1、1居住类建筑对太阳能热水系统的选择摘要：太阳能是可再生能源中研究开发最多、最引人注目、应用最广泛的清洁能源。本文首先介绍了使用太阳能热水的经济性和必要性，接着阐述了目前太阳能热水系统使用存在的问题及太阳能热水的各种系统，最后分析了不同类型住宅建筑对太阳能热水系统的选择。 关键词：太阳能；热水系统；住宅 Abstract: solar energy is renewable energy research and development, the most dramatic, the most widely used to clean energy. This paper first intro
2、duced the use solar hot water efficiency and the necessity, then expounds the present solar hot water systems use the existing problems and the various solar hot water system, and finally analyzes the different type of residential building solar hot water system selection. Keywords: solar; Hot water
3、 system; residential 中图分类号：TU832.1+7 文献标识码： A 文章编号： 引言 近年来，在能源危机和环境污染双重压力下，世界各国都更加重视清洁能源的研究开发和推广应用。太阳能作为一种取之不尽、用之不竭2的绿色能源，是改善居民生活条件和解决能源紧张的有效方法，是 21 世纪以后人类可期待的最具发展潜力的能源之一。 1 使用太阳能热水的经济性和必要性 由于我国经济的不断发展，作为社会和经济发展重要物质基础的能源，其需求呈现出持续增长的趋势，特别是近年来我国建筑业的迅速发展使得建筑能源也迅猛增长。由于小康社会的建设和人们生活水平的提高，人们对生活舒适性的要求越来越高，尤
4、其是在生活热水的使用方面较为突出，在我国发达地区的住宅中建筑总能耗的 15%20%是属于其生活热水能耗，而我国不仅是一个常规能源（如石油、天然气和煤炭等）短缺的国家，而且是常规能源消耗的大国。能源紧缺以及由能源带来的环境污染日益突出，已成为目前急需解决的问题。找到一个清洁、安全且稳定、经济的能源供应及消费体系是建设资源节约型和环境友好型社会的重要保障。太阳能作为清洁可再生能源既可以提高居民的生活舒适性，又能有效减少常规能源的消耗量，从而受到了人类广泛的关注。因此，大力开发利用太阳能资源，优化能源结构，为促进经济、社会和环境可持续发展做出贡献。 2 目前太阳能热水系统的使用存在的问题 （1）太阳
5、能热水系统设计形式种类多。目前，对于住宅建筑常用的系统一般有阳台壁挂太阳能热水器、家用太阳能热水器、集中集热-分户储热和集中集热-集中储热的太阳能热水系统等。在投资、使用、维护等方面这几种系统都有较大的区别，虽然各有利弊，但对于哪一种系统形式更适用于住宅建筑的太阳能热水工程，观点并不一致。 3（2）太阳能产品有多种，包括全玻璃真空管集热器、金属热管真空管集热器、平板集热器、U 形管集热器、玻璃真空管集热管和平板集热器等。哪一种类型的太阳能产品更适合应用于住宅建筑，各企业及行业内的说法不一。 （3）太阳能热水系统中有多种形式的辅助热源，如电加热、燃油、热泵及燃气等形式。如何配置在住宅太阳能热水系
6、统中的辅助热源才能够达到经济与合理。 （4）目前，并未建立太阳能热水系统工程的监管体系，或具有不完善性，并且没有专业的部门有效地监控太阳能系统工程的设计、施工及验收等环节，造成无法完全保证太阳能工程在施工过程中的质量，随着工程量的增大，问题会逐渐显现。 3 太阳能热水各种系统的介绍 （1）按太阳能热水系统运行方式可分为以下三种：直流式系统，利用控制器使传热工质直接一次流过集热器加热后，进入贮热水箱或用水点的非循环太阳能热水系统，其贮热水箱的作用仅为贮存集热器所排出的热水；强制循环系统，利用外部动力迫使传热工质通过集热器进行循环的太阳能热水系统；自然循环系统，仅利用传热工质内部的温度梯度产生的密
7、度差来实现集热器与换热器之间或集热器与贮水箱之间进行循环的太阳能热水系统。 （2）按太阳能热水系统供水范围可分为如下三种：分散供热水系统，采用分散的太阳能集热器和分散的贮热水箱的小型太阳能热水系统；集中供热水系统，采用集中的太阳能集热器和集中的贮热水箱的太阳能热4水系统；集中-分散供热水系统，采用集中的太阳能集热器和分散的贮热水箱的太阳能热水系统。 （3）按太阳能热水系统辅助热源设备安装位置可分为外置加热系统和内置加热系统两种。 （4）按太阳能热水系统集热系统与热水供应系统的换热方式分为如下两种：间接系统，在集热器中注入某种传热工质，将其加热后再通过换热器间接加热水供给用户的系统；直接系统，将
8、集热器中的冷水直接进行加热供给用户的系统。 （5）按太阳能热水系统辅助能源启动方式可分为按需手动启动系统、全日自动启动系统和定时自动启动系统三种。 太阳能热水系统的类型应根据建筑物的类型及使用要求进行选择。 4 不同类型住宅建筑对太阳能热水系统的选择 4.1 别墅 别墅是高档住宅建筑，各户独立，私密性好，一般为 23 层，太阳能系统宜考虑每户独立设置。别墅的套内具有较多的卫生间，人均用水不均匀性较大且热水用量大，但是人均具有较大的屋面面积，可以考虑采用在屋面设置较大面积的集热器。 在北方，由于存在冰冻的问题，宜采用间接系统，因此只能采用强制循环系统，如图 1 所示。在南方，不用防冻，为了提高太
9、阳能的热效率，对水质要求不高的前提下，宜采用直接系统。此外，为了便于控制，使太阳能更大限度地得到利用，应采用直流式系统，如图 2 所示。辅助热源可以选择燃气或电热水器。 5图 1 别墅太阳能热水强制循环系统 图 2 别墅太阳能热水直流式系统 4.2 集体宿舍 集体宿舍由于用水量大，用热水时间集中，太阳能集热系统控制采用强制温差循环方式运行，辅助热源采用电加热装置，且运行方式为定温出水。广州某集体宿舍采用太阳能热水系统进行连续测试，其太阳能热水系统每吨水耗电冬季约为 1215 元，春秋季每吨水约为 69 元，而夏季每吨水基本为 0。 4.3 酒店 酒店一般采用集中式供热水系统，太阳能集热器安装在
10、屋面，其辅助热源一般采用热水锅炉、热泵等。酒店 24h 全日供应热水，用水高峰时间为 18：0024:00，同时由于酒店热水使用的小时变化系数比较大，因此酒店对稳定的供应热水具有相当高的要求。 在南方，太阳能热水系统一般采用定温放水的直流式系统，利用集热器出口的温控元件检测出口温度，当达到设定温度时，便将集热器中的热水放入热水贮水箱中；热泵热水系统采用定温放水系统，由热泵加热水箱和热水贮水箱组成，热泵热水系统每加热一箱水都是从冷水到设定温度，当达到设定温度时，热泵加热水箱中的热水就直接进入热水贮6水箱中，如图 3 所示。这种系统虽然具有较复杂的控制系统，但是减少了很多冷、热混合水所带来的热损失
11、，且比较高效、节能，更为重要的是能够使热水贮热水箱中的水温稳定性得到保证。 图 3 太阳能与热泵联合运行原理图 为了使整个系统既能高效运作，又要使供水稳定性得到保证，而太阳能热水受天气条件、日照情况的影响较大，热泵制热时间较慢，因此，需要根据酒店热水用水特性对控制程序进行设计。 4.4 多层住宅 我国多层住宅一般是指9 层的住宅建筑，屋面面积一般够集热面积之用，应该优先考虑屋面集热的方式。为了管道敷设空间，同时由于屋面属于整栋业主共有，太阳能应该采用集中集热的太阳能热水系统。为了减少计价麻烦，同时也为了减少物业管理的维护麻烦，应该分户设置辅助热源。因此，多层住宅宜采用集中集热、储热，分户辅助加
12、热的太阳能热水系统。 多层住宅集热系统和别墅太阳能系统一样，在北方，宜采用强制循环式间接系统，在南方，宜采用直流式直接系统。在北方，为了防冻，贮热水箱宜放在室内；在南方，可以放在室外露天。 这个系统的关键是太阳能热水和辅助热源热水的自动转换，由于供热系统无循环管道，刚开始需打开热水器加热管内的冷水，而当太阳能7热水供到时，出现高温热水，容易烫伤，恒温热水器可以很好地解决这个问题，但恒温热水器一定要安全可靠。 4.5 高层住宅 高层住宅的太阳能热水系统选用既要经济适用，又要安全简便。高层住宅公用面积一般都比较紧张，不宜采用需要较多公用面积作为热水立管专用管井之用的集热形式，且其底部楼层需要很长的
13、分户支管，不利于节省。高层住宅使用热水的人数多，屋面面积往往不够集热用，可以采用墙面或阳台式集热器，不需要公用管井及屋面集热。 5 结束语 居住类建筑的太阳能热水系统可供选择的形式有很多，因此在选用时需要考虑不同类型的住宅建筑，使之与太阳能热水系统能够达到完美的结合，从而最大限度的实现环保、高效、节能供应热水的目的。 参考文献： 孙润.太阳能热水系统在住宅设计中的应用J.江苏建筑.2008,(5):27-28. 陈勇.住宅建筑太阳能热水系统应用研究J.中国建筑金属结构.2009,(10):44-49. 王毅.太阳能热水系统在住宅中的应用J.住宅产业.2011,(11):55-57. 谢振明.太阳能热水系统使用的基本要求以及工程应用举例J.宁波节能.2012,(1):28-36. 8李槿，刘洪彬.太阳能热水系统在住宅中的应用J.山西建筑.2009,35(23):184-185.
