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平板太阳能建筑屋顶一体化设计与应用 摘要：本文介绍了一项1000平方米“平板太阳能建筑屋顶一体化”热利用节能工程。作为典型太阳能建筑一体化热利用工程，它利用“整体背板”式平板太阳能集热器与建筑顶层钢结构形成的封闭式屋顶，并涉及到太阳能循环管路、集热换热方式、辅助能源方式、运行安全防护、维护维修等一系列方案措施的确定。通过工程的实施，积累了许多宝贵的经验；为同行业或者类似工程实施“太阳能建筑一体化”节能减排提供参考依据。具有典型的样板和示范作用。 关键词：平板太阳能屋顶 太阳能建筑一体化 《图一》现场图片 一、概述：宜昌位于湖北省西南部；东经110°15′，北纬29°56′”，安装跑步机、划船机、健腹器、拉力器等健身器材。并计划将附加层屋顶用太阳能集热器替代。要求太阳能集热器作为屋顶建筑构件；要满足作为屋顶的建筑功能。同时为建筑提供生活用热水。 二、屋顶设计：以平板太阳能集热器作为屋顶部件；主要考虑功能、结构、外观艺术三个方面。 1、屋顶形状与排水： 基于建筑附加层高度以及室内空间高度等因素，设计采用平屋顶；如《图二》所示；屋顶分为前后两个部分，大致成“人字“形布置；中部留有采光顶。集热板屋顶周边连接泄水槽。 另一个方面，按照建筑原始设计，该太阳能屋顶具有“架空屋顶”特征。 《图二》建筑屋顶大样图 2、屋顶功能： 作为屋顶首先是要抵御风、霜、雨、雪的侵蚀；应防止雨水渗漏是屋顶的基本功能。其次，屋顶应具有良好的保温隔热性能。国标GB50345-2004《屋面工程技术规范》根据建筑物的性质、重要程度、使用功能及防水耐久年限等，将屋面分为四个等级。该项目结合太阳能集热器的设计使用寿命为15年，定为Ⅲ级屋顶。 3、玻璃屋面： 众所周知，现代化建筑中，玻璃材料可以局部形成“透光屋顶”。平板集热器的上层面板，均采用钢化玻璃，具备屋面材料的特性要求；能够抵御风、霜、雨、雪的侵蚀。 该项目中，选择由安徽伯恩太阳能科技有限公司生产的“伯恩牌”整体背板嵌入式2平方米平板集热器作为一个屋顶平面单元；屋面总体布局上，由相同的若干个平面单元，在钢结构的支撑下；组成此项目的平面屋顶。为便于排水，坡度为3%—5%。北高南低。 《图三》平板太阳能集热器结构图 《图四》常见玻璃透光屋面 与透光屋顶不同的是，采用平板集热器作为屋顶平面单元，不再是“透光屋顶”。而成为“吸光屋顶”。它是基于外层玻璃、内层金属吸收层、介质循环管、岩棉层、聚氨酯隔热保温层、整体铝基材金属背板等部件，有序组合而构成的一个“吸光屋顶平面单元”。 承载方面，基于平板太阳能本身的结构，其单位面积的承载能力要大于透光屋顶。并可以作为上人屋面。 同时，基于平板集热器背板的作用，当钢化玻璃发生自曝时，碎片也不会脱落到室内。 4、屋面支撑： 按照《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003相关规定。《图四》中可见，透光玻璃面板采用四边金属框支撑；可采用明框、半隐框和隐框方式。 该项目中，涉及到集热器循环管路的连接方式，以及布置方式等问题；采用半隐框金属钢构支撑方式。如下《图五》所示。钢构支架的外漏部分与排水方向一致。钢构材料为Ⅰ型钢、C型管、L型钢、Z型钢组合而成。主钢架采用剪切型叠层橡胶支座。钢架之间采用长圆型螺栓孔连接。 图中还可以看出，一块平板集热器屋顶单元，嵌入在一个金属框架内。平板集热器的外檐边与金属边框水平缝对接。便于防漏处理。 《图五》半隐框金属钢构支撑方式图 5、密封防漏： 按照《玻璃幕墙工程技术规范》。面板与隐框水平缝部分，采用10mm双面胶条密封，面板压实后，再采用硅酮胶嵌缝，嵌缝粘接宽度为15mm。 面板之间的明框板缝宽度为15mm,板缝采用硅酮建筑密封胶嵌缝，嵌缝厚度为8mm，并成弧形。 6、爪件固定： 集热器屋面板与钢构之间采用压板固定，由于集热器外边缘的特殊形状；设计了多种形状的压板连接件。《图六》中有心压板、槽边压板、角压板等多种形式。压板采用螺栓与钢构锚固，边缝有一定的位移量。压板在硅酮胶嵌缝后在指定位置压入。然后锚固。 《图六》屋面板爪件图 7、屋顶其它项： 透光：由于屋顶面积较大，需要在局部透光以保持室内光亮度。如《图二》所示，在屋顶中偏北部留有采光屋顶，选取有机玻璃作为透光面板。 防雷：屋顶钢结构全部连接导通，并与主体结构防雷体系连接