太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅建筑中的應(yīng)用

【摘要】通過對目前太陽能熱水器產(chǎn)品進(jìn)行分類對比，得出不同類型的太陽能熱水器在高層住宅建筑中的應(yīng)用范圍，為以后安裝太陽能熱水器的用戶提供參考。

【關(guān)鍵詞】熱水器；太陽能；高層建筑；光能

【中圖分類號】TU822

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A

前言：

太陽能最廣泛的應(yīng)用即光-熱系統(tǒng)，在單、多層住宅項(xiàng)目中普及率較高。但是隨著城市化進(jìn)程的速度加快，土地成為稀缺資源，高層建筑成為建筑市場主流；國家節(jié)能要求越來越嚴(yán)格，大量城市要求安裝太陽能熱力系統(tǒng)，給太陽能熱力系統(tǒng)在中高層住宅的應(yīng)用推廣帶來了機(jī)遇及挑戰(zhàn)。本文就太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅類房地產(chǎn)開發(fā)項(xiàng)目中的應(yīng)用做出了探討，提供了部分可行性方案。

太陽能熱水系統(tǒng)以太陽能轉(zhuǎn)換為熱能進(jìn)行加熱時的裝置。一般包括集熱器、貯水箱、泵、管道、支架、控制系統(tǒng)和必要的輔助加熱系統(tǒng)。

1、住宅建筑太陽能集熱器產(chǎn)品介紹

太陽能集熱器是把光能轉(zhuǎn)換為熱能的核心部件，集熱器質(zhì)量的好壞直接決定該太陽能集熱系統(tǒng)的成敗。按照結(jié)構(gòu)形式分，主要有平板型和真空管型兩大類。

1.1 平板型太陽能集熱器

平板型集熱器一般由主要有透明鋼化玻璃層、吸熱層、隔熱層、加熱銅管和鋁合金框架等幾部分組成。系統(tǒng)工作時，光輻射穿透蓋板，吸熱層吸熱加熱銅管內(nèi)熱媒。平板型集熱器結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，不怕墜物破壞，成本較低，可定制特殊尺寸，與建筑一體化結(jié)合度較高，使用范圍廣。

另外有一種全流道不銹鋼平板太陽能集熱器：通過液壓成型、整體焊接成型密置流道，流道間設(shè)置微流道，形成全流道結(jié)構(gòu)，改變傳統(tǒng)板-銅管熱傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，直接集熱傳熱，熱傳導(dǎo)更快更直接，顯著提高集熱效率。該集熱器具有循環(huán)快、熱阻小、傳熱效率高、流道同程、流量均衡等特點(diǎn)，從根本上提高集熱器熱轉(zhuǎn)換效率。缺點(diǎn)是：市場僅量產(chǎn)廠家少，價格比普通板式高20%，機(jī)床沖壓一次成型，產(chǎn)品尺寸受限，無法個性化定制。

1.2 真空管集熱器

真空管集熱器可分為全玻璃、玻璃—金屬真空管兩種類型。將吸熱膜涂于抽成真空的雙層玻璃管內(nèi)壁就是真空管集熱器，水流經(jīng)玻璃管；外層玻璃，內(nèi)層U形金屬管或熱管式吸熱。

真空管集熱器的優(yōu)點(diǎn)是：抗凍性好、加熱快、不易結(jié)垢、保溫好，安裝方簡便；缺點(diǎn)是：易被外力破壞，不適宜用于陽臺壁掛；管長定型，一般1.5m、1.8m，與建筑一體化結(jié)合較差。

太陽能熱水系統(tǒng)形式的選擇

2、太陽能熱力系統(tǒng)分類

目前，應(yīng)用于住宅類建筑的太陽能熱力系統(tǒng)一般有以下3種類型：分戶式、集分式、集中式太陽能。

2.1 分戶式太陽能：

在住宅中根據(jù)其安裝形式不同，一般包括一體化太陽能和陽臺壁掛式太陽能熱水器。多層建筑常用的一體化產(chǎn)品，由于該產(chǎn)品集熱器和儲熱水箱一體，設(shè)置于屋面，結(jié)構(gòu)簡單，本文不再討論。另外一種是陽臺壁掛式太陽能熱水器，此系統(tǒng)儲熱水箱和集熱器是分開的，水箱安裝高度必須大于集熱器。未避免高空墜物破壞，陽臺壁掛系統(tǒng)優(yōu)先選用平板集熱器；儲熱/換熱水箱一般為夾套式換熱或內(nèi)置銅盤管，并帶有電加熱棒。在光照充足的時間段，集熱器受光照加熱，集熱器里的熱媒溫度升高，與水箱內(nèi)熱媒形成溫度差，熱水輕，向上走，形成自然流動，加熱水箱內(nèi)冷水。水箱一般帶保溫功能，可保證晚間使用時水溫。水箱自帶電輔助加熱，若遇連陰雨天氣或使用熱水量大于水箱儲水量，電加熱功能啟動可實(shí)現(xiàn)24h供應(yīng)熱水。

2.2 集中集熱—集中儲熱式太陽能熱力系統(tǒng)（集中式）

2.2.1系統(tǒng)特點(diǎn)

本系統(tǒng)是集中集熱、換熱式太陽能熱水系統(tǒng)，直接給住戶提供熱水。采用強(qiáng)制循環(huán)直接加熱系統(tǒng)，并配有輔助電加熱裝置。集熱器集中安裝在屋頂上（需架高約2m，單項(xiàng)工程具體確定），水箱、泵、控制柜等也安裝在屋頂上。熱水管道按同程式布置（注意：泵、水箱不可直接設(shè)置于臥室上方）。該系統(tǒng)在晴好天氣時主要靠全玻璃真空太陽能集熱器集熱，在陰雨天氣可通 過電加熱設(shè)備輔助加熱，保證用戶24小時熱水需求。需要每戶設(shè)置熱水計(jì)量表。

2.2.2系統(tǒng)控制

系統(tǒng)采用溫差循環(huán)方式集熱，控制系統(tǒng)應(yīng)該滿足如下功能：

水溫水位顯示；溫差循環(huán)；定溫出水：定溫上水：手動上水：定時上水：自動上水；

手動加熱；自動加熱；定時間段管路循環(huán)；防凍循環(huán)功能；防凍電熱帶功能；用戶管路防凍功能；高溫度保護(hù)；低水位保護(hù)；停電保持；故障報警；

設(shè)有短路、過流、漏電、過溫斷電四種安全防護(hù)功能。

2.3 集分式太陽能

2.3.1系統(tǒng)特點(diǎn)

本系統(tǒng)只給住戶提供熱媒，在每戶陽臺（優(yōu)先生活陽臺）上設(shè)儲熱/換熱水箱（80L，帶電輔助加熱），熱媒管布置在水箱旁。屋頂集中設(shè)置真空管集熱器/組、熱媒循環(huán)水泵、緩沖水箱、管道、支架、電線等設(shè)備。熱水管道按同程式布置。泵、水箱不可直接設(shè)置于臥室上方。

一是介質(zhì)作為熱媒直接循環(huán)（介質(zhì)消耗量大），一是設(shè)緩沖水箱。

2.3.2控制方式

與集中式太陽能熱力系統(tǒng)控制系統(tǒng)基本一致，不同點(diǎn)是輔助加熱位于住戶套內(nèi)，熱媒溫度過低，停止供熱，由業(yè)主自行啟動電輔助加熱系統(tǒng)。

結(jié)論：

集中式雖初投資較低，但后期管理復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用較高，而初投資費(fèi)用可歸于建安費(fèi)，若考慮對建筑外立面影響，優(yōu)先采用集中分散式系統(tǒng)，屋頂面積不足時，采用集中分散式+分戶式；若考慮實(shí)際使用效果，優(yōu)先采用中分戶式系統(tǒng)，有無南向陽臺戶型時，采用集中分散式+分戶式；不建議采用集中式（更適用于公共建筑）。

參考文獻(xiàn)：

[1]仲繼壽，張磊. 高層住宅太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用研究[J]. 住宅科技，2009，（06）：6-11.

[2]萬水. 高層住宅太陽能熱水系統(tǒng)類型選用探討[J]. 給水排水，2009，（12）：65-69.

[3]張霖. 高層住宅太陽能熱水系統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)思路[J]. 建筑節(jié)能，2012，（01）：30-33+37.

[4]吳曉春，楊田. 太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中的應(yīng)用探討[J]. 給水排水，2012，（12）：77-81.