太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計探討

孔嚴(yán)存

摘要：本文作者闡述了太陽能與建筑一體化的概念，針對近年來太陽能熱水系統(tǒng)在住宅建筑中的大量應(yīng)用，提出了住宅太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計中應(yīng)注意的問題。

關(guān)鍵詞：太陽能；熱水系統(tǒng)設(shè)計；探討

Abstract: The author describes the concept of solar energy and building integrated, for the large number of applications in recent years, solar water heating systems in residential buildings, residential solar water heating systems and building integrated design should pay attention to the problem.Keywords: solar; hot water system design; explore

中圖分類號：TU2文獻標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

太陽能作為一種實現(xiàn)低碳生活的重要渠道，一種取之不盡的新型環(huán)保能源，已成為我國能源研究工作中的一個重要課題。建筑與太陽能的一體化設(shè)計，必將成為我國今后幾年內(nèi)建筑節(jié)能的發(fā)展主方向。在太陽能與建筑一體化的推廣應(yīng)用過程中，還有許多工作需要去研究和探討。如國家和地方對太陽能利用政策的導(dǎo)向及扶持；地方政府對低碳生活方式的相應(yīng)優(yōu)惠政策和應(yīng)用管理方面的力度；太陽能產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)對新產(chǎn)品特別是涉及與建筑一體化的集熱、貯熱、加熱等產(chǎn)品的研究、開發(fā)；設(shè)計人員設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變及設(shè)計方案的靈活、多樣化等等。

1 太陽能與建筑一體化的概念

太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化概括起來講，就是將太陽能熱水系統(tǒng)所包含的集熱器、貯熱水箱、集熱循環(huán)泵、輔助加熱設(shè)備以及管路等，與建筑充分結(jié)合并實現(xiàn)整體外觀的和諧統(tǒng)一。具體來講，主要實施和實現(xiàn)的有以下幾方面的內(nèi)容：

1.1 太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計必須納入民用建筑的工程設(shè)計。與建筑設(shè)計達到同步，它不是太陽能與建筑的簡單相加。在工程的前期，就應(yīng)根據(jù)國家或地方的政策要求，并考慮建筑的使用功能和用水要求，進行統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局、同步設(shè)計，并在后期實現(xiàn)同步施工、同步驗收、同步后期管理。徹底解決因長期以來太陽能熱水器一直是在房屋建成后才安裝，而造成的很多業(yè)主與業(yè)主、業(yè)主與物業(yè)之間的矛盾以及對城市景觀的影響。

1.2 太陽能熱水系統(tǒng)要有技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理的工程技術(shù)方案。太陽能熱水系統(tǒng)與建筑的一體化工程，是一項近年來新發(fā)展和應(yīng)用的技術(shù)，因此無論是生產(chǎn)廠家還是設(shè)計單位，都沒有太多的經(jīng)驗可循，只有在方案設(shè)計的初期，根據(jù)工程的具體環(huán)境條件、熱水需求情況、建設(shè)單位的要求以及所選用設(shè)備的性能，制訂出最適合于該工程的方案。

1.3 通過各專業(yè)之間的相互配合，經(jīng)過一體化設(shè)計和安裝的太陽能熱水系統(tǒng)，在技術(shù)經(jīng)濟上達到節(jié)能可靠、經(jīng)濟合理；在外觀上達到和諧統(tǒng)一。特別是在集合住宅這類多用戶使用的建筑中，可以改變使用者各自為政的局面，形成良好的建筑藝術(shù)形象。

2 住宅太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計中應(yīng)注意的問題

2.1 建筑總體規(guī)劃與太陽能集熱器安裝的關(guān)系

眾所周知，對于住宅建筑，小區(qū)建筑設(shè)計的風(fēng)格、屋頂和建筑立面的形式、房屋間距及朝向，均會給集熱器的布置帶來較大的影響。如果為了滿足集熱器光照的要求，而改變規(guī)劃中建筑的風(fēng)格、間距甚至犧牲容積率是不現(xiàn)實的，也是得不償失的。

在一個理想的太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計中，應(yīng)該是在規(guī)劃前期，規(guī)劃或建筑專業(yè)應(yīng)為太陽能的利用提供適當(dāng)?shù)目臻g環(huán)境，在不破壞總體規(guī)劃的前提下，最大限度地為太陽能系統(tǒng)的設(shè)置創(chuàng)造條件。在規(guī)劃及建筑條件落實后，給水排水專業(yè)再根據(jù)工程的具體環(huán)境條件、熱水需求情況、建設(shè)單位的要求以及所選用設(shè)備的性能，制訂出最適合于該工程的方案。

2.2 對太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化的一些誤解

太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化的熱水系統(tǒng)設(shè)計可以有多種方案，如果按供熱水的范圍可分為：集中供熱水系統(tǒng)、集中-分散供熱水系統(tǒng)和分散供熱水系統(tǒng)，各種供熱水系統(tǒng)是靈活多變的，各個供熱水系統(tǒng)是可以相互交叉利用的。而在具體的工程中，有些技術(shù)人員過于強調(diào)了“集中”的概念，把分散式（或分體式）太陽能熱水的利用，不看做是太陽能熱水系統(tǒng)與建筑的一體化的利用。其實，分散式太陽能供熱水系統(tǒng)，是最傳統(tǒng)、最容易被民眾接受的一種太陽能利用方式，我們要做的工作是在工程設(shè)計時，把分散式太陽能熱水器的集熱器和熱水箱與建筑物進行有機、合理地協(xié)調(diào)，使其達到與建筑物的完美結(jié)合，而不能拘泥于系統(tǒng)的形式。

2.3 關(guān)于太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化的安全問題

太陽能熱水系統(tǒng)中的集熱器、熱水箱及其他附件，在太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計施工中，均應(yīng)視為建筑物的一部分，與建筑物是一個整體，不能存在任何安全隱患。因為在我國大多數(shù)集熱器都是玻璃制作的產(chǎn)品，所以建筑設(shè)計時應(yīng)考慮在安裝太陽能集熱器的屋面飄出部位、墻面、陽臺等建筑部位采取必要的技術(shù)措施，如設(shè)置挑檐、入口處設(shè)雨篷，或采用使人們不易靠近的綠化種植隔離帶等，以防止出現(xiàn)太陽能集熱器損壞后其部件墜落傷人的情況。

設(shè)置在平屋面、斜屋面、陽臺欄板、外墻面等地方的太陽能集熱器、熱水箱等均應(yīng)與所在位置連接牢固，承載太陽能設(shè)備的預(yù)埋件或其他連接件一定要大于連接件本身的承載力，且不得安裝在輕質(zhì)填充墻上。另外，在利用電輔助加熱的太陽能熱水系統(tǒng)中，電氣專業(yè)一定要有剩余電流保護、接地和斷電等安全措施，處于建筑高處的集熱器或貯水箱應(yīng)有防雷措施。

2.4 關(guān)于電輔助加熱太陽能熱水系統(tǒng)電量增容過大問題

雖然太陽能被作為一種清潔廉價的優(yōu)質(zhì)能源，但對它的利用是具有不穩(wěn)定性的，不能百分之百地滿足熱水供應(yīng)的要求。當(dāng)太陽光照不足時，必須要考慮增設(shè)輔助加熱設(shè)施來保證熱水系統(tǒng)的持續(xù)供應(yīng)。實際工程中利用電輔助加熱的方式占了較大比例。在熱水用水比較分散、用水時段不太集中的電輔助加熱太陽能熱水系統(tǒng)中，對電力負(fù)荷的增加影響不大。而當(dāng)采用比較集中時段（定時）大流量用水時（如學(xué)校、企業(yè)公共浴室），設(shè)計中計算出的熱水貯水箱容積較大，此時如果電輔助熱源及其加熱設(shè)施按無太陽能集熱器供熱狀態(tài)時設(shè)置，勢必會造成電力負(fù)荷增加過大，而提高供配電設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。針對這種情況應(yīng)從其他方面采取措施，盡量去減少電力負(fù)荷的增加。如當(dāng)太陽光照不足時，適當(dāng)調(diào)整洗浴人數(shù)和班次或延長洗浴時間，同時在設(shè)備選用上應(yīng)考慮設(shè)置不少于2套的熱水貯熱水箱進行單獨或循環(huán)加熱。

2.5 集熱循環(huán)泵的設(shè)置及選擇

集熱循環(huán)泵是設(shè)置在太陽能集熱器與貯熱水箱之間，使其熱媒進行循環(huán)來實現(xiàn)能量交換的關(guān)鍵設(shè)備，其技術(shù)性能參數(shù)的選用在此不做贅述。如果集熱循環(huán)泵的設(shè)置及選擇不當(dāng)很容易造成住宅頂層住戶遭受噪音的影響。集熱循環(huán)泵一般流量小、揚程低、功率也較小，在設(shè)計時往往不重視其位置的要求，隨意安放，也不考慮采取隔振減噪措施，再加上選擇水泵的質(zhì)量較差，安裝不精確等因素，很容易造成對住宅的臥室、書房、辦公及商住樓等房間的影響，產(chǎn)生不必要的糾紛。根據(jù)實踐經(jīng)驗，建議對于集熱循環(huán)泵一定要考慮其合理的安放位置，同時應(yīng)選擇品牌知名度高、效率高、噪音低的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

3 結(jié)語

目前，我國太陽能的利用技術(shù)特別是太陽能光熱利用技術(shù)日趨成熟，國家和地方有關(guān)太陽能熱利用的政策、規(guī)范和技術(shù)措施也不斷出臺，因此作為太陽能熱利用主要內(nèi)容的太陽能熱水系統(tǒng)，就成為了業(yè)界研究的熱點。相應(yīng)的，太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化作為一項新的課題引起了太陽能生產(chǎn)企業(yè)、設(shè)計人員、審圖人員，以及建設(shè)單位的關(guān)注和重視。怎樣去理解政策或規(guī)范、規(guī)程中的指導(dǎo)思想，如何去實現(xiàn)規(guī)范或規(guī)程中的太陽能與建筑一體化要求，筆者就自己在參與地方政策制定中獲得的實踐經(jīng)驗，提出了自己的意見和見解，以便和各位同仁共同探討、交流。太陽能與建筑一體化的應(yīng)用對于設(shè)計人員來說，是一項新的任務(wù)，它不是給水排水專業(yè)一個專業(yè)所能完成的任務(wù)，它需要規(guī)劃、建筑、結(jié)構(gòu)、電氣等各專業(yè)之間的協(xié)調(diào)配合，才能真正實現(xiàn)建筑與太陽能的一體化。

參考文獻：

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