談太陽(yáng)能技術(shù)在民用建筑中的應(yīng)用

邱海博

(中海地產(chǎn)西安有限公司，陜西西安 721020)

太陽(yáng)能是一種人類取之不盡用之不竭的干凈能源，太陽(yáng)能在建筑中的應(yīng)用是現(xiàn)階段太陽(yáng)能應(yīng)用中最為廣泛、最具發(fā)展?jié)摿笆袌?chǎng)的新領(lǐng)域。文中將太陽(yáng)能的利用與建筑物的設(shè)計(jì)相結(jié)合，以滿足現(xiàn)代建筑的舒適性要求和能源方面的需求，從而實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能在民用建筑中充分利用，達(dá)到了降低建筑物能耗及節(jié)約能源的目的。

1 技術(shù)簡(jiǎn)介

1.1 定義及工作原理

太陽(yáng)能是全球普遍推廣的一種潔凈、環(huán)保的能源。在利用太陽(yáng)能的系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)接收太陽(yáng)能熱能并向?qū)峤橘|(zhì)中傳遞熱量的部件，被稱為太陽(yáng)能集熱器。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)通過(guò)太陽(yáng)能集熱器吸收太陽(yáng)可見(jiàn)光和近紅外光(簡(jiǎn)稱短波段)，將冷水加熱供給居民進(jìn)行使用。其主要特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、高效節(jié)能、安全、衛(wèi)生、無(wú)污染，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.2 集熱器分類及其特點(diǎn)

目前，市場(chǎng)上主要太陽(yáng)能集熱器有三種，分別為金屬平板型、全玻璃真空管和真空熱管型。三種太陽(yáng)能集熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，由于用途不同、性能不同，三種不同形式的太陽(yáng)能集熱器分別適用于不同的地區(qū)，發(fā)揮著不同的功能。1)金屬平板型太陽(yáng)能集熱器：板芯采用銅鋁復(fù)合工藝將兩鋁片與一根銅管軋制在一起，達(dá)到兩種金屬完全融合，再用高壓氣體將銅管吹脹。選擇性吸熱涂層采用陽(yáng)極氧化工藝。優(yōu)點(diǎn)是熱效率比較高，產(chǎn)生的熱水量也很大，承壓能力好，夏季耐空曬性好，供熱水整體穩(wěn)定可靠，維護(hù)成本低;缺點(diǎn)是不具有抗凍能力，熱損耗大。2)全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器：其主要原理是太陽(yáng)光透過(guò)外玻璃管照射內(nèi)管吸涂層上，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，然后加熱管內(nèi)的水。由于夾層是真空，有效地降低向外熱輻射損失。具有較強(qiáng)的抗凍能力，熱損耗較少，效率較高。3)真空熱管太陽(yáng)能集熱器：實(shí)質(zhì)是真空玻璃管與平板式的結(jié)合，包括：熱管、吸熱板、真空管。太陽(yáng)光透過(guò)玻璃照射到集熱板上，將熱管里的介質(zhì)加熱汽化，介質(zhì)汽化后上升到頂端冷凝端，在這里被液化，同時(shí)放出熱量，以此加熱水。介質(zhì)又重新流下，如此循環(huán)，不斷將熱量從太陽(yáng)光中帶入水中。真空熱管太陽(yáng)能集熱器抗凍性好，適合在我國(guó)寒冷(0℃ ～40℃)地區(qū)使用。承壓能力好，夏季耐空曬性好，維護(hù)成本低，同時(shí)啟動(dòng)快，加熱的熱水溫度高。缺點(diǎn)是成本較高。

2 系統(tǒng)分類及成本估算

以全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器為例。

2.1 采用分戶設(shè)置太陽(yáng)能熱水器，電或燃?xì)廨o助加熱

采用分體承壓式真空管太陽(yáng)能熱水器，優(yōu)點(diǎn)是熱效率較高，每戶自成系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)單方便，定位較高，常用于別墅項(xiàng)目。

2.2 采用集中供水，分戶計(jì)量，集中輔助加熱

其主要特點(diǎn)是住戶共同合用太陽(yáng)能熱水，需要分?jǐn)偣驳倪\(yùn)行費(fèi)用(主要是輔助加熱費(fèi)用)，用戶可以很方便的使用太陽(yáng)能熱水。估算每戶成本約0.6萬(wàn)元(國(guó)產(chǎn)品牌，燃?xì)廨o助加熱)。

2.3 集中供水，分戶計(jì)量，家庭輔助加熱

其主要特點(diǎn)是住戶共同合用太陽(yáng)能熱水，但當(dāng)太陽(yáng)能不足時(shí)，由住戶自家的加熱設(shè)備進(jìn)行輔助加熱，不需另收集中加熱能源的費(fèi)用，且成本較低，估算每戶成本約0.4萬(wàn)元。

至于采用何種系統(tǒng)，需要根據(jù)不同項(xiàng)目的特點(diǎn)，采用合適的太陽(yáng)能熱水供水方案，做到既滿足政府節(jié)能驗(yàn)收的相關(guān)要求和住戶的使用功能，又能節(jié)約工程投資。

3 主要材料、設(shè)備要求

1)工程質(zhì)量符合GB 50364-2005民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范、GB 50015-2003建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范、GB 50242-2002建筑給水排水及采暖工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范、GB 50268-97給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范等規(guī)范要求，符合國(guó)家現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工程質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)及其操作規(guī)程的要求。2)集熱器要求。a.采用成熟且經(jīng)國(guó)家有關(guān)部門檢測(cè)合格的全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器。b.應(yīng)提供集熱器原產(chǎn)地證明書(shū)和產(chǎn)品檢測(cè)報(bào)告。3)管材及其閥門要求：給水循環(huán)管采用不銹鋼管，管道保溫宜采用橡塑保溫，保溫厚度不小于3 mm。4)儲(chǔ)熱水箱采用不銹鋼板(或組合式)水箱，內(nèi)壁應(yīng)衛(wèi)生、無(wú)毒，且應(yīng)能承受熱水的最高溫度：內(nèi)膽采用不銹鋼板制作;保溫層為聚氨酯保溫層，厚度不小于80 mm，外包為0.3 mm鋁板。

4 安裝要求

1)在建筑物上安裝太陽(yáng)能熱水器時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑形狀統(tǒng)籌規(guī)劃，詳細(xì)計(jì)算，布置應(yīng)規(guī)則有序，同時(shí)應(yīng)便于檢修和維護(hù)。

2)太陽(yáng)能集熱器和屋頂水箱的安裝要考慮不影響建筑物的外立面，尤其是建筑的正立面。

3)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)安裝計(jì)量裝置，本項(xiàng)目只需要設(shè)計(jì)總的冷水進(jìn)水水表及其后續(xù)的太陽(yáng)能集熱器與熱水箱循環(huán)管路的安裝，分戶水表及主循環(huán)管道由主包進(jìn)行安裝。系統(tǒng)安裝定時(shí)定溫回水裝置。

4)集熱器的安裝要求：集熱器的安裝傾角應(yīng)與當(dāng)?shù)氐木暥纫恢?，本系統(tǒng)側(cè)重在非冬季使用，安裝傾角應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)采用地方緯度，傾角安裝誤差控制在±3°以內(nèi)。

5)基座及支架安裝：a.太陽(yáng)能熱水器安裝時(shí)應(yīng)與建筑結(jié)構(gòu)可靠連接，其安裝所用預(yù)埋件在結(jié)構(gòu)施工階段應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙精確定位，準(zhǔn)確預(yù)埋。b.露出混凝土面的鋼基座應(yīng)做好除銹防腐工作，避免影響使用年限。c.安裝在屋面上的太陽(yáng)能熱水器，其基座除了安裝牢固外還應(yīng)做好抗?jié)B防水工作，其防水做法應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)GB 50207屋面工程質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求。d.太陽(yáng)能熱水器支承系統(tǒng)應(yīng)與建筑物接地系統(tǒng)可靠連接，其接地性能需符合現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范要求。

6)管路安裝要求：a.熱水循環(huán)管路全部采用不銹鋼管，并做好保溫。b.管道保溫采用優(yōu)質(zhì)橡塑保溫材料(三元乙丙橡膠EPDM)，外包為0.3 mm鋁板包裝。c.系統(tǒng)進(jìn)冷水管前安裝冷水過(guò)濾器，防止水中雜質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。

7)儲(chǔ)水箱要求：a.儲(chǔ)水箱要求布置在屋面，周圍應(yīng)具有相應(yīng)的排水防水措施，應(yīng)與底座固定牢靠，儲(chǔ)水箱采用不銹鋼材質(zhì)，由于高差不夠造成頂層住戶的水壓太小，因此需要加壓供水以保證頂層住戶的水壓不小于10 m。b.儲(chǔ)水箱外側(cè)應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求做好保溫工作，儲(chǔ)水箱的保溫施工必須在其檢漏試驗(yàn)完成后進(jìn)行，保溫工作需符合國(guó)家現(xiàn)行GB 50185工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)要求。c.金屬材質(zhì)儲(chǔ)水箱也需做好接地避雷工作，接地應(yīng)符合國(guó)家現(xiàn)行GB 50169電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范要求。d.儲(chǔ)熱水箱：其重量符合建筑設(shè)計(jì)要求，壁厚符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定，且有防臺(tái)風(fēng)避雷功能。

8)循環(huán)水泵安裝技術(shù)要求：a.熱水循環(huán)水泵采用低轉(zhuǎn)數(shù)水泵，要求性能可靠、低噪聲、高效節(jié)能。要求有主泵循環(huán)工作，循環(huán)泵采用一用一備，定時(shí)切換水泵。b.水泵及配套設(shè)備的供貨商必須出具廠家委托代理證明書(shū)，廠家必須出具ISO 9000質(zhì)量認(rèn)證證明書(shū);生產(chǎn)廠家出具產(chǎn)品質(zhì)量出廠合格證、按規(guī)范要求本廠試驗(yàn)室檢測(cè)合格報(bào)告和上年度省、市級(jí)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門檢測(cè)報(bào)告;生產(chǎn)廠家出具生產(chǎn)線設(shè)備的品牌、管材及管件料的來(lái)源地。

5 設(shè)計(jì)要求

1)設(shè)計(jì)單位需對(duì)整個(gè)項(xiàng)目及每個(gè)單元進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，包括詳細(xì)的計(jì)算書(shū)，設(shè)備平面布置圖、工藝系統(tǒng)圖、結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)圖，電氣控制圖，管道及水箱保溫說(shuō)明，主要設(shè)備材料清單等，并附有相關(guān)的詳圖和節(jié)點(diǎn)圖。2)各棟的材料設(shè)備表應(yīng)分棟列表，注意每棟住宅按照每個(gè)單元進(jìn)行設(shè)計(jì)，自成系統(tǒng)。3)為避免由于個(gè)別真空管損壞而對(duì)整個(gè)用水系統(tǒng)造成影響，要求集熱器的連接方式采用并聯(lián)布置，當(dāng)一個(gè)集熱器損壞時(shí)，不影響其他集熱器的正常使用。4)管路設(shè)計(jì)遵循“水路同程”原則，以保證每組并聯(lián)的集熱器通過(guò)的水量基本相同，防止集熱器“短路”，提高集熱效率，儲(chǔ)熱水箱盡量靠近上循環(huán)管以減少熱損，下循環(huán)管從集熱模塊的遠(yuǎn)端進(jìn)水。5)在進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意相關(guān)專業(yè)的密切配合，如：結(jié)構(gòu)部分必須同設(shè)計(jì)院進(jìn)行配合，屋面荷載(主要是水箱的重荷載)的布置必須征得設(shè)計(jì)院的同意，且需要有防臺(tái)風(fēng)設(shè)計(jì);電氣部分需要提供總的用電量，并注意有防雷和防漏電保護(hù)設(shè)計(jì);建筑部分需要對(duì)集熱器的安裝保證美觀和整齊，并不能在建筑正立面看到集熱器和水箱。6)由于輔助加熱利用各住戶自己的燃?xì)鉄崴?，需要?duì)熱水器進(jìn)水加溫控閥進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)太陽(yáng)能熱水的末端水溫低于40℃時(shí)，利用溫控閥進(jìn)行自動(dòng)切換到熱水器進(jìn)行輔助加熱，反之，末端水溫高于40℃時(shí)，太陽(yáng)能熱水不通過(guò)家用燃?xì)鉄崴?，可以直接使用?/p>