1、太阳能热水系统与住宅建筑一体化设计对策研究摘要：太阳能是可再生资源，太阳能热水系统与住宅建筑的一体化有着节能等优势，不但可以减少建筑成本而且不会影响城市的美观，符合我国可持续发展战略，建筑一体化太阳能热水系统可行性研究，在符合技术要求的前提下，研究太阳能热水系统与住宅建筑一体化设计。 关键词：太阳能热水系统；建筑；一体化设计 中图分类号：TU2 文献标识码： A 前言 能源已成为制约国家安全和经济可持续发展的瓶颈，现在化石能源面临着枯竭的威胁，所以大力发展可再生能源刻不容缓。太阳能作为可再生能源具有较好的发展前途。太阳能热水器是太阳能热利用最成熟的一个方面，太阳能应用列入到建筑设计中，同时还要
2、和建筑工程一起投入使用,只有这样，才会实现太阳能应用和建筑设计“一体化”的目标。 一、太阳能热水系统与住宅建筑的一体化概述 太阳能热水系统与住宅建筑的一体化是指在建筑设计中将太阳能热水系统作为建筑的一部分而不是孤立部件来加以考虑。这一设计模式具有充分利用建筑空间、同步设计施工、减轻建筑负荷、提高设备利用效率等优点，随着工程技术与设计艺术的不断进步和完善，热水系统与住宅建筑的一体化在降低建设成本的基础上，极大地提高了热水系统的工作效率。首先，它可以替代常规能源，降低建筑耗能，减少二氧化碳的排放，降低温室效应;其次，使用太阳能热水器与建筑结合可以降低建筑成本同时创造低能耗高舒适性的健康居住环境;最
3、后，发展太阳能热水器建筑一体化对实现可持续发展战略具有重大意义。设计师在规划过程中应结合住宅所在地区的气候特征、建筑类型以及安全条件等，合理确定热水系统的类型、运行方式以及其他各项性能参数，在满足建筑内部功能与外部造型要求的同时，创设高效、低耗、舒适、健康的宜居环境。 二、建筑一体化太阳能热水系统可行性研究 1、太阳能热水系统的主要形式 太阳能热水系统类型的划分，主要是结合太阳能集热器和贮热水箱安设方式。其中一类为集中式设置，也就是说使用的是太阳能的集热器和贮热水箱为集中式，为用户提供热水；另一类为集中分散的组合设置，也就是说太阳能的集热器为集中式设计，而贮热水箱则是分散式的。 2、回收期计算
4、 在预测、评估太阳年热水系统时，除进行必要的可行性分析之外，同时还应该预估测回收期，而这些也都是人们所关注的焦点问题。一般来说，太阳能热水系统的前期投资要比普通能源热水系统投资高得多。一般来说，增加投资回收期方法主要有两类，即静态回收期与动态回收期。其中，静态回收期指的是不对折线系数所产生的影响予以全面考虑，同时计算相对简单；而动态回收期必须要全面考虑资金时间价值。 三、技术要求 国家标准建筑给水排水设计规范GB50015 中有关规定；住宅、宿舍等居住建筑，除洗浴用热水外，太阳能集热器出口水温可低于建筑给水排水设计规范GB50015 的要求，但必须高于当地自来水温度。太阳热水系统热水水质的卫生
5、指标，应符合现行的生活饮用卫生标准的要求。供热水系统应符合下列规定和要求：国家标准建筑给水排水设计规范GB50015 中有关规定；集中供热水系统应设热水回水管道，热水供应系统应保证干管和立管中的热水循环；要求随时取得不低于规定温度热水的建筑物，应保证支管中的热水循环，或有保证支管中热水温度的措施。分散供热水系统可根据用户的具体要求设臵热水回水管道。安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器，应有防止热水渗漏的安全保障设施。 四、太阳能热水系统与住宅建筑一体化设计 1、结构设计 建筑的主体结构或结构物件，应能够承受太阳能热水系统传递的荷载和作用。太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安
6、装埋设予埋件或其它连接件。连接件与主体结构的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。安装在屋面、阳台、墙面的太阳能集热器与建筑主体结构通过预埋件连接，预埋件应在主体结构施工时埋入，预埋件的位臵应准确；当没有条件采用预埋件连接时，应采用其他可靠的连接措施，并通过试验确定其承载力。轻质填充墙不应作为太阳能集热器的支承结构。太阳能热水系统结构设计应计算下列作用效应：非抗震设计时，应计算重力荷载和风荷载效应；2 抗震设计时，应计算重力荷载、风荷载和地震作用效应。 2、太阳能集热循环系统 （1）太阳能保证率 判定不同地区太阳能资源的一重要参数为太阳能保证率。如果保证率越大，那么则证明本地区的太阳
7、能就更丰富。由此看来，保证率为准确准定集热面积的重要因素，同时它也是影响太阳能热水系统经济性的一个重要因素。在探究和工程实践过程中，获得太阳能保证率的方法主要是凭借经验。 （2）水箱容量 如果选用的水箱容量过大，那么水温是很难再短时间上升的 ；而如果水箱容量偏小，那么水温升高的时间相对较短，甚至还可能出现沸腾现象。所以，在具体工程中，要结合具体情况选择更适合的水箱容量。通常，确定水箱容量的方法主要有两种 ：第一，精确计算法。此方法则是结合热水小时变化曲线和系统的供热能力、规律以及辅助加热装置的性能等准确计算出。第二，经验法。相关人员根据以往的工作经验，通常是选取集热面积的 4079 倍即是水箱
8、的容量值。 （3）防冻和防过热设计 在某些地区的冬季，其温度会在 0 摄氏度以下，这时设计人员还需要对太阳能热水系统防冻问题予以考虑。如果水箱的温度偏高，或者是集热器防冻液因温度超过了 115 摄氏度时，便有较强的腐蚀性，因此，还应该对系统的防过热问题予以考虑。这主要是由于无论是防冻还是防过热都会影响到系统的正常运行，因此，我们应该引起足够的重视。解决防冻以及防过热问题，通常最简单方法是完全把传热介质予以排空，是对阀门与泵进行控制最终所实现的。如果在加热系统中有防冻液，那么可通过排回对策，进而要在集热器和水箱间增设缓冲水箱，主要是用于排除传热介质；也可以在集热器和贮热水箱间增设一冷却系统，无论
9、是在冻结还是在出现过热现象时，其传热介质则进入到冷却系统当中，这样一来，在集热器和冷却系统间重复进行冷却或者是加热。 （4）热水供应系统 通常，膨胀水罐主要有两种形式，即隔膜式与胶囊式。它主要是用于吸收因温度变化产生的膨胀量变和，避免系统产生超压现象，从而使系统能够安全、稳定的运行下去。现如今，因热水管道都事先进行了防腐蚀处理，因此，其绝热结构主要包含三层，即绝热层、防水、防潮层以及保护层。在实践应该过程中，主要选用导热系统较高的材料，例如 ：聚氨酯泡沫材料、聚乙烯泡沫材料等多种。 五、太阳能热水器建筑一体化未来发展的重点 太阳能热水器建筑一体化在以后的发展过程中重点从以下几个方面展开工作:加
10、快太阳能热水器建筑应用技术及其配件的研发，努力扩大国内市场需求;制定国内太阳能热水器产业与建筑结合的统一标准和规范;深化行业调研，各地建筑节能主管部门、业主单位、节能服务公司多角度了解行业发展过程遇到的障碍与问题，推广好的经验与做法;加强宣传，促进会员交流，加强建筑节能服务理念、模式的宣传推广工作。 结束语 建筑一体化太阳能热水系统凭借自身所具有的节能与环保等优势，应确保系统稳定、可靠，使太阳能与辅助能源加热设备的匹配合理，并逐步实现系统的智能化和自动控制。 参考文献 1季杰,罗成龙.一种新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统的实验研究J.太阳能学报,2011(2). 2钟承尧,王林茂,严世胜.太阳能热水空调建筑一体化系统J.可再生能源,2011(2). 3国家住宅与居住环境工程技术研究中心.住宅建筑太阳能热水系统整合设计M.北京:中国建筑工业出版社,2006. 4 胡润青 中国太阳能热利用发展:前景与挑战J 建设科技，2011(24):18 21 5 霍志臣，罗振涛 中国太阳能热利用 2011 年度发展研究报告(下)J 太阳能，2012(3):6 9 6 钟承尧 , 王林茂 , 严世胜 . 太阳能热水空调建筑一体化系统 J. 可再生能源 ,2011(2).
