1、住宅建筑太阳能热水系统的应用探讨【摘要】 “十一五”时期，各地区、各部门均认真落实党中央、国务院的决策部署，把节能减排作为重点工作去抓，而太阳能是一种清洁无污染的可再生能源，在房屋建筑中得到广泛应用。本文对太阳能热水系统在住宅建筑应用方面进行探索。 【关键词】太阳能；热水系统；整合设计；布置形式；集热面积；热水量；储热水箱；集热器。 一、太阳能热水系统组成有：集热器、贮热器、热水辅助加热装置以及管路系统。选择太阳能热水系统时，应优先选择运行稳定、计费简单不会产生计费纠纷，且运行成本低、管理方便的太阳能热水系统。 二、太阳能集热系统，按照循环方式可分为自然循环与机械循环系统；按其供水方式可分为直
2、接供水和间接换热供水系统。 间接供水又可分为下列两种方式： 1） 集水器集热：经过换热器加热冷水至贮热水箱供给热水。 2） 集水器集热水做热媒，经过换热器间接加热冷水供给热水。 三、分户集热/分户水箱/紧凑型产品为目前最常用的太阳能热水系统，如下图所示： 本系统中集热器和储热水箱整体设置，储热水箱内置电辅助加热器装置。集水器接受太阳照射温度升高，集热器和储热水箱中水的温度不同的密度差产生对流现象，促使热水在集热器与储热水箱间自然循环流动，最终加热储热水箱中的水。太阳能系统与电能结合实现全天气候热水供应。 太阳能热水系统集中放置在屋顶，采光效果好，太阳能利用率高。由于其结构简单，安装灵活，不论从
3、系统运行管理还是设备安装上都不会影响其他住户的利益，也不存在无法计量收费的问题，一切费用均由使用者自己承担，这种系统形式在已建成的旧建筑中使用较多。旧建筑在建设阶段没有考虑到利用太阳能的因素，故在建筑设计是没有预留相关管道以及孔洞，给后期改造带来了不少麻烦，很多住户把太阳能给水管置于室外外墙，造成建筑外立面的不协调，影响了整个建筑的美观性。在新建建筑中，建筑设计时充分考虑了利用太阳能的因素，使得屋面太阳集热器的摆放和建筑的外观很协调，热水管道均隐蔽于管道井内，对建筑的立面观感无任何影响。 该系统形式在新建多层建筑中得到了广泛的应用，多层建筑的屋面可利用太阳能热水系统的面积能满足整栋建筑全部住户
4、的热水需要，对于 6 层以下住宅而言，可在卫生间内预留一根 100 的立管，通至屋面，其中可敷设每户的太阳能热水管，这样做的好处就是能减少很多不必要的供水管道，每户可根据自己的需要随时控制整个系统，也不存在使用热水单独计费的问题。对于北方地区有冬天会产生结冻的原因，冬天都会管道和集热器泄空防止冻裂，太阳能都集中在夏季使用，储热水箱内的辅助加热装置作用不是很大，一般在安装前期会取消辅助加热设备，冬天和阴雨天洗浴只能配合户用电热器解决。这种系统形式用在多层建筑中是最理想的太阳能热水系统。 该系统形式虽然简单实用，但是住户在使用时不会马上会有热水流出，必须把残留在管道内的冷水排空才会有热水流出，势必
5、造成了水资源的浪费。当然利用接水器具把这部分冷水收集起来继续利用，也不会造成水资源的浪费。 四、分户集热/分户水箱/阳台壁挂型产品在高层建筑中使用较多，高层建筑屋面面积有限，可利用太阳能热水系统的面积无法满足整栋建筑全部用户的热水需求，阳台壁挂型太阳能热水器无疑是最好的选择。但是高层住宅一般情况下，3 层以下外立面不能保证日照时长，即无法满足太阳能集热器的布置要求，3 层以下建筑要利用太阳能投资成本以及运行费用较高，热水计量难度较大，可采用传统能源电热水器替代。对于3 层以上建筑，采用阳台壁挂型太阳能热水器虽然能满足住户的用水需要，但对建筑外墙的做法要求较高，集热器的安装应该安全可靠，不应存在
6、安全隐患。 分户集热/分户水箱/阳台壁挂型产品如下图所示： 本系统中集热器和储热水箱结构分离，储热水箱必须置于集热器上方。储热水箱内置换热装置和电辅助加热装置。集热器接受太阳照射温度升高，集热器和和换热装置中的热媒温度不同产生密度差，形成对流现象，促使热媒在集热器与换热装置之间自然流动，热媒通过换热装置与储热水箱中的进行热交换，加热储热水箱中的水。热水供应应采用顶水式供水，保证了冷热水供水同源同压，太阳能系统与电能结合实现全天气候热水供应。每户一套系统，用水和用电分户计量，住户可随住随用无计费纠纷，便于物业管理。 自然循环系统将贮水箱置于集热器上方（高度差约为 11.5 米） ， 集热器与贮水
7、箱连接的循环管在限定的距离内（以 12 米为宜）愈短愈好，要求连接应尽量避免直角弯（最小折弯角度为 135%d） 。辅助加热控制预约定时自动加热功能，当到达设定时间且水温低于设定温度时，辅助加热装置自动启动加热，水温达到设定水温时，辅助加热装置自动关闭，停止加热。对于住户而言，可以根据自己的需要，选择是否需要辅助加热控制预约定时自动加热功能，热水使用要求较高的用户可采用辅助加热控制预约定时自动加热功能，虽然能在任意时刻及时的使用到热水，但是电辅助加热装置要经常动作，比较浪费电能，不利于节能。热水使用要求不高的用户，就可以不采用辅助加热控制预约定时自动加热功能，省电，利于于节能。 以上两种太阳能
8、热水系统形式是目前最实用的，产生用水纠纷最少的系统形式。每户一套独立系统，分户计量，用户可根据自己的实际需要自行灵活调节，也影响不到其他住户的用水要求，产生的费用自行承担，也便于物业管理。 五、结束语： 通过以上分析对比可以看到，太阳能的每一种应用技术，各有其自身的特点和不同的应用范围，只有与其他能源互为补充，才能相得益彰。只有合理的应用各系统，才能最大限度的利用太阳能。对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源，进行节能、环保的重要探究项目之一，取得了较大的进展并已进入实用阶段。近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视，非凡是在今年提出的建设节约型社会的方针后，太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型环保新能源，一种较为简单、经济、环保、可靠的改善建筑环境的方法，一种很适合我国经济目前状况的热水供应方式，在我国得到了大力的推广和广泛的使用。 参考文献： 建筑给水排水设计规范GB50015-2003（2009 年版） 住宅太阳能热水系统选用及安装11CJ32 全国民用建筑工程设计技术措施-给水排水 （2009 年版） 太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB/T18713-2003
