太阳能供热系统的三维系统图作图方法与探讨

摘要：图纸是指导项目管理人员和现场施工人员进行工作的依据。由于太阳能热利用项目的设计人员来自于不同的专业学科，专业技能参差不齐，行业相关的图纸设计标准尚不完善，平面图表达形式单一，造成太阳能热水项目施工图质量低下，给现场施工带来了一定的困难。本文总结多年太阳能热水系统施工图的设计经验，结合轴侧图的画法，应用一种新的三维空间系统图，对轴侧图进行一定的简化，作为一种辅助设计，将太阳能供热系统设备布置情况表达的更直观、易懂。 　　0前言 　　随着城市建筑迅猛发展，民用建筑物的功能与越来越复杂、多样，使太阳能热水系统设计和施工上的难度也不断加大。在一些简单的太阳能热水系统中，太阳能供热设备平面图，能够将太阳能供热设备数量和安装位置很详细地表现出来，如太阳能集热板、水箱、热泵、换热器、水泵、电控箱等设备，各种管道的走向及对应的管径大小等。但是一些复杂的工程项目，平面图或者节点图很难将太阳能热水系统准确地表达出来，从事太阳能热水系统的设计者应该考虑出一种新的制图方法，作为辅助设计，而使用三维空间作图方法将使太阳能供热设备布置情况表达的更直观、易懂。 　　1系统图的优点 　　如今的3D电影如此盛行，在很大程度上是因为它呈现出的三维空间画面，给观众带来的视觉效果远远比二维平面效果好。在工程制图上，轴侧图可以反映物体的实形，接近人们的视觉习惯，形象、逼真，富有立体感。在太阳能热水系统设计中，绘制太阳能供热设备轴侧图，能达到美观、易懂的目的。但用传统的轴侧图绘制方法来绘制太阳能热水系统图，会存在一定困难,所以在轴侧图的基础上考虑系统图新型画法，效果会更好。系统图借鉴美、英、日等国较简练的绘图方法,在大部分工程设计中用特定的展开图画法取代传统的轴侧图画法，如图1所示。 图1太阳能三维空间系统图（局部） 　　综合表述三维空间系统图画法的理由和意义,有以下几点: 　　1.表达清晰直观：克服轴侧图由于系统庞大复杂，不同层次的管线相互重叠,造成图面显得凌乱的缺点，使阅图者易于理清各管线之间的相互关系。 　　2.比例灵活控制：一些大型复杂工程的系统轴侧图，无法在一张图上完成，而系统图可以不按比例绘制实现这一目的。 　　3.易于读懂系统原理：充分迎合容易读懂系统原理这一要求。 　　4.指导施工：随着施工队伍技术人员的素质(学历及技术水平)的提高,使得图面简化的新型系统图，取代轴侧图作为施工依据成为可能。 　　5.走向国际：建筑工程设计中同国际上的交往与合作日益频繁,这促使新型系统图取代轴侧图,以有利于与国际接轨。 　　6.省时省力：新型系统图的绘制可节约设计者大量工时,提高功效。 　　7.易于进行技术交底：三维空间画面的系统图，直观、易懂，便于进行技术探讨、技术交底、减少工作误差。 　　8.便于计划材料：通过三维空间画面的系统图，工程材料反映直观，便于对材料进行计划。 　　2轴侧图与系统图 　　如何将系统图运用到太阳能热水系统设计中呢？前面提到，系统图是在轴侧图画法的基础上，对其进行一定简化，通过三维空间画面来表现。轴侧图分为很多种，根据投射线方向和轴侧投影面的位置不同可分为两大类：正轴侧图和斜轴侧图，其中斜轴侧图又可以分为斜等轴侧图、斜二轴侧图、斜三轴侧图，在工程中应用最多是斜二轴侧投影图，将轴侧投影面P平行于形体的某个坐标面，当投射光线方向倾斜于轴测投影面时，可得斜二轴侧图，当投影面平行于XOZ坐标面时，可得正面斜二轴侧图，它主要用于绘制需要表达正面实形和具有多层次正平圆的形件。 　　太阳能热水系统应用的设备（如太阳能集热器、水箱、热泵，阀门等），以长方体和圆柱体为主外形特征，很适合作正面斜二轴侧图（见图2）。 图2正面斜二轴侧图 　　正面斜二轴侧图的主要特点如下： 　　轴间角：∠XOZ=90°,∠XOY=135°,∠YOZ=135或∠YOZ=45°，其中OZ轴规定画成铅垂方向； 　　轴向伸缩系数：p=r=1,q=0.5； 　　平行于X0Z平面的任何图形，在斜二轴侧图上均反映实形。 　　在系统图中，若不考虑正面斜二轴侧图的轴向伸缩系数，只把图形立体的外形表现出来，系统图的绘制便简单了很多。 　　3系统图绘制 　　3.1轴侧方向的选择 　　在正面斜二侧图中，轴侧轴OX、OZ分别为水平线和铅垂线，OY轴可根据形体特征和表达对象确定。此形体的台阶是表达的重点，如果Y轴方向选择如图3，台阶的上表面（踏面）和右侧面（踢面）则无法表达清楚，而按图4方向选择Y轴，台阶的每个表面都能清楚地展现出来。所以，太阳能热水系统图的绘制与轴侧方向的选择有关，应该根据其设备布置平面图来确定其轴侧方向，即选择可以使设备布置情况和管道走向表达清楚，直观的Y轴方向。 　　3.2系统图的展开方式 　　系统图以平面图中的设备为首，使对象在图面上按轴侧方向进行展开。设备的展开排列方式为：若该系统图是以图4的Y轴方向进行绘制，则以平面图左端或下端的设备为基准，在系统图中将各设备自左至右（图3则为自右至左）展开排列,使读图者能方便地互相对照，设备的排列次序按平面图中的排列次序。确定好设备的相对位置后，便进行管道及管道附件的绘制。 　　3.3系统图中的设备 　　太阳能供热设备主要包括太阳能集热器、热泵、水箱等，根据斜二轴侧图的画法，只需将设备的最外形轮廓描绘出来，使系统图中的设备富有立体感。表1展示系统图中主要设备的系统图块。 　　3.4系统图中的管道及阀门附件 　　系统图中管道投影方向的选择与设备轴侧方向一致，也可不按比例画图，把重叠的管道分开，只要能把管道的流向原理表达清楚即可。在系统图中，当管道有交叉时，可将处于下方管道的管线断开；当管道被设备遮挡时，被遮挡的部分可用虚线绘制。在系统图中，垂直方向表示管道上下走向,水平方向表示管道左右走向,135°或45°方向表示管道前后方向。 　　管道阀门及附件(水泵、过滤器、膨胀罐等)均应示意绘出，表2中列出了一些在太阳能热水系统中常用的管道阀门附件系统图例。 　　4工程实例 　　4.1工程概况 　　山东青岛某学校学生宿舍楼太阳能热水系统项目，该地处东经119°30′～121°00′、北纬35°35′～37°09′之间，学校日用热水12t，根据该楼的淋浴用热水方式，系统设计采取太阳能集中集热-集中供热系统，由楼顶储热水箱集中往楼下供水，共配置90块平板太阳能集热器，2台10P空气源热泵，2只6t圆形压筋水箱等。其太阳能供热设备平面布置图，如图5。 图5太阳能设备布置平面图 　　4.2太阳能供热系统图 　　在该太阳能供热设备布置平面图中，可以直观地反映出设备的数量，但设备与设备之间的管路连接并没有很好地表现出来。根据平面图绘制太阳能热水三维空间系统图，如图6所示，图中设备和管道与轴侧方向一致，管道和设备的连接也与实际方位连接一致，富有三维空间感的系统图，表达平面图中难以表示清楚的内容，形象地反映整个太阳能热水系统设备及管道布置、连接状况。 　　5结语 　　在太阳能热利用项目的设计工作中，设计师所面对的工种很多，如建筑学、热工学、钢结构、管道设备、水、电、采暖、消防和避雷等，需要解决工程技术方面的诸多问题，设计师只有不断的在工程与实践中成长，资料收集阅读，解决工程中的复杂问题，迅速提高设计水准，真正认识到施工图纸的重要性，把握施工图纸的各项要求，领会设计意图，避免出现差错，才能使太阳能工程真正达到较高的艺术效果和经济效益，满足各方的需求。