太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中的給排水設(shè)計(jì)分析

余紫紋

浙江金瑞建筑設(shè)計(jì)有限公司 310004

摘要：伴隨人們物質(zhì)文化生活水平的持續(xù)提升，能耗問題更加突出。太陽(yáng)能為取之不盡、用之不竭的環(huán)保清潔能源，因此應(yīng)成為未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的方向。給排水設(shè)計(jì)工作中良好的應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，將有效地節(jié)約能源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。本文根據(jù)作者實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合國(guó)家規(guī)范要求，針對(duì)當(dāng)前建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的給排水設(shè)計(jì)方面進(jìn)行了分析和總結(jié)。

關(guān)鍵字：太陽(yáng)能；熱水系統(tǒng)；給排水設(shè)計(jì)

太陽(yáng)能是目前最豐富的可再生能源，在發(fā)電、取暖、供水等方面取得了廣泛應(yīng)用。太陽(yáng)能既是一次能源，又是可再生能源。太陽(yáng)能資源豐富，既可免費(fèi)利用，又無(wú)需運(yùn)輸，對(duì)環(huán)境又無(wú)任何污染。如何合理、有效利用太陽(yáng)能技術(shù)，已成為不可改變的趨勢(shì)。在國(guó)家大力提倡低碳環(huán)保的前提下，住宅太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)開始大量應(yīng)用在新建住宅上面。因此，如何合理進(jìn)行建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)給排水設(shè)計(jì)是當(dāng)前的首要問題和任務(wù)。

一、系統(tǒng)選型

（一）分散供熱水系統(tǒng)

1. 緊湊式（落水法、頂水法）

6層及其以下建筑應(yīng)優(yōu)先采用此系統(tǒng)；集熱系統(tǒng)采用自然循環(huán)、直接加熱方式；集熱器及熱水箱位于屋面；可根據(jù)用戶需要設(shè)置輔助加熱系統(tǒng)；落水法熱水器冷水進(jìn)水與熱水出水共用一根管道，手動(dòng)控制熱水器的補(bǔ)水，采用非承壓水箱，依靠熱水箱與用水點(diǎn)的高差供水，無(wú)防凍措施，無(wú)熱水計(jì)量問題。頂水法采用承壓水箱，依靠冷水系統(tǒng)壓力將熱水頂出供水，熱水器自動(dòng)補(bǔ)水，可根據(jù)需要設(shè)置防凍、防過(guò)熱措施。

2. 分離式（直接換熱、間接換熱）

適用于集熱器及熱水箱位置受限制的建筑；集熱系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)；集熱器可位于屋面、墻面、陽(yáng)臺(tái)等，熱水箱的位置可位于陽(yáng)臺(tái)、衛(wèi)生間；采用承壓式水加熱器，依靠冷水的供水壓力供熱水，無(wú)熱水計(jì)量問題；可根據(jù)用戶需要設(shè)置輔助加熱系統(tǒng)；設(shè)置防凍、防過(guò)熱措施。如圖1所示。

圖1 層面分體太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)圖

（二）集中—分散供熱水系統(tǒng)

適用于6 層以上住宅；集熱系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)，間接加熱系統(tǒng)；集熱器可位于屋面、墻面，加熱器位于住宅衛(wèi)生間或陽(yáng)臺(tái)。采用承壓式水加熱器，依靠冷水的供水壓力供熱水，無(wú)熱水計(jì)量問題；可根據(jù)用戶需要設(shè)置輔助加熱系統(tǒng)；設(shè)置防凍、防過(guò)熱措施。如圖2所示。

圖2 陽(yáng)臺(tái)分體太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)圖

（三）集中供熱水系統(tǒng)

適用于公共建筑，多層住宅，高層住宅；集熱系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)，直接（間接）加熱系統(tǒng)；集熱器可位于屋面、墻面，屋面設(shè)置熱水箱。采用非承壓水箱，依靠熱水箱與用水點(diǎn)的高差供水或采用熱水供水泵，對(duì)于住宅需設(shè)置熱水表計(jì)量；需要設(shè)置可靠的輔助加熱系統(tǒng)；設(shè)置防凍、防過(guò)熱措施。

二、集熱器的安裝布置

集熱器安裝傾角（集熱器與水平面的夾角）宜等于當(dāng)?shù)鼐暥?；如系統(tǒng)側(cè)重在夏季使用，其安裝傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥葴p10°；如系統(tǒng)側(cè)重在東季使用，其安裝傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥燃?0°。當(dāng)采用水平熱管集熱器時(shí)，安裝傾角可以為0°。當(dāng)采用熱管式集熱器時(shí)，安裝傾角不得小于10°。

集熱器的安裝方位（集熱器采光面法線）宜朝正南或南偏東西30°的朝向范圍內(nèi)設(shè)置。集熱器不宜安裝在受建筑自身及周圍設(shè)、綠化樹木遮擋的部位，且宜滿足不少于4h 的日照時(shí)間。集熱器不應(yīng)跨越建筑變形縫設(shè)置。應(yīng)根據(jù)集熱器的形式、安裝面積、尺寸大小進(jìn)行細(xì)部設(shè)計(jì)，確定在其建筑上的安裝位置和安裝方式。集熱器與遮光物或前后排的最小距離應(yīng)不小于遮光物最高點(diǎn)與集熱器最低點(diǎn)的垂直距離（僅限武漢地區(qū)）。集熱器可通過(guò)并聯(lián)、串聯(lián)及串并聯(lián)等方式連接成集熱器組。集熱器組中集熱器的連接盡可能采用并聯(lián)，串聯(lián)的集熱器數(shù)目應(yīng)盡可能的少。對(duì)于自然循環(huán)系統(tǒng)，集熱器組中的集熱器的連接宜采用并聯(lián)。平板型集熱器每排并聯(lián)的數(shù)目不宜超過(guò)16 塊，且每個(gè)系統(tǒng)全部集熱器數(shù)量不超過(guò)24塊。全玻璃真空管東西向放置的集熱器，在同一斜面上多層布置時(shí)，串聯(lián)的集熱器不宜超過(guò)3塊（每塊集熱器聯(lián)箱長(zhǎng)度不大于2..0m）。

三、管路設(shè)置

應(yīng)采取措施保證冷熱水系統(tǒng)壓力平衡，系統(tǒng)冷、熱水壓差不宜超過(guò)0.02MPa。管道應(yīng)采取保溫措施，確保系統(tǒng)的供水溫度。室外管道采用防凍布置，即管路中不得有滯留水的管路死角，按照水可以排出的方向順坡布置。管道設(shè)計(jì)應(yīng)合理有效安排走向，室外管線宜隱蔽設(shè)置。管線應(yīng)在預(yù)埋的套管中穿越圍護(hù)結(jié)構(gòu)。豎向管線宜設(shè)計(jì)在豎向管道井中，做到安全隱蔽，又便于維護(hù)、檢修。室內(nèi)水平管線應(yīng)隱蔽設(shè)置，如采用在樓板和墻體面層中設(shè)置水平管道溝槽，管線隱蔽于吊頂內(nèi)等構(gòu)造措施，隱蔽工程的管線應(yīng)無(wú)接頭。管材選用要點(diǎn)：集熱系統(tǒng)采用的管材及管件應(yīng)符合現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。管道的工作壓力和工作溫度不得大于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)允許的工作壓力和工作溫度。集熱系統(tǒng)宜選用金屬管材及管件，并應(yīng)采取防止腐蝕的措施。

四、輔助熱源加熱設(shè)備設(shè)置

建筑設(shè)計(jì)中應(yīng)留有相應(yīng)的位置，滿足其技術(shù)要求，確保輔助熱源設(shè)施安全運(yùn)行及安全操作、維護(hù)。輔助熱源應(yīng)盡量靠近貯熱水箱（罐）設(shè)置，并應(yīng)便于操作、維護(hù)。輔助熱源啟動(dòng)方式分為手動(dòng)啟動(dòng)、全日重點(diǎn)啟動(dòng)和定時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)三種。啟動(dòng)方式直接關(guān)系到太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的節(jié)能效果，應(yīng)結(jié)合不同的熱水供水方式、采用適宜的控制方式。

五、控制方式

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置集熱系統(tǒng)運(yùn)行控制、輔助熱源的自動(dòng)切換控制、防凍控制、防過(guò)熱控制，集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)還應(yīng)設(shè)置熱水循環(huán)控制?？刂品绞綉?yīng)盡量簡(jiǎn)單、可靠，便于用戶操作，宜設(shè)置可數(shù)字化顯示的控制儀表盤，重點(diǎn)顯示每日系統(tǒng)的太陽(yáng)能得熱量、輔助熱源用量、供水溫度、管網(wǎng)溫度、貯熱水箱（罐）溫度等，便于用戶直觀了解該系統(tǒng)節(jié)約的能源量。為保證系統(tǒng)的使用功能及安全，應(yīng)相應(yīng)設(shè)置電磁閥、溫度控制閥、壓力控制閥、泄水閥、自動(dòng)排氣閥、止回閥、安全閥等控制元件，產(chǎn)品應(yīng)符合相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，并預(yù)留檢修空間。

六、結(jié)語(yǔ)

合理、有效地利用太陽(yáng)能技術(shù)已成為不可改變的大趨勢(shì)。工程設(shè)計(jì)本身是節(jié)水節(jié)能最核心的內(nèi)容之一。因此，隨著建筑設(shè)計(jì)工程師的不斷努力和總結(jié)改進(jìn)，建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及技術(shù)將不斷完善和成熟，在建筑住宅中應(yīng)進(jìn)一步推廣太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，使其得到普遍，達(dá)到節(jié)能的目的。