國未來經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。再者,如果現(xiàn)今的建筑、生活能耗還全部依賴傳統(tǒng)的煤、電能源的話,對(duì)人居環(huán)境、自然環(huán)境將繼續(xù)造成不可修復(fù)的傷害。在這樣的時(shí)代大背景下,大力發(fā)展太陽能熱在建筑中的推廣應(yīng)用, 也是解決我國能源短缺問題和環(huán)境污染問題的關(guān)鍵。
現(xiàn)代化的太陽能利用技術(shù)在我國可以追溯到上世紀(jì)七十年代,但由于技術(shù)和應(yīng)用成本的制約,出現(xiàn)過短暫的停滯,直到九十年代末期,我國在太陽能的利用上才迎來全新的發(fā)展及應(yīng)用。時(shí)至今日,國內(nèi)絕大多數(shù)建筑及居民使用的太陽能產(chǎn)品還是相對(duì)單一,比如太陽能熱水器,太陽能照明等,沒有形成多功能系統(tǒng),并且沒有與建筑物同時(shí)設(shè)計(jì),同時(shí)施工。太陽能利用還是相對(duì)粗糙,而且獨(dú)立的集熱系統(tǒng)安裝沒有經(jīng)過統(tǒng)一的規(guī)劃、設(shè)計(jì),嚴(yán)重影響城市建筑美觀。本文主要探討在往后的建筑太陽能利用中,大力發(fā)展太陽能光伏與建筑一體化技術(shù),從項(xiàng)目規(guī)劃、決策、設(shè)計(jì)階段,便引入太陽能光伏與建筑一體化技術(shù)的應(yīng)用。
(二)太陽能光伏建筑一體化的工作原理及特點(diǎn)
太陽能光伏建筑一體化(BIPV)的原理
所謂的太陽能光伏建筑一體化技術(shù),即將太陽能發(fā)電(光伏)產(chǎn)品集成或結(jié)合到建筑上的技術(shù)。BIPV即Building Integrated Photovoltaic,其不但具有護(hù)結(jié)構(gòu)的功能,同時(shí)又能產(chǎn)生電能供建筑使用。光伏與建筑一體化(簡稱BIPV)是“建筑物產(chǎn)生能源”新概念的建筑,是利用太陽能可再生能源的建筑,太陽能光伏建筑一體化不等于太陽能光伏+建筑。所謂太陽能光伏建筑一體化不是簡單的‘相加’,而是根據(jù)節(jié)能、環(huán)保、安全、美觀和經(jīng)濟(jì)實(shí)用的總體要求,將太陽能光伏發(fā)電作為建筑的一種體系進(jìn)入建筑領(lǐng)域,納入建設(shè)工程基本建設(shè)程序,同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收,與建設(shè)工程同時(shí)投入使用,同步后期管理,使其成為建筑有機(jī)組成部分的一種理念、一種設(shè)計(jì)、一種工程的總稱。光伏建筑一體化主要是光伏發(fā)電系統(tǒng)通過光伏組件用于建筑屋頂(光電屋頂)、墻面(光電幕墻)、遮陽(光電遮陽板)來獲取電能的一種方式,其工作原理是光伏系統(tǒng)工作時(shí),安裝在建筑物上光伏組件產(chǎn)生直流電源,通過接線盒與逆變器連接,將直流轉(zhuǎn)換成交流,給建筑物負(fù)載供電或給建筑物以外其他負(fù)荷供電。光伏建筑一體化的發(fā)電主要有兩種方式,一種是獨(dú)立的供電系統(tǒng),即所發(fā)電能直接用于建筑物內(nèi)部分負(fù)載,過剩時(shí)采取蓄電池儲(chǔ)存。帶有蓄電池的可以獨(dú)立運(yùn)行的PV系統(tǒng)是獨(dú)立光伏系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是與電網(wǎng)相連,并向電網(wǎng)饋送電力的光伏發(fā)電系統(tǒng)。從長遠(yuǎn)的角度來看,并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)更有優(yōu)越性。
(圖1)太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用案例
2、太陽能光伏建筑一體化(BIPV)應(yīng)該具備的特點(diǎn)
1)、 生態(tài)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理念向常規(guī)建筑設(shè)計(jì)的滲透:建筑本身應(yīng)該具有美學(xué)形式,而PV系統(tǒng)與建筑的整合使建筑外觀更加具有魅力。建筑中的pv板使用不僅很好的利用了太陽能,極大的節(jié)省了建筑對(duì)能源的使用,而且還豐富了建筑立面設(shè)計(jì)和立面美學(xué)。BIPV設(shè)計(jì)應(yīng)以不損害和影響建筑的效果、結(jié)構(gòu)安全、功能和使用壽命為基本原則,任何對(duì)建筑本身產(chǎn)生損害和不良影響的BIPV設(shè)計(jì)都是不合格的設(shè)計(jì)。
2)、傳統(tǒng)建筑構(gòu)造與現(xiàn)代光伏工程技術(shù)和理念的融合;引入建筑整合設(shè)計(jì)方法,發(fā)展太陽能與建筑集成技術(shù)。建筑整合設(shè)計(jì)是指將太陽能應(yīng)用技術(shù)納入建筑設(shè)計(jì)全過程,以達(dá)到建筑設(shè)計(jì)美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)的要求。BIPV首先是一個(gè)建筑,它是建筑師的藝術(shù)品,其成功與否關(guān)鍵一點(diǎn)就是建筑物的外觀效果。建筑應(yīng)該從設(shè)計(jì)一開始,就要將太陽能系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容作為建筑不可或缺的設(shè)計(jì)元素加以設(shè)計(jì),巧妙地將太陽能系統(tǒng)的各個(gè)部件融入建筑之中一體設(shè)計(jì),使太陽能系統(tǒng)成為建筑組成不可分割的一部分,達(dá)到與建筑物的完美結(jié)合。
3)、關(guān)注不同的建筑特征和人們的生活習(xí)慣;普通的太陽能光伏系統(tǒng),沒有太多的考慮與建筑物的合理結(jié)合,集熱板尺寸也是由廠家統(tǒng)一規(guī)格制作,安裝到各式建筑物上便顯得極不協(xié)調(diào)。而建筑一體化PV板的比例和尺度必須與建筑整體的比例和尺度相吻合,與建筑的功能相吻合,這將決定PV板的分格尺寸和形式。PV板的顏色和肌理必須與建筑的其他部分相和諧,與建筑的整體風(fēng)格相統(tǒng)一。例如,在一個(gè)歷史建筑上,PV板集成瓦可能比大尺度的PV板更適合,在一個(gè)高層的建筑單元中,工業(yè)化的PV板更能體現(xiàn)建筑的性格。
4)、保溫隔熱的圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)與自然通風(fēng)采光遮陽技術(shù)的有機(jī)結(jié)合;精美的細(xì)部設(shè)計(jì),不只是指PV屋頂?shù)姆浪畼?gòu)造,而要更多關(guān)注的是具體的細(xì)部設(shè)計(jì),pv板要從一個(gè)單純的建筑技術(shù)產(chǎn)品很好的融合到建筑設(shè)計(jì)和建筑藝術(shù)之中。光伏系統(tǒng)和建筑是兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng),將這兩個(gè)系統(tǒng)相結(jié)合,所涉及的方面很多,要發(fā)展光伏與建筑集成化系統(tǒng),并不是光伏制作者能獨(dú)立勝任的,必須與建筑材料、建筑設(shè)計(jì)、建筑施工等相關(guān)方面緊密配合,共同努力,才能成功。
三、太陽能光伏建筑一體化的綜合效益
1、太陽能光伏建筑所帶來的經(jīng)濟(jì)效益
由于太陽能能量密度較低并且高度分散,為了提供所需的能源,必須有足夠的接受面積。據(jù)測(cè)算,為了滿足 2009年全球電力的需求,以太陽能電池平均轉(zhuǎn)換率 10%計(jì)算,需要的面積相當(dāng)于德國和意大利兩個(gè)國家面積總合的 1.5倍。我國 2009年的發(fā)電量約為3億 MW ?h,如果全部用太陽能電池發(fā)電,其接收面積約為37500km2,是大連市面積的三倍之多。 光伏建筑一體化的誕生,恰恰解決了以上問題,促使人們向“屋頂要能源”,充分利用建筑物的面積,將清潔能源與建筑藝術(shù)緊密結(jié)合。產(chǎn)生的電能可以補(bǔ)充業(yè)主的電力需求,在正常的工作狀態(tài)下,太陽能光伏建筑一體化只需一次性投入,后期則在建筑的壽命期內(nèi),節(jié)約了大量的電費(fèi)。
2、太陽能光伏建筑所帶來的社會(huì)效益
由于使用傳統(tǒng)能源引起的全球氣候、環(huán)境問題正開始迅速影響我們普通老百姓的生活,也越來越受到全球的高度重視。氣候變化已使全球自然災(zāi)害發(fā)生的頻率和烈度不斷增加。使用太陽能光伏發(fā)電替代部分常規(guī)礦物能源發(fā)電 100千瓦時(shí),可省燃油 26升或省煤50千克,這也意味著少排放 57千克的二氧化碳、71克的二氧化硫和 75克氮的氧化物。間接地創(chuàng)造出顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
四、我國推廣應(yīng)用太陽能光伏建筑一體化的必要性
1、建筑更新高峰期,BIPV技術(shù)的應(yīng)用將改變能源利用格局
當(dāng)前我國正處于城鎮(zhèn)化建設(shè)的期,每年的建筑總量達(dá) 20億平方米之多,超過了世界上發(fā)達(dá)國家同期建筑之總和。而且此階段還將持續(xù) 30年以上,總的建筑量將翻番。未來 30年我國的建筑總量將超過歷史形成的既有建筑之總量。這些建筑的能源使用效率將決定我國能耗和二氧化碳?xì)怏w排放的水平。正因?yàn)檫@一“空前絕后”的建設(shè)機(jī)遇和太陽能建筑一體化的推廣將引發(fā)建筑學(xué)新的革命,并且改變傳統(tǒng)能源利用的格局。
(圖2)太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用案例
2、新能源發(fā)展必然趨勢(shì)
據(jù)各國可靠數(shù)據(jù),如果按現(xiàn)在人類開發(fā)和使用傳統(tǒng)的石油,天然氣的速度,我們大約還可以開發(fā)50年左右,在這樣的必然趨勢(shì)下,我們必須趕上新能源研究開發(fā),并實(shí)際大規(guī)模投入使用的步伐,我國目前正處于建筑物新建的高峰期,如果能把握住這次機(jī)遇,太陽能光伏建筑一體化的應(yīng)用將迎來巨大變革,進(jìn)一步促使建造成本的下降。成本、只有成本,才是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的真正動(dòng)力。無論是景氣也好,不景氣也好,光伏產(chǎn)業(yè)中各個(gè)環(huán)節(jié)的價(jià)格必須不斷下降,所以,我國應(yīng)該效仿發(fā)達(dá)國家在這方面的政策引導(dǎo),在目前這種環(huán)境下,給以太陽能光伏產(chǎn)業(yè)必要的優(yōu)惠政策,促進(jìn)光伏建筑一體化在整個(gè)建筑領(lǐng)域的普遍使用。
五、結(jié)論
我國現(xiàn)在的開發(fā)商,為什么對(duì)使用太陽能光伏建筑一體化技術(shù)的應(yīng)用不太積極?原因很簡單,開發(fā)商只想著迅速投資,然后在盡可能短的時(shí)間內(nèi)把房子推向市場(chǎng),獲取利益。當(dāng)然,也不能說開發(fā)商都黑心,這是自由市場(chǎng)的共性,在這種情況下,政府就要堅(jiān)決站出來,采取一系列優(yōu)惠政策引導(dǎo)建筑行業(yè)向這方面發(fā)展,在時(shí)機(jī)成熟的條件下,甚至應(yīng)該強(qiáng)制性要求所有城鎮(zhèn)新建、擴(kuò)建工程應(yīng)用太陽能光伏建筑一體化技術(shù)。
至于成本問題,在大面積推廣肯定會(huì)降下來,在不久的未來,太陽能光伏建筑一體化技術(shù)和成本將取得突破性的進(jìn)展,徹底消除使用障礙,太陽能光伏建筑一體化綠色電能源將替代傳統(tǒng)電能來源,引領(lǐng)新一輪能源革命。所以我們既要把發(fā)展太陽能光伏建筑一體化作為技術(shù)革新的重要舉措,又要把太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用提高到國際競(jìng)爭(zhēng)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)的位置。這也是未來最大的歷史性機(jī)遇與社會(huì)發(fā)展方向。在可以預(yù)見的未來,我國太陽能光伏建筑一體化應(yīng)用將迎來發(fā)展的春天。
參考文獻(xiàn):
【1】楊梅林:《民用建筑節(jié)能技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)探討》,2011(2);
中圖分類號(hào): TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
計(jì)算機(jī)行業(yè)的崛起給人們的生活帶來了很多意想不到的驚喜,它方便了我們的生活,提高了我們的工作效率,健全了我們生活設(shè)備,豐富我們的生活質(zhì)量。對(duì)于計(jì)算機(jī)在建筑工程領(lǐng)域的運(yùn)用也越來越廣泛。DAD系統(tǒng)已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的手工圖板繪圖,很大程度提高了設(shè)計(jì)繪圖的效率。但由于僅憑CAD系統(tǒng)來運(yùn)作整個(gè)建筑工程仍費(fèi)造價(jià)工作人員帶來很大的工作壓力。因此在建筑工程中需要對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)算探究,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將大量的信息集成分析處理將是未來建筑行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要突破口。優(yōu)化建筑CAD技術(shù)與概預(yù)算系統(tǒng)研究應(yīng)用普及是將來的趨勢(shì)。
一概預(yù)算的概述
目前概預(yù)算主要從兩個(gè)方面來進(jìn)行了解。第一方面是工程量的計(jì)算。根據(jù)人工計(jì)算出來的數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)中的方法是最傳統(tǒng)也是最容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的;通過輸入工程圖紙的數(shù)據(jù)讓計(jì)算機(jī)自行計(jì)算繪出工程數(shù)據(jù)信息來完成統(tǒng)計(jì)工作的方法是圖形輸入法的方式;還有一種是運(yùn)用數(shù)字變量設(shè)計(jì)一些類計(jì)算公式,將工程數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的情況是相對(duì)靈活直觀的,可以避免以上的缺點(diǎn)誤差。另一方面是對(duì)工程造價(jià)的核算。運(yùn)用工程量的數(shù)據(jù)來得出相應(yīng)的數(shù)值,從而計(jì)算出工程的費(fèi)用等項(xiàng)目金額。。在利用取費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)將工程的各項(xiàng)流程中的費(fèi)用與利潤等統(tǒng)一核算,得出最后的造價(jià)總額。這是目前概運(yùn)算在建筑工程中的應(yīng)用。
二建筑CAD與概預(yù)算一體化研究存在的問題
(一)CAD與概預(yù)算一體化軟件的應(yīng)用
當(dāng)前為建筑工程人員所廣泛應(yīng)用的CAD與概預(yù)算一體化軟件是憑借CAD設(shè)計(jì)平臺(tái)設(shè)計(jì)從工程中提取的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)用,在概預(yù)算編制系統(tǒng)中運(yùn)行讀取出建筑工程需要的文件。把CAD與概預(yù)算兩種技術(shù)綜合統(tǒng)一可以為建筑工程快速提供所需數(shù)據(jù)文件,提高造價(jià)工程。
(二)工程項(xiàng)目圖紙的編制
每個(gè)建筑工程項(xiàng)目的施工圖是由每個(gè)文件與圖紙來構(gòu)成的,為來方便造價(jià)工作人員能夠有效率的獲取自己所需要的圖紙數(shù)據(jù),在工程量子系統(tǒng)中設(shè)計(jì)圖紙,將整個(gè)工程項(xiàng)目圖紙的編制中自動(dòng)生成具體詳細(xì)信息供操作人員使用。
(三)對(duì)工程數(shù)據(jù)的提取手段
實(shí)體的正交投影圖與具有一定語法標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則進(jìn)行注釋的兩種整合是建筑工程圖的重要屬性。在使用圖形中的圖線有實(shí)體輪廓線和輔助線,對(duì)于輪廓線的用途主要是用于描述整個(gè)建筑在各種視圖中的投影,輔助線來對(duì)投影出的輪廓做進(jìn)一步的解釋說明。其次,通過CAD平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)生產(chǎn)圖紙,預(yù)算工程量信息數(shù)據(jù),根據(jù)不同的工程量數(shù)據(jù)的不同特點(diǎn)采用不同的提取方式。第一,采用人工選擇與輸入的手段在設(shè)計(jì)說明文件中注明需要進(jìn)一步理解確定的的信息進(jìn)行人工選擇與有程序的輸入。第二,在所有的工程量數(shù)據(jù)中,利用人機(jī)交互的方式將工程數(shù)據(jù)提取,在大多數(shù)的機(jī)械土方的挖土長度、深度與廣度下,由用戶對(duì)圖形中數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注與選定,再加上計(jì)算機(jī)中的CAD平臺(tái)軟件自動(dòng)處理與編輯。第三,注重工程量數(shù)據(jù)信息的不同自動(dòng)提取適當(dāng)?shù)墓こ虜?shù)據(jù)。就如在對(duì)土石方、樓面、門窗或者鋼筋工程等的數(shù)據(jù)分析中對(duì)合理的工程量進(jìn)行自動(dòng)提取。
三建筑CAD與概預(yù)算一體化技術(shù)研究中的優(yōu)化
(一)在多種模塊下保證各個(gè)模塊數(shù)據(jù)的獨(dú)立運(yùn)行
由于建筑CAD與概預(yù)算一體化技術(shù)中有多種數(shù)據(jù)模塊,在許多模塊運(yùn)行的情況下如何確保每個(gè)獨(dú)立模塊的正常運(yùn)行是需要重視的問題。每個(gè)獨(dú)立的模塊都有各自特色的數(shù)據(jù)模型,因此對(duì)于整個(gè)軟件中合理的管理每個(gè)獨(dú)立模塊是對(duì)系統(tǒng)的完善方面之一。
(二)共享軟件中的各個(gè)模塊數(shù)據(jù)
在建筑CAD與概預(yù)算一體化體系中實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊數(shù)據(jù)共享。通過對(duì)工程項(xiàng)目管理的相互操作性實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與自動(dòng)轉(zhuǎn)換,這樣可以實(shí)現(xiàn)一量多用的效果。提高整體體系的整體效率。
四小結(jié)
對(duì)建筑CAD與概預(yù)算一體化技術(shù)的研究探討,將通用的CAD計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件以自動(dòng)與人機(jī)相互結(jié)合的發(fā)式來獲取一定的工程數(shù)據(jù)是對(duì)建筑工程的一大突破。利用多種靈活的方式對(duì)工程數(shù)據(jù)進(jìn)行提取,提高各類工程量的獲取途徑,在此基礎(chǔ)上完善建筑CAD與概預(yù)算一體化的功能,推進(jìn)建筑CAD與概預(yù)算進(jìn)行更高的設(shè)計(jì)組合統(tǒng)一,擴(kuò)大其使用范圍,為未來的建筑行業(yè)的前景創(chuàng)造出更好的技術(shù)水平,同時(shí)為人們的更好的生活工作提供質(zhì)量保證。
參考文獻(xiàn)
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我們選取山東濟(jì)南市某小區(qū)的5棟小高層住宅建筑(16-20#樓)采用的太陽能熱水系統(tǒng)作為示例進(jìn)行分析。
二、太陽能熱水系統(tǒng)的利用形式:
因此16#樓需要熱管真空管集熱器66㎡,熱管真空管集熱器每組面積為4㎡,所以需要配置16.5組,于是決定配置17組,實(shí)際的集熱面積為68㎡。
2.2 集熱器安裝角度計(jì)算
太陽能集熱器與建筑同方位,朝向正南;如果全年使用,則傾角設(shè)置為當(dāng)?shù)鼐暥葧r(shí)太陽能集熱器的效率達(dá)到最佳,于是本設(shè)計(jì)中將集熱器傾角角度設(shè)置為接近當(dāng)?shù)氐木暥龋醇療崞靼惭b角度設(shè)置為接近于當(dāng)?shù)鼐暥鹊?5度。
2.3 輔助電加熱功率
對(duì)于90升的水箱,電加熱在1至2小時(shí)內(nèi)可以從初始水溫10度加熱到使用水溫50度左右,其電功率選擇大約在1.5KW左右即可,因此選擇額定功率為1.5KW,額定電壓為220V。
四、技術(shù)介紹:
本技術(shù)利用太陽能集中集熱、分戶供熱系統(tǒng)為小高層住宅供應(yīng)生活熱水。具有使用成本低廉、便于管理、安全性較高等特點(diǎn),真正滿足建筑一體化,具有廣闊的發(fā)展前景。
(一)系統(tǒng)組成:由太陽能集熱器、落水水箱、水泵、用戶換熱水箱、控制器等組成。
(二)系統(tǒng)原理:
每個(gè)系統(tǒng)的集熱器集中布置在樓頂,落水水箱布置在樓頂,系統(tǒng)內(nèi)每家每戶配置一個(gè)承壓使用帶輔助電加熱的戶內(nèi)換熱水箱,換熱水箱、集熱器、落水水箱之間通過管路及泵組連接,通過強(qiáng)制循環(huán)將太陽能轉(zhuǎn)化成的熱量傳遞給每家每戶。每戶將戶內(nèi)自來水及戶內(nèi)用電接入承壓換熱水箱,使用經(jīng)過換熱而被加熱的熱水,陰雨天或用水量過大使可啟動(dòng)電加熱產(chǎn)生熱水。
五、系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)分析:
優(yōu)點(diǎn):
1、使用經(jīng)濟(jì)性:用戶只是在太陽輻射不足時(shí)需支出少量電費(fèi),使用成本低廉。
2、管理便捷性:集熱系統(tǒng)設(shè)備均設(shè)置于公共空間,便于物業(yè)統(tǒng)一管理和維護(hù),保證長期正常運(yùn)行。
3、公攤費(fèi)用低:系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低廉,用戶僅需支付循環(huán)水泵的電耗。
4、建筑協(xié)調(diào)性:真正滿足“建筑一體化”概念,系統(tǒng)集熱器集中設(shè)于屋頂采光最好的位置,不易遮擋,與各戶實(shí)際日照條件無直接關(guān)系,亦不需要每戶集熱器均設(shè)在南陽臺(tái),建筑平面布局相對(duì)靈活。
5、用水質(zhì)量高:二次換熱系統(tǒng),水質(zhì)無污染。
6、系統(tǒng)安全性:選用熱管真空管太陽能集熱器安置在樓頂,產(chǎn)品抗凍、防漏、防冰雹,沒有墜落隱患,系統(tǒng)整體運(yùn)行平穩(wěn)、壽命長。
缺點(diǎn):
1、用戶換熱水箱容積選型較大,占用空間大。
六、推廣應(yīng)用前景
常規(guī)能源的緊張、環(huán)境保護(hù)的壓力,迫使各國更加重視節(jié)能減排工作,我國政府十分重視節(jié)能減排工作,尤其是在新能源的利用開發(fā)方面已經(jīng)走在了世界的前列。最近幾年,全國已有幾十個(gè)省、市出臺(tái)政策或法規(guī)要求強(qiáng)制安裝太陽能(包括山東省),可以說太陽能利用在中國高速發(fā)展的時(shí)期已經(jīng)到來。
先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念,成功的示范小區(qū),多方參與、多方投入、多方受益的運(yùn)作模式,集中采熱、分戶供熱太陽能熱水系統(tǒng)具有非常好的項(xiàng)目推廣前景。可以預(yù)見,該太陽能熱水系統(tǒng)將成為將來城市化發(fā)展的配套節(jié)能措施之一。
經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析
1 建筑機(jī)電設(shè)備的安裝原則
1.1 樹立創(chuàng)優(yōu)意識(shí)
優(yōu)質(zhì)工程要依靠嚴(yán)格的管理、精心的組織以及嚴(yán)密的計(jì)劃來獲得,所以在工程的準(zhǔn)備階段,一定要嚴(yán)格按照相關(guān)要求,認(rèn)真做好各方面準(zhǔn)備工作,堅(jiān)持樹立創(chuàng)優(yōu)意識(shí),在思想上高度重視每一個(gè)工程任務(wù),對(duì)計(jì)劃方案進(jìn)行精心編制,從而為工程的順利進(jìn)行提供保障。
1.2 優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)管理
所謂優(yōu)化設(shè)計(jì),主要指的是將業(yè)主提供的招標(biāo)圖紙、設(shè)計(jì)圖或者施工圖作為基本前提,以施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和國家現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范為基本依據(jù),對(duì)施工圖進(jìn)行繪制,為工程施工提供指導(dǎo)依據(jù)。設(shè)計(jì)圖紙是施工前期的一項(xiàng)重要準(zhǔn)備工作,也是建筑施工全過程唯一的指導(dǎo)和參考。在建筑安裝工程施工管理中,進(jìn)一步加強(qiáng)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)管理可以為設(shè)計(jì)圖紙的完整性提供保障,一方面要確保圖紙數(shù)量的完整,另一方面還要保障內(nèi)容的完整。只有進(jìn)一步優(yōu)化圖紙?jiān)O(shè)計(jì)管理,才能實(shí)現(xiàn)施工設(shè)計(jì)圖的有效性、協(xié)調(diào)性和系統(tǒng)性。
1.3 組織管理
在建筑機(jī)電一體化設(shè)備安裝工程中,組織管理發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,并且組織管理的失敗與否在一定程度上與工程的施工進(jìn)度有著密不可分的聯(lián)系。為了進(jìn)一步加強(qiáng)組織管理,應(yīng)該將工程項(xiàng)目的實(shí)際情況作為基本依據(jù),組建一支執(zhí)行力較好的管理團(tuán)隊(duì),認(rèn)真做好組織管理責(zé)任分工和計(jì)劃,建立暢通、簡潔的組織溝通交流渠道,確保信息真實(shí)、全面、及時(shí)的反饋和傳輸,同時(shí)要處理好管理中存在的問題,進(jìn)一步提高團(tuán)隊(duì)的整體素質(zhì)和水平,為組織管理義務(wù)和權(quán)利的落實(shí)提供保障。
2 安裝主要設(shè)備
2.1 安裝遠(yuǎn)程處理機(jī)
一般來說,各可重構(gòu)處理單元RPU與樓宇自動(dòng)控制系統(tǒng)之間的通信是完全透明的,可以利用不同的PRU 對(duì)同一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制。通常情況下,空調(diào)機(jī)組是建筑電氣設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)監(jiān)控的主要目標(biāo),所以在機(jī)房中或附近布置好PRU,將空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)運(yùn)用后剩下的輸出輸入接口用來對(duì)照明控制、水位信號(hào)以及水流量計(jì)進(jìn)行連接。
2.2 安裝輸入設(shè)備
在安裝輸入設(shè)備時(shí),一定要選擇好合適的位置,尤其是方便維護(hù)和調(diào)試的地方。由于傳感器的類型有很多,每一種傳感器的產(chǎn)品要求、設(shè)計(jì)都存在著個(gè)體差異性,在安裝方面也具有一定的區(qū)別,所以一定要根據(jù)產(chǎn)品的實(shí)際情況選擇合適的安裝位置。比如水流開關(guān)、水管型溫度傳感器、水管流量計(jì)以及蒸汽壓力傳感器等就不能安裝在管道焊縫上,而風(fēng)汽壓力傳感器、風(fēng)管型濕度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器以及室內(nèi)溫度傳感器等則不能安裝在出風(fēng)口和蒸汽放空口處。
2.3 安裝輸出設(shè)備
在安裝輸出設(shè)備時(shí),也應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況,制定合適的安裝方案。比如電動(dòng)閥門的箭頭、風(fēng)閥箭頭就應(yīng)該與水流方向、電動(dòng)閥門、風(fēng)門的開閉保持一致。當(dāng)出現(xiàn)電動(dòng)閥門的口徑?jīng)]有和管道口徑保持一致的問題時(shí),應(yīng)該及時(shí)采取管件漸縮的解決方案,但是閥門的口徑通常應(yīng)該高于管道口徑2 個(gè)檔次,并進(jìn)行精確計(jì)算,盡量與設(shè)計(jì)要求相符。此外,通常在回水管上安裝電磁與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
3 安裝主要機(jī)械設(shè)備的方法
3.1 安裝冷水機(jī)組
正式安裝前,應(yīng)該將平面設(shè)計(jì)圖作為基本依據(jù),對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行放樣畫線,將機(jī)組中心線的位置確定下來,然后對(duì)設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)處理,設(shè)備基礎(chǔ)處理符合施工要求后,再開始安裝設(shè)備。設(shè)備運(yùn)行到達(dá)基礎(chǔ)位置后,運(yùn)用地腳螺栓套穿,并將墊鐵放置在地腳螺栓兩邊,將設(shè)備放下,對(duì)墊鐵進(jìn)行調(diào)整,使設(shè)備底盤保持水平狀態(tài),并壓實(shí)墊鐵。
3.2 安裝水泵
安裝前,現(xiàn)依照設(shè)計(jì)圖紙確定水泵位置,通過人工的方法將水泵放置在基礎(chǔ)位置上,將地腳螺栓上好,使水泵中心線與基準(zhǔn)線基本保持一致,運(yùn)用墊鐵對(duì)設(shè)備底座進(jìn)行調(diào)整,使其保持水平狀態(tài),并運(yùn)用水平尺檢驗(yàn);找平找正后,開始灌注混凝土;找正聯(lián)軸器,泵與兩連軸節(jié)端面、兩軸水平度以及電機(jī)軸的同心度之間的間隙滿足驗(yàn)收要求;試運(yùn)轉(zhuǎn)水泵,先對(duì)電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動(dòng)方向正常,轉(zhuǎn)動(dòng)不存在任何異常情況后,再對(duì)聯(lián)軸器的連接螺栓進(jìn)行安裝,安裝之前,先用手將水泵軸轉(zhuǎn)動(dòng),如果沒有出現(xiàn)雜音、卡阻等異常情況,可以進(jìn)行下一步安裝。人工啟動(dòng)泵之前,應(yīng)該先將出口閥門關(guān)閉,然后將電機(jī)啟動(dòng),等泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常后,再將出口閥門逐步打開,使其保持工作壓力,并對(duì)水泵的軸承溫度進(jìn)行檢查,確保運(yùn)轉(zhuǎn)正常。
4 電動(dòng)機(jī)的調(diào)試方法
在建筑設(shè)備安裝工程中,電動(dòng)機(jī)的安裝調(diào)試作為其中的一個(gè)重要環(huán)節(jié),在一定程度上與安裝質(zhì)量的提高有著密不可分的聯(lián)系。電動(dòng)機(jī)是電梯、水泵、風(fēng)機(jī)等各種設(shè)備的核心動(dòng)力部件,電動(dòng)機(jī)調(diào)試包括諸多內(nèi)容,其中有電動(dòng)機(jī)故障檢查、運(yùn)行以及啟動(dòng)等,在完成機(jī)電設(shè)備的安裝后,通常需要調(diào)試各種系統(tǒng),目的是對(duì)安裝調(diào)試、制造以及設(shè)計(jì)的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn),對(duì)設(shè)備持續(xù)工作的可靠性進(jìn)行驗(yàn)證,檢測(cè)設(shè)備性能,確保設(shè)備安裝質(zhì)量。
4.1 認(rèn)真檢查電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng)
在啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)前,應(yīng)該認(rèn)真檢查電動(dòng)機(jī)及控制系統(tǒng),一般來說,檢查內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:(1)檢查電動(dòng)機(jī)的頻率與電壓與所接頻率和電壓是否一致,接法是否正確,電壓電源是否穩(wěn)定;(2)運(yùn)用兆歐表對(duì)電動(dòng)機(jī)各相繞組之間的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量,需要注意的是,測(cè)試前,應(yīng)該先將電動(dòng)機(jī)的外部接線拆除。如果測(cè)試結(jié)果顯示絕緣電阻值偏低,應(yīng)該先烘干電動(dòng)機(jī),然后再對(duì)絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量,完全合格后,才能正式投入使用;(3)對(duì)保護(hù)電器的整定值進(jìn)行檢查,是否符合標(biāo)準(zhǔn),檢查靜、動(dòng)觸頭是否接觸良好,對(duì)電氣控制裝置的型號(hào)規(guī)格進(jìn)行檢查,確定是否滿足規(guī)定;(4)對(duì)電動(dòng)機(jī)的和通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行檢查,確定運(yùn)行正常。檢查電動(dòng)機(jī)的軸承是否缺油,轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙是否符合要求,間隙處存不存在雜物;(5)對(duì)電動(dòng)機(jī)機(jī)組周圍進(jìn)行檢查,查看有沒有影響機(jī)組正常運(yùn)行的雜物,確保電動(dòng)機(jī)組的順利運(yùn)行。
4.2 重點(diǎn)檢查內(nèi)容
在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中,還需要做好全面的檢查,其中包括以下幾方面內(nèi)容:(1)檢查電壓是否滿足運(yùn)行要求;(2)檢查電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的設(shè)備是否正常運(yùn)行,設(shè)備與電動(dòng)機(jī)之間是否正常傳送;(3)在電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,檢查是否存在噪音或雜音,電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向是否與設(shè)計(jì)要求保持一致;(4)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的過程中,對(duì)電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行全面觀察,有無燒焦味或冒煙。
5 結(jié)束語
綜上所述,機(jī)電一體化是施工機(jī)械未來的發(fā)展方向,也是施工自動(dòng)化得以實(shí)現(xiàn)的一個(gè)重要基礎(chǔ)。因此,在建筑機(jī)電一體化工程中,進(jìn)一步加強(qiáng)組織管理、質(zhì)量管理,依據(jù)工程實(shí)際情況制定針對(duì)性施工方案,不僅可以確保施工的順利進(jìn)行,在一定程度上還能促進(jìn)工程施工質(zhì)量的提高,獲得更多的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
1、工程概況
贛州市博物館、城展館展廳采光頂采用了光伏建筑一體化(BIPV)新技術(shù)。BIPV系統(tǒng)采用了穩(wěn)定可靠的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、技術(shù)先進(jìn)的非晶硅BIPV雙玻組件、具有防雷功能的直流集線箱、先進(jìn)高效的逆變器以及先進(jìn)的監(jiān)控顯示系統(tǒng)。BIPV系統(tǒng)主要包括兩個(gè)方面:一是光伏系統(tǒng)與建筑電網(wǎng)并網(wǎng)聯(lián)用;二是光伏器件與建筑材料相結(jié)合獨(dú)立發(fā)電。將光伏陣列安裝在墻壁等護(hù)結(jié)構(gòu)上,可以有效利用建筑圍護(hù)表面(屋頂),吸收太陽能,轉(zhuǎn)化為電能,大大降低了室外綜合溫度,減少了墻體傳熱和室內(nèi)空調(diào)冷負(fù)荷,節(jié)約了能源,可原地發(fā)電,原地用電,在一定距離范圍內(nèi)可以節(jié)省電站送電網(wǎng)的投資。由于光伏電池的組件化,光伏陣列安裝簡便,可任意選擇發(fā)電容量。將光伏發(fā)電與建筑完美結(jié)合,既美觀又節(jié)能環(huán)保,起到了極佳的低碳示范效應(yīng)。
2、系統(tǒng)原理方框圖
本系統(tǒng)分2個(gè)區(qū)域,第1個(gè)區(qū)域由220塊(635x1245)標(biāo)準(zhǔn)非晶硅電池板與22塊(635x612)非標(biāo)準(zhǔn)非晶硅電池板組成,第2個(gè)區(qū)域由85塊(635x1245)標(biāo)準(zhǔn)非晶硅電池板組成。第1個(gè)區(qū)域選用2臺(tái)SMA SB3800逆變器把直流電逆變成與市電并用的交流電,第2個(gè)區(qū)域選用1臺(tái)SMA SB3300逆變器把直流電逆變成與市電并用的交流電。電池板的串并形式為:第1個(gè)區(qū)域采用8串14并和8串13并;第2個(gè)區(qū)域采用7串12并。
3、主要產(chǎn)品、部件
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備包括太陽能電池組件、并網(wǎng)逆變器等。太陽能電池采用非晶硅太陽能薄膜電池組件。非晶硅電池組件的轉(zhuǎn)換率達(dá)到6.07%,具有良好的性能和使用壽命。逆變器采用SB 3800、SB 3300和SB1100,轉(zhuǎn)換效率分別高達(dá)95.6%、95.2%和93%,采用MPPT最優(yōu)化跟蹤,使用高效冷卻通風(fēng)系統(tǒng),內(nèi)置光伏輸入直流電子開關(guān)ESS,采用IP65防護(hù)等級(jí),設(shè)備采用創(chuàng)新的功率平衡功能,能夠在不同相上控制并平衡并網(wǎng)輸出功率。
4、光伏系統(tǒng)施工安裝
系統(tǒng)配備的通訊及監(jiān)控系統(tǒng)由質(zhì)量可靠的PC機(jī)、數(shù)據(jù)采集器、傳輸線纜及其他相關(guān)附件組成,通過先進(jìn)的監(jiān)控與顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)運(yùn)行狀況及相關(guān)數(shù)據(jù),系統(tǒng)具有人機(jī)互動(dòng)功能,可監(jiān)測(cè)并顯示系統(tǒng)直流工作電壓和電流、交流輸出電壓和電流、功率、功率因數(shù)、頻率、故障信息以及環(huán)境參數(shù)(如輻照度、環(huán)境溫度等),統(tǒng)計(jì)和顯示日發(fā)電量、總發(fā)電量等信息,并可打印報(bào)表。另外,系統(tǒng)還具有過壓、失壓、過載過流、漏電、短路保護(hù)功能,并網(wǎng)逆變器內(nèi)置的電網(wǎng)保護(hù)裝置具有防孤島保護(hù)單元(MSD),能有效防止孤島效應(yīng)。在光伏系統(tǒng)中選用通過TUV、CE等認(rèn)證的專業(yè)光伏電纜產(chǎn)品。為保證裝飾效果美觀,線纜隱蔽鋪設(shè),在不同位置做不同大小線槽。線槽之間以及線槽與屋面金屬構(gòu)件用螺絲連接,線槽之間與整個(gè)接地系統(tǒng)相做牢固連接,有保護(hù)功能;各方陣的線纜方便連接,有足夠的強(qiáng)度,線纜連接附件的防水、抗老化性能強(qiáng)。
光伏組件在安裝制作前應(yīng)與土建施工圖進(jìn)行詳細(xì)校對(duì),對(duì)已建主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測(cè),并按實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)光伏系統(tǒng)進(jìn)行必要的調(diào)整。所有焊接處焊縫連續(xù)、均勻,焊后除去焊渣并涂防銹漆兩道;焊接作業(yè)時(shí),采取防護(hù)措施防止燒傷母材。硅酮結(jié)構(gòu)密封膠必須在清潔、通風(fēng)的室內(nèi)注膠,注膠寬度和厚度符合設(shè)計(jì)要求,注膠前清除玻璃面板和鋁框表面灰塵。
5、并網(wǎng)系統(tǒng)主要性能
電池板方位角相同區(qū)域內(nèi)的組件所發(fā)電通過逆變器并接到外部單項(xiàng)低壓電網(wǎng)上。實(shí)時(shí)對(duì)外部電網(wǎng)的電壓、相位、頻率等信號(hào)進(jìn)行采樣比較,始終保證逆變器輸出與外部電網(wǎng)同步。逆變器實(shí)施跟蹤光伏組件的工作參數(shù),保證逆變器輸出的電能最大化。具有過壓、欠壓、過流、漏電、短路接地、自動(dòng)隔離電網(wǎng)等保護(hù)功能。能有效防止孤島效應(yīng)發(fā)生。逆變器自帶標(biāo)準(zhǔn)的RS485與RS232通訊接口,通過數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)采集器,監(jiān)測(cè)光伏系統(tǒng)各運(yùn)行參數(shù),統(tǒng)計(jì)發(fā)電及減排量,自動(dòng)生成報(bào)表。逆變器有故障檢測(cè)與報(bào)告輸出功能。
6、系統(tǒng)能效分析計(jì)算
系統(tǒng)由太陽能光伏組件,逆變器等組成,整個(gè)系統(tǒng)的效率和光伏組件轉(zhuǎn)換效率,逆變器效率,直流傳輸損耗等相關(guān),系統(tǒng)效率計(jì)算如下:
系統(tǒng)效率=光伏組件效率×逆變器效率×(1-直流線損率)×其他效率
非晶硅效率=6.07%×95.6%×(1-1%)×80% =4.59%
考慮電纜接頭接觸電阻等其他因素的影響,線路總損耗不超過1%,其他效率包括交流配電損耗、灰塵對(duì)太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的影響等等。
發(fā)電量應(yīng)用專業(yè)軟件RETScreen計(jì)算可以得到不同傾角光伏陣列的年發(fā)電量。在輸入基本模型之后可以估算發(fā)電量每年約為12.0兆瓦時(shí)。
7、節(jié)能量計(jì)算
我國常規(guī)電能以煤炭發(fā)電為主,煤炭發(fā)電量占全部發(fā)電量的70%以上,按我國煤炭發(fā)電廠平均每千瓦時(shí)電能耗用為400克標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算。光伏系統(tǒng)發(fā)電每100 kWh,可以節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤40千克,減排粉塵27.2千克,減排氮氧化物1.5千克,節(jié)省凈水400升,減排二氧化碳99.7千克,節(jié)省柴油26升,減排二氧化硫3千克。
8、太陽能光伏組件及直流系統(tǒng)的檢測(cè)及維護(hù)
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)工程完成時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查。檢查內(nèi)容除外觀檢查外,對(duì)太陽能電池陣列的開路電壓、各部分的絕緣電阻及接地電阻進(jìn)行測(cè)量。將觀測(cè)結(jié)果和測(cè)量結(jié)果記錄下來,作為日后日常檢查、定期檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)的參考依據(jù)。
9、逆變器檢測(cè)及維護(hù)
逆變器安裝于屋內(nèi)展示大廳處,一方面是減少外界環(huán)境對(duì)設(shè)備的侵蝕,減少損耗,同時(shí)也方便以后的檢修維護(hù)。逆變器的檢測(cè)包括:外殼是否破損、腐蝕、生銹等;外部布線是否損傷,接線端子是否松動(dòng);工作時(shí)聲音是否正常,機(jī)體的溫度是否正常,換氣冷卻口是否阻塞,安裝周圍環(huán)境是否通風(fēng)干燥。除了以上外觀檢查外還要用儀表進(jìn)行檢測(cè):絕緣電阻檢測(cè),逆變器保護(hù)功能檢測(cè),顯示部分工作正常確認(rèn),監(jiān)控系統(tǒng)顯示的逆變器發(fā)電狀態(tài)是否正常等。
10、配電并網(wǎng)裝置檢測(cè)及維護(hù)
配電并網(wǎng)系統(tǒng)的維護(hù)分為日常維護(hù)和定期檢修兩種。日常維護(hù)主要包括日常巡視檢查,一日一次(或兩次)例行檢查,定期檢修則每三個(gè)月進(jìn)行一次小型規(guī)格檢修,每半年進(jìn)行一次中型規(guī)格檢測(cè),每年進(jìn)行一次大型規(guī)格檢修。以確保系統(tǒng)始終處于最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。
11、結(jié)束語
一、太陽能利用技術(shù)方法與優(yōu)點(diǎn)
工程實(shí)踐表明,光伏發(fā)電技術(shù)是一種技術(shù)可靠、使用便捷、低碳環(huán)保,易于大規(guī)模生產(chǎn)利用的先進(jìn)可再生能源技術(shù),其優(yōu)點(diǎn)如下: (1)太陽能資源是一種取之不盡、用之不竭的潔凈的可再生能源。開發(fā)利用時(shí)不消耗傳統(tǒng)化石燃料能源,不會(huì)排放產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣等污染物,是自然能源中較為理想的清潔能源。 (2)太陽能利用不受地域條件的限制。任何有太陽的地域均可就地開發(fā)利用。不存在選址、運(yùn)輸?shù)葐栴},特別是在交通不便利、偏遠(yuǎn)的鄉(xiāng)村、海島,太陽能能利用價(jià)值更高。(3)太陽能可靠性高、維護(hù)簡單。光電板、逆變器、蓄電池等設(shè)備分布安裝,提高了整個(gè)能源系統(tǒng)的安全性、可靠性及耐久性。即使在惡劣的使用環(huán)境下,光伏發(fā)電系統(tǒng)故障也較少,因此運(yùn)行維護(hù)成本較低。(4)光伏建筑集成由于占地面積小、安裝便利、供電可靠等原因,是目前國際上太陽能研究發(fā)展的前沿。
二、太陽能光伏系統(tǒng)建筑一體化利用方式與優(yōu)勢(shì)
(一)太陽能光伏系統(tǒng)建筑一體化利用方式?!肮夥l(fā)電與建筑物一體化”的概念在1991 年正式提出,是目前世界上大規(guī)模利用光伏發(fā)電的研發(fā)熱點(diǎn)。太陽能光伏與建筑物相結(jié)合主要有兩種形式:一種是在建筑物屋頂、立面安裝平板光伏器、光伏陣列與電網(wǎng)并聯(lián)向用戶供電,從而形成用戶聯(lián)網(wǎng)光伏系統(tǒng)。第二種形式是將光伏器件與建筑實(shí)現(xiàn)集成一體化,即在建筑物屋頂或立面安裝光伏發(fā)電電池板,用光伏發(fā)電的玻璃幕墻代替普通的玻璃幕墻,由屋頂和墻面的光伏器件直接吸收轉(zhuǎn)化太陽能,太陽能系統(tǒng)平板既可以做建材又可以發(fā)電,進(jìn)一步降低光伏發(fā)電的成本。目前,許多國家已研制出大尺度的彩色光伏模塊可替代昂貴的墻體外飾材料,使光伏發(fā)電與建筑物一體化成本進(jìn)一步降低。
建筑物與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的進(jìn)一步有機(jī)結(jié)合是將太陽能電池板與建筑頂面、立面材料集成一體化。建筑物建設(shè)使用過程中,建筑立面墻體結(jié)構(gòu)表面通常采用噴涂涂料、鋪貼瓷磚、安裝幕墻玻璃等。如果用太陽能電池板替代建筑立面墻體及屋頂建筑材料,太陽能電池板既可作為建筑裝飾材料,也可以用于光伏發(fā)電系統(tǒng)。由此可見,實(shí)現(xiàn)太陽能電池板與建筑的有機(jī)一體化結(jié)合,是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化推廣與應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵問題,這種結(jié)合并非是建筑與太陽能電池板簡單“疊加”,而是在建筑與光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案階段將太陽能電池板納入建筑設(shè)計(jì)構(gòu)思中。
太陽能電池板用于建筑材料,必須具備建筑材料的基本要求,如堅(jiān)固耐久、防水防潮、保溫隔熱、隔音等以及適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和剛度等性能。若安裝在屋頂、窗戶等,還應(yīng)具有透光的性能。太陽能光伏系統(tǒng)建筑有機(jī)結(jié)合,根據(jù)建筑工程使用及工況的需要,與普通的平板式光伏系統(tǒng)組件不同,太陽能電池板兼有發(fā)電與建筑裝飾材料的功能,必須滿足建筑材料的基本性能需要。應(yīng)該遵循以下原則:①建筑物設(shè)計(jì)完成后使太陽能電池板成為建筑不可缺少的一部分,成為建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)成部分。②太陽能電池板的顏色和肌理必須與建筑物的相關(guān)部分相和諧統(tǒng)一,與建筑物的整體風(fēng)格相結(jié)合。③太陽能電池板的比例和尺度必須與建筑整體的比例與尺度相協(xié)調(diào),這將決定太陽能電池板的分格尺寸與形式。④太陽能電池板屋頂具體的細(xì)部設(shè)計(jì),如材料用量是否最小化、設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)是否和諧、有機(jī)等需統(tǒng)一考慮。
(二)太陽能光伏系統(tǒng)建筑一體化優(yōu)勢(shì)。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的方式各不相同,這取決于地理、文化及政府政策等。在國外,由于公共建筑的建造與設(shè)計(jì)程序嚴(yán)格,太陽能電池板系統(tǒng)在個(gè)人住宅與公寓建筑使用的較為普遍。而在我國,特別是城市建筑,由于建筑開發(fā)是商家或政府,因此是否采用太陽能電池板系統(tǒng)完全取決于開發(fā)商或政府。在我國,日照充足的地區(qū)無論公共建筑還是住宅屋頂和墻面使用太陽能電池板系統(tǒng)的市場(chǎng)潛力十分巨大,從建筑結(jié)構(gòu)、技術(shù)利用和經(jīng)濟(jì)效益來分析,太陽能電池板與建筑的一體化優(yōu)勢(shì)如下:
(1)節(jié)約用地,便于安裝 ,保護(hù)環(huán)境。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)一般安裝于建筑物的屋頂或外立面墻體上,無需額外占用土地或增建其他建筑設(shè)施,適用于人口比較密集的建筑群、辦公區(qū)使用,尤其適用于土地昂貴的城市。由于太陽能電池板的組件集成化,光伏設(shè)備安裝比較方便,而且可以根據(jù)負(fù)載的耗電量來選擇裝機(jī)容量。與此同時(shí),由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備安裝在建筑物的屋頂或立面墻體結(jié)構(gòu)上,太陽能轉(zhuǎn)換為電能可降低建筑物臨近室外區(qū)域的溫度,從而達(dá)到減少室內(nèi)空調(diào)制冷用電負(fù)荷,既節(jié)約了能源,又保證了室內(nèi)的空氣質(zhì)量,同時(shí)也避免了由于使用傳統(tǒng)化石能源燃料發(fā)電所導(dǎo)致的環(huán)境污染。(2)減少投資,保證供應(yīng),實(shí)現(xiàn)安全用電。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)安裝不受地域條件限制,可實(shí)現(xiàn)就地發(fā)電用電,因此可以大幅度減少電站及輸送電網(wǎng)的建設(shè)投資。建筑物實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電系統(tǒng)一體化,光伏發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)電力既可供給本建筑物使用,也可儲(chǔ)存于蓄電池或外送入電網(wǎng)。在自然條件差,負(fù)載可由蓄電池供電;在自然條件差較好,通常會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)用電高峰,以往需采取拉閘限電措施,但此時(shí)也正是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電量最多的時(shí)候。建筑一體化太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)除可保證建筑物負(fù)載用電外,還可以向外電網(wǎng)供電,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的集成特性可以節(jié)約儲(chǔ)存電力的費(fèi)用,另外用電安全性能也得到提高,從而緩解夏季電力高峰需求壓力,從而徹底解決電量不夠的問題。 (3)增效規(guī)模,降低成本。建筑一體化太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)面板代替建筑屋頂或立面墻面,可以節(jié)約大量的建筑成本。另外,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)面板在建筑用電地點(diǎn)發(fā)電,避免傳輸和分電損失(5%~10%),降低了電力傳輸、分配投資和維修費(fèi)用。在建筑屋頂或立面結(jié)構(gòu)上安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備,用太陽能電池板代替部分建筑材料,可以促進(jìn)太陽能電池板工廠化規(guī)模生產(chǎn),從而能進(jìn)一步降低工程造價(jià),有利于太陽能發(fā)電系統(tǒng)光伏產(chǎn)品的推廣與應(yīng)用,市場(chǎng)潛力巨大。
三、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化設(shè)計(jì)原則
太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的設(shè)計(jì)原則要求,運(yùn)營系統(tǒng)既要保證建筑中光伏發(fā)電系統(tǒng)的長期運(yùn)行可靠,又要充分滿足用電設(shè)備的需要,使系統(tǒng)的配置實(shí)現(xiàn)合理、經(jīng)濟(jì)。工程建設(shè)與投產(chǎn)中使用盡量少的太陽能光伏系統(tǒng)組件,使太陽能光伏發(fā)電組件與建筑物有機(jī)合為一體,替代部分建筑材料,如屋面與立面墻體裝飾材料,達(dá)到建筑節(jié)能的效果。協(xié)調(diào)光伏系統(tǒng)與建筑成本之間的關(guān)系,在滿足正常需要,保證系統(tǒng)、建筑質(zhì)量的前提下盡可能的節(jié)約建筑與安裝成本投資,達(dá)到投入與產(chǎn)出最好的經(jīng)濟(jì)效益。
結(jié) 語:近年來,隨著美國、西班牙、德國等發(fā)達(dá)國家對(duì)本國光伏產(chǎn)業(yè)的政策優(yōu)惠及扶持,全球光伏發(fā)電應(yīng)用已進(jìn)入快速增長的階段。我國光伏產(chǎn)業(yè)近幾年來持續(xù)發(fā)展,但是同發(fā)達(dá)國家相比還是存在很大差距,光伏發(fā)電應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展較為緩慢,安裝量較少,隨著我國工業(yè)與信息化部2012年2月頒布的《太陽能光伏產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》,我國的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用及推廣將會(huì)有較大的發(fā)展。
隨著光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程和技術(shù)開發(fā)的發(fā)展,太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)與建筑一體化生態(tài)節(jié)能工程,其發(fā)展前景廣闊,市場(chǎng)潛力巨大,其效率、性價(jià)比隨著太陽能光伏技術(shù)日益發(fā)展將進(jìn)一步得到提高,也將極大地推動(dòng)中國太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)建筑一體化的快速發(fā)展。
2建筑施工機(jī)電一體化發(fā)展
建筑施工機(jī)械機(jī)電一體化是綜合應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、部件化技術(shù),計(jì)算機(jī)輔助整個(gè)工程項(xiàng)目施工的管理和規(guī)劃的機(jī)械化施工方法。經(jīng)過近些年科研機(jī)構(gòu)的不管研發(fā),目前建筑施工機(jī)電一體化技術(shù)得到快速發(fā)展。具體如下:
2.1半自動(dòng)化技術(shù)
半自動(dòng)化是建筑項(xiàng)目機(jī)械施工中的重要構(gòu)成部分。半自動(dòng)化施工機(jī)械按照其使用范圍,其劃分標(biāo)準(zhǔn)也是不同的。一般而言,施工機(jī)械可分為作業(yè)裝置自動(dòng)化、行走機(jī)構(gòu)自動(dòng)化、設(shè)備運(yùn)行速度自動(dòng)化等。為了能夠易于掌握機(jī)械自動(dòng)化操作技術(shù),一般對(duì)操作技術(shù)最高要求標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
2.2監(jiān)控技術(shù)
監(jiān)控技術(shù)是利用微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械自身和外界情況的控制。機(jī)械運(yùn)行的實(shí)際狀態(tài)顯示在液晶屏幕上,根據(jù)施工實(shí)際需求,通過發(fā)出聲音等方式使機(jī)械停止運(yùn)行。該種監(jiān)控裝置一般應(yīng)用在工程施工的推土機(jī)、挖掘機(jī)、起重機(jī)以及裝載機(jī)上。比如起重器上所安裝的力矩限制器的作用就是對(duì)起重器的起重狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。更為先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)比如安裝在盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)上的能夠測(cè)量機(jī)械自身所在位置及作業(yè)對(duì)象的裝置。在確定好目標(biāo)對(duì)象后,將相關(guān)的圖像信息輸送到機(jī)械控制系統(tǒng),通過操作控制系統(tǒng)完成施工。
2.3全自動(dòng)技術(shù)
建筑施工中應(yīng)用機(jī)電一體化中的全自動(dòng)化主要會(huì)涉及都機(jī)器人技術(shù)以及部件化技術(shù)等來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械的操作。就建筑施工全自動(dòng)化而言,并不是整個(gè)工程施工全部依靠機(jī)器人的功能去完成施工操作,而是要施工技術(shù)人員運(yùn)用相關(guān)的自動(dòng)化操作技能對(duì)機(jī)械人動(dòng)作程序進(jìn)行編程,使機(jī)械人按照編程好的程序去完成某個(gè)特定的動(dòng)作來完成施工。
2.4遙控技術(shù)
建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境比較復(fù)雜,不可預(yù)知的突況比較多,施工人員人身安全得到不保證。為此,建筑領(lǐng)域引入遙控技術(shù)來完成某種高危險(xiǎn)的施工。比如,高溫、地下施工以及可能會(huì)發(fā)生泥石流或者塌方等地段施工,可采用遙控技術(shù)來操作機(jī)械來完成施工,這樣施工技術(shù)人員可在安全區(qū)域操縱機(jī)械代替人工施工,可有效地降低施工人員安全事故的發(fā)生。
3機(jī)電一體化技術(shù)在建筑工程中的具體應(yīng)用
3.1機(jī)電一體化技術(shù)在混凝土機(jī)械中的應(yīng)用
當(dāng)前,一些大型攪拌站開始使用屏幕顯示計(jì)量裝置和測(cè)力傳感器來控制混凝土的攪拌。使得混凝土機(jī)械計(jì)量方式從機(jī)械計(jì)量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮佑?jì)量??刂品绞揭矎膫鹘y(tǒng)的監(jiān)視儀表和指示燈等轉(zhuǎn)變?yōu)橛糜?jì)算機(jī)輔助軟件控制。使用計(jì)算機(jī)可將多種類型的混凝土配合參數(shù)存儲(chǔ),根據(jù)建筑工程混凝土需求標(biāo)準(zhǔn),只需要將配合比參數(shù)輸入到計(jì)算機(jī)就能實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土的拌合??捎行П苊庖蚧炷涟韬先藛T操作失誤,比如混凝土的配合比出現(xiàn)錯(cuò)誤,造成混凝土質(zhì)量下降問題。
3.2機(jī)電一體化技術(shù)在起重機(jī)械中的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高,推動(dòng)了起重機(jī)械的操作系統(tǒng)向智能化方向轉(zhuǎn)變。當(dāng)前,智能起重機(jī)配備有紅外線、微電腦及超聲波傳感器??煽焖俚靥綔y(cè)到施工現(xiàn)場(chǎng)是否存在有影響施工的障礙物。比如,移動(dòng)式起重機(jī)就是采用電子控制變速系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置。自動(dòng)檢測(cè)外伸液壓支腿的伸出寬度,從而有效地防止混凝土漿傾倒,避免了材料浪費(fèi)。目前,在建筑領(lǐng)域應(yīng)用比較廣泛的各類起重機(jī)都裝有電力矩限制器。通過調(diào)控電力矩限制器實(shí)時(shí)控制起吊重量。當(dāng)?shù)醣酆铣闪剡_(dá)到或超過額定值時(shí),該裝置就會(huì)發(fā)揮報(bào)警信號(hào),并將信號(hào)輸送給起重機(jī)的中心控制系統(tǒng),對(duì)起重機(jī)的動(dòng)作做出相應(yīng)的調(diào)整。此外,對(duì)于那些使用多臺(tái)塔吊同時(shí)施工的工程項(xiàng)目,一般都會(huì)在每臺(tái)塔吊上安裝吊臂防碰撞裝置,一旦發(fā)生碰撞危險(xiǎn)防碰撞裝置就會(huì)立即發(fā)出報(bào)警,并自動(dòng)使塔吊的升降裝置做出減速反應(yīng)。這樣可有效地避免因塔吊吊臂發(fā)生碰撞,使裝載的施工材料和機(jī)具掉落到地面造成傷人事故。
中國的教育隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也在不斷地深化和改革,從過去的一張講臺(tái)、一塊黑板、一支粉筆到現(xiàn)在的多媒體教學(xué)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)、理實(shí)一體化教學(xué)等,把過去的傳統(tǒng)課堂教學(xué)深化為現(xiàn)在的邊實(shí)踐邊理論的理實(shí)一體化課堂教學(xué),使現(xiàn)在的學(xué)生快速地掌握專業(yè)技能與理論知識(shí)。在深化課程改革的同時(shí),由于各種條件的制約,高校理實(shí)一體化課程教學(xué)變革不徹底,達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)。
1.建筑裝飾施工技術(shù)現(xiàn)狀
目前各高校土建類專業(yè)都有開設(shè)這門課程,這些年建筑裝飾施工技術(shù)由課堂教學(xué)向理實(shí)一體化課程教學(xué)轉(zhuǎn)變,根據(jù)課程建設(shè)、課程教學(xué)大綱,保證該課程教學(xué)的順利完成,基本達(dá)到對(duì)學(xué)生的訓(xùn)練目的。但由于多方面原因,建筑裝飾施工技術(shù)在理實(shí)一體化教學(xué)過程中并不令人滿意。主要表現(xiàn)在:
(1)課程建設(shè)因素。課程建設(shè)直接體現(xiàn)學(xué)校的教學(xué)水平,并直接影響人才培養(yǎng)質(zhì)量。建筑裝飾施工技術(shù)課程建設(shè)必須從長遠(yuǎn)角度對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)實(shí)施、教具環(huán)境等做出詳細(xì)規(guī)劃。例如,建筑裝飾施工技術(shù)教學(xué)在進(jìn)行陶瓷地面施工技術(shù)實(shí)習(xí)的時(shí)候,是否真的使用水泥這個(gè)問題值得斟酌,實(shí)習(xí)中真刀真槍地做會(huì)造成大量的耗材浪費(fèi)與不可再使用,在一些施工實(shí)習(xí)中有更多類似問題。所以課程建設(shè)是基礎(chǔ)因素。
(2)教師因素。高校招生規(guī)模擴(kuò)大,師資短缺,很多青年教師從高校畢業(yè)沒有一線企業(yè)工作經(jīng)驗(yàn),缺乏工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐鍛煉,指導(dǎo)裝飾施工技術(shù)實(shí)習(xí)能力不足,質(zhì)量不高,這是不容回避的事實(shí)。因此在選題、指導(dǎo)、質(zhì)量控制環(huán)節(jié)上,教師因素對(duì)裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)影響很大。
(3)實(shí)習(xí)場(chǎng)地因素。高校建有實(shí)驗(yàn)室、實(shí)訓(xùn)室等多種實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的場(chǎng)地。不同層次高校建設(shè)的力度也不一樣。高校雖然制訂了實(shí)訓(xùn)管理制度與管理?xiàng)l例,但是實(shí)訓(xùn)管理工作上仍然存在漏洞。因此實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地建設(shè)與管理是很重要的因素。
2.建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)方法
建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)離不開學(xué)生的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性,因此通過進(jìn)一步改進(jìn)教學(xué)方法,為學(xué)生創(chuàng)造自由發(fā)展的環(huán)境和氛圍,就成為了創(chuàng)新和高質(zhì)量地完成建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)的重要措施。
(1)建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。針對(duì)建筑裝飾施工技術(shù)課程理實(shí)一體化教學(xué)建立標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)大綱,將課程內(nèi)容分解為地面施工實(shí)習(xí)、墻面施工實(shí)習(xí)等模塊單元,建立標(biāo)準(zhǔn)的模塊的教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、考核方式等。通過標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)促進(jìn)了學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中的規(guī)范化、模塊化,并提高其實(shí)習(xí)的積極性,也促進(jìn)了教師教學(xué)業(yè)務(wù)能力的提高。
(2)建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)的工學(xué)結(jié)合。建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)可以選擇實(shí)際裝飾工程項(xiàng)目教學(xué),使其符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo),又具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和培養(yǎng)動(dòng)手能力的雙重職能。通過鼓勵(lì)教師以應(yīng)用工程項(xiàng)目為課題,使得理實(shí)一體化教學(xué)能夠真做,這樣不僅能讓學(xué)生增強(qiáng)責(zé)任感,還能使教師在學(xué)生的參與下較好地完成教學(xué)目標(biāo),調(diào)動(dòng)教師的工作積極性,更好地促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。
(3)完善建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)檢查。建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)檢查制度中檢查分為前、中、后三期。前期檢查教師教案、上課內(nèi)容、實(shí)習(xí)過程等,檢查教師準(zhǔn)備情況。中期階段對(duì)實(shí)習(xí)的學(xué)生進(jìn)行前一段實(shí)習(xí)過程的知識(shí)點(diǎn)的考核,檢查所學(xué)知識(shí)的掌握情況。后期對(duì)建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)進(jìn)行綜合檢查,檢查是否有序、規(guī)范。通過檢查,對(duì)保證教學(xué)質(zhì)量起到了很好的促進(jìn)作用。
3.強(qiáng)化建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)管理
(1)強(qiáng)化建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)制度。各高校根據(jù)自身專業(yè)教育的特點(diǎn)結(jié)合適合各自發(fā)展的教學(xué)規(guī)章制度,對(duì)建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)管理?xiàng)l例進(jìn)行完善。其中對(duì)建筑裝飾施工技術(shù)理實(shí)一體化教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、成果、考核等主要內(nèi)容要提出明確而具體的規(guī)定,使之更符合當(dāng)前教學(xué)的要求。
1 課程定位分析
建筑電氣工程技術(shù)專業(yè)主要培養(yǎng)能從事電氣設(shè)備、智能化設(shè)備的安裝施工、運(yùn)行與維護(hù)、質(zhì)量檢驗(yàn)及工程管理工作,具備良好職業(yè)道德和創(chuàng)新意識(shí)的復(fù)合型高素質(zhì)技能型人才?!督ㄖ姎饪刂萍夹g(shù)》是該專業(yè)的核心課程,培養(yǎng)工程識(shí)圖的能力、動(dòng)力設(shè)備安裝能力,并為電氣安裝工程施工質(zhì)量控制、安全控制、工程施工圖預(yù)算、現(xiàn)場(chǎng)管理與資料歸檔等崗位能力提供專業(yè)基礎(chǔ)能力,在課程體系中處于承上啟下的作用。在課程內(nèi)容、設(shè)計(jì)課程結(jié)構(gòu)、建設(shè)課程資源、實(shí)施課程教學(xué)、開展課程評(píng)價(jià)、修正課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)和內(nèi)容[1]等方面進(jìn)行教學(xué)改革可以有效促進(jìn)該課程的提升。
2 教學(xué)改革內(nèi)容
2.1 教學(xué)內(nèi)容項(xiàng)目化
教學(xué)內(nèi)容上以崗位能力要求為依據(jù),確定課程內(nèi)容總體劃分為電氣元件的選擇、控制電路圖的識(shí)讀和設(shè)計(jì)、電氣控制系統(tǒng)安裝和調(diào)試,綜合考慮學(xué)生操作能力、分析能力、溝通能力等職業(yè)能力的培養(yǎng),確定了五個(gè)教學(xué)項(xiàng)目作為課程結(jié)構(gòu)框架,每個(gè)項(xiàng)目知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)融入任務(wù)中,驅(qū)動(dòng)教學(xué)過程。項(xiàng)目內(nèi)容由基礎(chǔ)到綜合、由局部到整體,項(xiàng)目之間相輔相成具備連貫性。項(xiàng)目一(小車自動(dòng)往返控制),在“單向運(yùn)行控制”、“雙向運(yùn)行控制”、“順序控制”、“多地控制”等任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下,把電氣元件基本知識(shí)的掌握、基本識(shí)圖方法的掌握以及典型電路控制的分析融入教學(xué)內(nèi)容,在完成多個(gè)任務(wù)的過程中,習(xí)得安裝、調(diào)試能力;項(xiàng)目二(皮帶傳輸機(jī)控制),以兩臺(tái)傳輸機(jī)控制的分析為“教”,以三臺(tái)傳輸機(jī)控制為“學(xué)”,鞏固項(xiàng)目1的識(shí)圖能力,建立設(shè)計(jì)思路。項(xiàng)目三(三相交流異步電動(dòng)機(jī)的典型控制),以典型控制電路的分析、實(shí)訓(xùn)操作為主要任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生分析、安裝、調(diào)試綜合能力,提高操作技能。項(xiàng)目四(水塔水位自動(dòng)控制),該項(xiàng)目為綜合設(shè)計(jì),從元件選擇到設(shè)備選型,從資料準(zhǔn)備到安裝調(diào)試,形成項(xiàng)目方案書,通過該項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)習(xí)方法能力、溝通能力。項(xiàng)目五(樓宇控制典型案例分析),拓展知識(shí)領(lǐng)域、介紹新技術(shù)為主要內(nèi)容,提升學(xué)生對(duì)電氣控制應(yīng)用的理解,開闊對(duì)職業(yè)前景認(rèn)識(shí)。
2.2 教學(xué)過程一體化
教學(xué)實(shí)施過程中,一方面淡化復(fù)雜理論、提升基礎(chǔ)理論,并將維修電工中級(jí)基本理論與崗位能力知識(shí)結(jié)合,與生產(chǎn)實(shí)踐緊密聯(lián)系;二是綜合性發(fā)展要求,學(xué)生能運(yùn)用電工技術(shù)、電機(jī)拖動(dòng)、電氣控制等知識(shí)解決相關(guān)實(shí)際問題和任務(wù);第三個(gè)方面是把課堂放到實(shí)訓(xùn)室,教師簡單講授完教學(xué)項(xiàng)目或任務(wù)基本理論知識(shí)點(diǎn)后,學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試。教學(xué)組織思路為:項(xiàng)目描述任務(wù)布置知識(shí)鏈接技能訓(xùn)練項(xiàng)目考核拓展知識(shí)等環(huán)節(jié),一定程度地實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)[2]。
2.3 教學(xué)方法多樣化
教學(xué)方法是課堂教學(xué)重點(diǎn)之一,不同教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)方法合理選擇的因素。作者在承擔(dān)的《建筑電氣控制技術(shù)》課程教學(xué)中采用項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)法貫穿,根據(jù)項(xiàng)目中任務(wù)的不同,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法、實(shí)物法、演示法、討論法等。在元件認(rèn)識(shí)環(huán)節(jié)采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法和實(shí)物法,在實(shí)訓(xùn)室邊介紹、邊拆裝;典型電路控制分析中,分組領(lǐng)取任務(wù)并討論,各組以匯報(bào)分析成果的方式分別展示討論結(jié)果;電路安裝和調(diào)試環(huán)節(jié),由教師布置任務(wù)后,先演示,后巡視,再演示,對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行糾正,其中穿插問題教學(xué)法,對(duì)不同組的認(rèn)知和實(shí)操狀況,分別提出不同的問題,引導(dǎo)學(xué)生積極思考解決安裝和調(diào)試問題。另外,案例法在教學(xué)中的采用,使學(xué)生通過案例的分析,對(duì)電氣控制項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)、思路、方法有了真實(shí)的認(rèn)識(shí),提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。典型建筑電氣控制系統(tǒng)有“空調(diào)與制冷系統(tǒng)的電氣控制”,“水泵和鍋爐設(shè)備的電氣控制”,“電梯的電氣控制”,這部分教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性強(qiáng),適合采用討論法和現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法,并利用多媒體系統(tǒng)展示無法參觀到的環(huán)節(jié)、集中展示多幅控制電路圖片輔助課堂講授。
2.4 教學(xué)手段信息化
《建筑電氣控制技術(shù)》課程進(jìn)行了一年的資源庫建設(shè),在原有的精品課建設(shè)基礎(chǔ)上,整理原有的多媒體課件,一半以上的課程配套多媒體課件,微課視頻22個(gè),解決技能操作要點(diǎn)、設(shè)備安裝技能、電路分析過程等問題。教學(xué)信息化使學(xué)生習(xí)得知識(shí)、技能的長度和寬度在時(shí)空上得到了無限延伸,但教育的最終目標(biāo)是“人”的培養(yǎng),僅有技術(shù)手段遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,合理使用,并提高教師信息化應(yīng)用水平是豐富教學(xué)形式、提升教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵問題。
2.5 教學(xué)過程細(xì)致化
教學(xué)過程是以人為主體的,師生之間和諧關(guān)系、情感認(rèn)同、學(xué)情差異等問題處理得當(dāng)對(duì)教學(xué)質(zhì)量提高具有重要的促進(jìn)作用。首先注重認(rèn)同感的建立,學(xué)生對(duì)教師的認(rèn)同感會(huì)促進(jìn)學(xué)生對(duì)教師所教的內(nèi)容興趣程度,主動(dòng)把教學(xué)內(nèi)容變?yōu)樽约旱男枰?,?nèi)化認(rèn)知結(jié)構(gòu)。其次和諧關(guān)系是建立在教師自身良好的師德基礎(chǔ)上的,教師自己文明禮貌、不居高臨下,積極評(píng)價(jià)和鼓勵(lì)學(xué)生,對(duì)于取得的進(jìn)步要及時(shí)給予肯定,幫助學(xué)生建立有力的自信心;課外了解學(xué)生興趣愛好并經(jīng)常參加學(xué)生活動(dòng)。
3 教學(xué)實(shí)踐改進(jìn)策略
3.1 教材編寫與教學(xué)過程匹配
教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的必要工具,也是教師授課的重要依據(jù)?!敖虒W(xué)做”一體化教學(xué)離不開與之相匹配的教材。一體化教材應(yīng)該具有對(duì)理論知識(shí)、實(shí)訓(xùn)技能綜合性的參考和指導(dǎo)作用,應(yīng)具備科學(xué)性、實(shí)用性、先進(jìn)性??茖W(xué)性,是指教材要符合項(xiàng)目實(shí)踐到知識(shí)要點(diǎn),以及轉(zhuǎn)化為技能的認(rèn)知規(guī)律。實(shí)用性,是指教材要結(jié)合實(shí)際,以生產(chǎn)過程、實(shí)際規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)。先進(jìn)性,是指內(nèi)容除基本理論外,可以結(jié)合信息化手段,及時(shí)更新新技術(shù)和新應(yīng)用。教材?熱菀?找準(zhǔn)每個(gè)任務(wù)的支撐知識(shí)和技能點(diǎn)、拓展知識(shí)及技能,也要準(zhǔn)確定位難點(diǎn)和重點(diǎn),操作方法與步驟要規(guī)范清晰,并能體現(xiàn)符合實(shí)際生產(chǎn)的操作要點(diǎn)和關(guān)鍵。
3.2 實(shí)訓(xùn)條件與教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)一
學(xué)院實(shí)訓(xùn)設(shè)備存在使用頻繁、占地大、設(shè)備陳舊、利用率不高等問題,需要對(duì)原有部分實(shí)訓(xùn)進(jìn)行改造更新。要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容中必備和拓展技能的實(shí)際需要,并協(xié)調(diào)好相近專業(yè)的實(shí)訓(xùn)室功能,整合現(xiàn)有可利用資源,規(guī)劃好每一個(gè)實(shí)訓(xùn)室承擔(dān)的任務(wù),綜合考慮經(jīng)費(fèi)預(yù)算、人員、場(chǎng)地以及可改建性,保證最大程度地發(fā)揮實(shí)訓(xùn)室資源。但是要注意一體化教學(xué)不能以實(shí)訓(xùn)定教學(xué),而應(yīng)該以教學(xué)定實(shí)訓(xùn)。充分考慮項(xiàng)目教學(xué)的真實(shí)性,盡可能地以真實(shí)職業(yè)場(chǎng)景做實(shí)訓(xùn)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)不了的以最大程度模擬項(xiàng)目。
3.3 深化校企共建機(jī)制
針對(duì)簡單實(shí)訓(xùn)室只能培養(yǎng)學(xué)生初級(jí)動(dòng)手能力的不足,校企聯(lián)合共建實(shí)訓(xùn)可以有效彌補(bǔ)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容不全不深入的問題[3]。采取由企業(yè)提供部分實(shí)訓(xùn)設(shè)備,學(xué)校提供實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地、購買部分實(shí)訓(xùn)設(shè)備的策略,同時(shí)企業(yè)定期維護(hù)更新設(shè)備,培訓(xùn)校內(nèi)外人員,學(xué)校進(jìn)行日常管理,企業(yè)提供管理經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持,部分綜合應(yīng)用實(shí)訓(xùn)及科研使用設(shè)備由企業(yè)管理,學(xué)校協(xié)助其正常運(yùn)行即可。
3.4 加強(qiáng)師資隊(duì)伍培養(yǎng)力度
【關(guān)鍵詞】住宅;太陽能利用;一體化
1.太陽能光伏與建筑適配性的設(shè)計(jì)原則
建筑是一個(gè)綜合性高、復(fù)雜的系統(tǒng),也是一個(gè)完整的統(tǒng)一體,如果將太陽能光伏發(fā)電技術(shù)與建筑相融合,同時(shí)還要保持建筑的文化特征,就必須考慮技術(shù)和美學(xué)兩方面因素,只有太陽能光伏技術(shù)與建筑設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合,才稱得上“太陽能光伏與建筑一體化”。長春海外學(xué)人創(chuàng)業(yè)園住宅與太陽能光伏系統(tǒng)的結(jié)合,其總體規(guī)劃設(shè)計(jì)必須結(jié)合長春當(dāng)?shù)氐乩砦恢谩夂蛱卣骱吞柲苜Y源情況,同時(shí)也要確定建筑的布局、朝向、朝向、間距、群體組合方式和基地整體的空間環(huán)境,并滿足太陽能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)安裝的技術(shù)要求。
在長春海外學(xué)人創(chuàng)業(yè)園住宅中,太陽能光伏與建筑一體化應(yīng)用是在建筑屋面安裝太陽能電池板,應(yīng)用太陽能發(fā)電,依靠建筑提供電力,兼顧節(jié)能降耗。太陽能光伏與建筑一體化有兩個(gè)顯著的特點(diǎn):其一,統(tǒng)一性是指新建建筑的太陽能光伏系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)要與建筑同步設(shè)計(jì)、同步施工、統(tǒng)一規(guī)劃和同時(shí)安裝,同建筑、技術(shù)、美學(xué)融為一體,提高建筑物的整體美觀性;其二,替代性是指太陽能光伏組件及其技術(shù)的不斷更新,使其可以代替屋頂瓦片,還能夠保證建筑材料的隔熱、保溫和通風(fēng)等功能。
由于城市中可以利用的空間少,而太陽能電池板與建筑屋面的結(jié)合不僅不占用地面空間,還可以節(jié)省城市土地,因此太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中應(yīng)用廣泛??梢姡柲芄夥鼞?yīng)用技術(shù)作為一種新型的技術(shù),在建筑學(xué)已經(jīng)成為一種新的可行性選擇。太陽能光伏與建筑的一體化集成設(shè)計(jì)作為BIPV的一種高級(jí)形式,對(duì)太陽能電池板要求很高,強(qiáng)調(diào)在保證發(fā)電量的前提條件下,并且要最大化的保持建筑外觀的和諧統(tǒng)一以及功能的要求。
太陽能與建筑一體化應(yīng)遵循以下四種原則:
功能性原則:應(yīng)包含太陽能光伏系統(tǒng)本身的功能和建筑本身的設(shè)計(jì)技術(shù),不僅要保證建筑表皮美學(xué)的形式,還要保證建筑自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性以及具體實(shí)施起來和操作起來的可行性。
美觀性原則:作為一名建筑師,從建筑的美觀性角度來講,太陽能電池板需要經(jīng)過前期與建筑有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì),才不會(huì)成為建筑上累贅的附屬物,才不會(huì)破壞建筑的立面造型,分體式的熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合程度較好,可以將太陽能電池板看作建筑表面的構(gòu)件,事先將水箱、輔助加熱器等放置在住宅悶頂內(nèi),融入到建筑中。
適宜性原則:進(jìn)行熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計(jì)時(shí)需要正確選擇與該建筑適配的熱水供應(yīng)系統(tǒng),要綜合占用空間、與建筑的結(jié)合性,筆者為此坡屋頂建筑選擇了集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng),集中式只需整體安裝統(tǒng)一的太陽能電池板和儲(chǔ)熱水箱,維修管理由相關(guān)技術(shù)人員和物業(yè)部門實(shí)行,采用分戶計(jì)量的熱水方式,使住戶購買、安裝、維修維護(hù)方便、降低運(yùn)行費(fèi)用和熱水成本,同時(shí)經(jīng)濟(jì)上也得到了實(shí)惠,因此,在技術(shù)上我們應(yīng)該根據(jù)適宜性的原則,綜合長春地理位置,綜合小區(qū)現(xiàn)狀,選擇適宜嚴(yán)寒地區(qū)居住建筑的技術(shù)。
安全性原則:太陽能發(fā)電板在屋面的安裝布置應(yīng)與建筑中有一定剛度的實(shí)體結(jié)構(gòu)連接緊靠牢固,還需考慮自身重量給屋面帶來的荷載,保證屋面的防水保溫等性能,維修保養(yǎng)人員的安全保障,要設(shè)計(jì)必要的人身保護(hù)措施,將技術(shù)人員作業(yè)時(shí)將遇到的各種困難和隱患降到最低。
2.與建筑適配性的太陽能熱水系統(tǒng)
針對(duì)本次試點(diǎn)工程中住宅熱水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì),選擇一種合理的熱水供應(yīng)方式,對(duì)整個(gè)住宅系統(tǒng)規(guī)劃作用重大。建筑師既要考慮住宅有好的審美性,合理定位太能電池板的選擇類型與具體規(guī)格,還要綜合考慮建筑群體間的日照、環(huán)境、氣候及能源等各方面對(duì)屋面太陽能系統(tǒng)的影響因素,最終選擇一種最適合本次試點(diǎn)工程屋面應(yīng)用的太陽能熱水供應(yīng)系統(tǒng):
分戶式太陽能熱水系統(tǒng)是非常常見的一種熱水供應(yīng)形式,各家各戶系統(tǒng)獨(dú)立,太陽能電池板和儲(chǔ)熱水箱安放位置靈活,使用方便,沒有流量分配和管理控制的問題,根據(jù)實(shí)際情況自行加熱,費(fèi)用單獨(dú)核算,但太陽能電池板的利用率低,各戶使用不平衡,造價(jià)較高,適用于聯(lián)排別墅、聯(lián)排屋。
(1)集中式太陽能熱水系統(tǒng):利用率高,熱水資源大家共享。系統(tǒng)通過屋頂太陽能電池板集電,儲(chǔ)存在電箱,用于給水加熱,水溫一旦達(dá)到預(yù)設(shè)值,會(huì)被送進(jìn)保溫水箱儲(chǔ)存,方便業(yè)主使用,實(shí)現(xiàn)全天供水的需求。集中式的太陽能熱水系統(tǒng)集成化程度高,管路簡單,初期投資較少,集成化程度高,集熱資源共享,系統(tǒng)統(tǒng)一管理,省去自行維護(hù)的不便,但是分戶計(jì)量總體費(fèi)用、物業(yè)管理難度大,集中式出現(xiàn)系統(tǒng)故障,不及時(shí)維修,用戶的熱水將得不到保障,且管路系統(tǒng)支管過長,使用時(shí)需放掉很多冷水,造成水資源過度浪費(fèi),適用于酒店、醫(yī)院、學(xué)校等民用建筑。
(2)集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng):由太陽能電池板在屋頂集電,設(shè)備集中安放,空間浪費(fèi)少,費(fèi)用單獨(dú)核算,計(jì)費(fèi)簡單,管理方便,但各戶之間熱損失大,資源不能互補(bǔ),適用于高層住戶。
太陽能光伏熱水系統(tǒng)主要由太陽能電池板和蓄熱水箱構(gòu)成,視具體情況配以水泵驅(qū)動(dòng)。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中最重要的是光伏電池,研究表明,光伏電池在運(yùn)行過程中,有約80%的入射太陽能被反射或被電池板直接吸收,約20%的入射太陽能被轉(zhuǎn)化成電能。
3.集中――分戶式太陽能熱水系統(tǒng)與建筑適配性結(jié)合方式的應(yīng)用
集中――分戶式的熱水供應(yīng)系統(tǒng)具體為集中集電,分戶供水的系統(tǒng),在多層住宅中應(yīng)用較多,其太陽能電池板主要布置在屋面、陽臺(tái)及南面墻等位置。集中――分戶式熱水供應(yīng)系統(tǒng)是不需要集熱水箱和輔助能源的,只需要在各用戶悶頂處安裝各自水箱和電表即可。
多晶硅太陽能電池比單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率稍低,約為20.4%,由于其材料制造簡便,節(jié)約能耗,生產(chǎn)成本較低,多晶硅太陽能電池近年來發(fā)展很快,其目前在太陽能光伏市場(chǎng)的占有率是最高的。
儲(chǔ)熱水箱的容積按每家用戶的平均日用水量的1~1.5倍來設(shè)計(jì),這樣既可以滿足用戶的日常用水需求,又有一定量的熱水儲(chǔ)備,儲(chǔ)熱水箱一般放置于住宅悶頂、陽臺(tái)、廚房或衛(wèi)生間等處,不需要專門的設(shè)備間和儲(chǔ)藏室,只需要留足夠的空間安裝、維修、更換,同時(shí)還需考慮建筑的承載力,同時(shí)做好與建筑結(jié)合處的保溫、防水和排水等措施。
住宅內(nèi)熱水管線的布置要求盡可能簡短,簡短的管線布置能夠盡可能降低成本、減少熱量散失,同時(shí)需要考慮安全隱蔽、便于安裝施工和維護(hù)維修等要求。其他附件包括計(jì)量器、電表、水泵等附件安裝時(shí)要考慮冷熱水的計(jì)量器、住戶電表位置安裝的合理醒目,統(tǒng)一布置,便于物業(yè)管理者查看;水泵的位置設(shè)計(jì)也需要足夠的隱蔽同時(shí)預(yù)留足夠的安裝、維修和更換的空間。
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