太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與高層建筑有機(jī)結(jié)合

李婷

（包頭鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

1 高層建筑中應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)概況

1.1 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在高層建筑的應(yīng)用情況

近年來(lái)，節(jié)能與環(huán)保這兩大特征在民用高層建筑建設(shè)中尤為突出，故此，在高層建筑中大規(guī)模應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，是可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。在太陽(yáng)能技術(shù)人員和建筑人員的共同努力下，太陽(yáng)能熱水器與建筑的結(jié)合取得了很大的進(jìn)展。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)作為高層建筑的有機(jī)組成部分，應(yīng)在其結(jié)構(gòu)功能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、與建筑的整合設(shè)計(jì)、進(jìn)行常規(guī)能源匹配、系統(tǒng)的安裝調(diào)試等方面進(jìn)行研究和探索，積累了實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能熱水器與建筑相結(jié)合而提供技術(shù)基礎(chǔ)。

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與高層建筑的完美融合，應(yīng)與規(guī)劃、結(jié)構(gòu)、給排水、電氣等專(zhuān)業(yè)的策劃、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、交付使用等同步進(jìn)行，充分做到安全、美觀、實(shí)用。為合理選擇和設(shè)計(jì)建筑中的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)和產(chǎn)品：①要考慮到建筑的布局、形狀、朝向、用水及光照；②要綜合考慮到經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行管理等因素。

1.2 高層建筑應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)所存在的問(wèn)題

隨著太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在高層建筑中的普及率不斷升高，太陽(yáng)能熱水器在建筑建成后才安裝的這一特點(diǎn)所帶來(lái)的問(wèn)題和矛盾也越來(lái)越明顯。例如建筑物外觀和城市景觀被影響，房屋的使用功能被破壞，再加上無(wú)序不規(guī)范的安裝增加了安全隱患。此外，最大的是缺點(diǎn)人均太陽(yáng)能利用率低，因?yàn)榇蟛糠指邔有^(qū)容積率偏高，樓間距都偏小，對(duì)于分散的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，只有極少數(shù)的樓層才能滿足冬至日日照4h的使用要求。目前，僅僅是建筑頂層住戶(hù)安裝使用了太陽(yáng)能熱水器。所以，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合遇到的最大難題，就是提高每棟住宅的太陽(yáng)能利用率，讓每一個(gè)住戶(hù)都能享受并充分利用免費(fèi)的太陽(yáng)能資源。

但是從實(shí)際工程的運(yùn)行來(lái)看，這一難題的解決存在以下困難：

（1）目前，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在高層建筑中的運(yùn)用較少，相關(guān)的設(shè)計(jì)方案也有待進(jìn)一步研究，所以，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在新型住宅小區(qū)中使用比較受限，很難規(guī)?；瘧?yīng)用。

（2）熱水供應(yīng)優(yōu)化方面的研究以及輔助加熱熱源、加熱方案比較等類(lèi)的研究較少，太陽(yáng)能熱源技術(shù)設(shè)備及配套技術(shù)方面的研究較多。

（3）太陽(yáng)能和建筑有機(jī)結(jié)合較為困難，屋面集熱面積的不足。運(yùn)行維護(hù)的安全便捷性一般，建筑平面布置較難。

2 高層建筑中應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的主要內(nèi)容

2.1 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與高層建筑有機(jī)結(jié)合的基本含義

節(jié)能與環(huán)保，已經(jīng)是一個(gè)全球性的重要命題，也必然的成為世界各國(guó)建筑業(yè)的兩大目標(biāo)，太陽(yáng)能與建筑結(jié)合已成為人與自然和諧相處的必然趨勢(shì)。隨著太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的普及，全球太陽(yáng)能界和建筑界都在力求太陽(yáng)能與建筑的有機(jī)結(jié)合。

如何進(jìn)行太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與建筑的結(jié)合呢？

外觀上，太陽(yáng)能集熱器在屋頂或立面墻上的擺放都應(yīng)合理，要使太陽(yáng)能集熱器融入建筑當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)與建筑的有機(jī)協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。

結(jié)構(gòu)上，太陽(yáng)能集熱器的安裝不可以影響到所在建筑物的承重、防水等基本功能，且要具備抵御強(qiáng)風(fēng)、暴雪、冰雹等惡劣氣候條件的能力。

管路布局上，應(yīng)盡量減小熱水管路的長(zhǎng)度。合理布置循環(huán)管路和供水管路。在建筑物的設(shè)計(jì)當(dāng)中，都應(yīng)提前留出所有管路的通口。

系統(tǒng)運(yùn)行上，要求可靠、穩(wěn)定、安全、便于安裝維護(hù)和檢修。盡可能地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，合理解決太陽(yáng)能與輔助能源之間的匹配問(wèn)題。

2.2 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與高層建筑有機(jī)結(jié)合的設(shè)計(jì)原則

因涉及到開(kāi)發(fā)商、物業(yè)及住戶(hù)等多方的利益關(guān)系，為優(yōu)化解決系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與高層建筑的有機(jī)結(jié)合應(yīng)堅(jiān)持一下基本原則：

經(jīng)濟(jì)性：從最終使用者的角度出發(fā)考慮，在不影響高品質(zhì)供熱水的前提條件下，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的初期投資應(yīng)可能降低，其使用及維護(hù)成本需低于其他常規(guī)能源。

節(jié)能性：從開(kāi)發(fā)商的角度出發(fā)考慮，太陽(yáng)能集熱器應(yīng)可能少的占用建筑物的有效使用面積，以達(dá)到開(kāi)發(fā)商利益的最大化。

方便維護(hù)管理性：從物業(yè)的利益角度考慮，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)應(yīng)具有較高的使用壽命、較低的故障率，且便于維護(hù)、管理、取費(fèi)、計(jì)量工作的進(jìn)行，以滿足物業(yè)公司在管理上盡可能便捷的要求。

3 不同類(lèi)型的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與高層建筑的有機(jī)結(jié)合

3.1 集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

賓館、學(xué)校、醫(yī)院及宿舍等民用高層建筑一般比較適合安裝集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)會(huì)根據(jù)具體需要集中安裝在屋面（平面、坡面、立面墻）上，并配有集中的大型容積儲(chǔ)水箱，用戶(hù)終端可加裝計(jì)量裝置。集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以節(jié)省總體的管道安裝，且控制統(tǒng)一、設(shè)備安裝集中，更有利于熱水在供熱管道內(nèi)的循環(huán)，可在最大程度上節(jié)約成本。

3.2 分體式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

陽(yáng)臺(tái)壁掛系統(tǒng)是高層建筑中使用的典型分體式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。它的集熱器與儲(chǔ)水箱是分開(kāi)放置的，集熱器安裝在陽(yáng)臺(tái)上，儲(chǔ)水箱安裝在室內(nèi)。工質(zhì)將集熱器吸收太陽(yáng)光而得到的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)樗臒崃浚⒆匀谎h(huán)或借助強(qiáng)制循環(huán)將熱水輸送到儲(chǔ)水箱。分體式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)形式快捷方便，特別適用于樓頂面積比較少的高層，成本相對(duì)集中式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)較高。但由于其不受樓頂面積限制，管理方便，集熱器安裝在陽(yáng)臺(tái)上，且一次性投資，免維護(hù)費(fèi)用，所以，此種型式的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，太陽(yáng)集熱器可作為建筑的一個(gè)構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)與建筑的完美有機(jī)結(jié)合。

[1]王旭.濟(jì)南市高層住宅太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D].山東建筑大學(xué)，2011.

[2]杜曉輝.高層住宅太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)研究[D].天津大學(xué)，2010.

[3]張貝.太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與居住建筑陽(yáng)臺(tái)整合設(shè)計(jì)研究[D].山東建筑大學(xué)，2014.