1、居住建筑太阳能热水系统设计分析摘要：城市人口的剧增引起了热水供应的巨大需求，利用太阳能这种清洁可再生能源为人们提供生活热水具有节能和环保的双重意义。本文结合太阳能热水系统的设计经验及工程实例，对居住建筑太阳能热水系统设计进行探讨分析。 关键词：太阳能；集中热水系统；选型 中图分类号： TK511 文献标识码： A 文章编号： 工程概况 某拟建住宅小区建设工程为 11 层单元式住宅。本工程单体为 1 梯 4户，11 层的单元式住宅。每栋均设置独立的太阳能集中热水系统。热水用水定额 80L/(人.d)，热水日最高用水量为 38.08m3，最大时用水量为4.76m3/h，冷水计算温度 ti=15，热
2、水计算温度 tend=60，设计小时耗热量为 210.5KJ/h。 太阳能热水系统的确定 根据建筑特点，可选的系统为：普通分户式系统（包括双管整体式太阳能热水器（系统） 、单管整体式太阳能热水器（系统） 、分户式系统（分离式强制循环直接加热系统、分离式自然循环间接加热系统） 、半集中式系统（集热器承压的单循环系统、集热器不承压的双循环系统） 、集中式系统（集热器承压的直接加热系统、集热器不承压的间接加热系统、以单元为单位的中央热水系统） 。 考虑到目前分户计量的可行性不高，因此首先排除集中式系统。 考虑到本工程为 11F 的情况，采用普通分户式系统对下部住户不适用，排除； 考虑到建筑单体间距较
3、小，日照条件较差(尤其是底层的日照时间不能满足规范要求)，排除分离式自然循环系统； 如果采用分户管线的布置方式，需要在楼梯间等公共部位埋设较多管线（2 根/户）,布置困难，排除分离式强制循环直接加热系统及双管整体式太阳能热水器（系统） ；因而可选的系统首选半集中式系统。 2.1 半集中式系统（集中集热-分户储热-分户供热）的系统图及特点 2.1.1 集中-分户供热水系统指采用集中的太阳能集热器和分散的贮水箱供给一个单元或一幢建筑物所需热水的系统。在分户集热供热和集中集热供热的基础上综合延伸出来的一种太阳能热水系统与建筑结合方式，其特点是以一个单元为设计单位安装太阳能热水系统，共用集热器，每个住
4、户拥有独立的储热水箱(如图所示) 2.1.2 产品选型：这种系统目前还没有成套产品，主要由集热器、储热水箱和系统控制组成，设计时，首先需要确定单位太阳能集热面积与热水量的匹配值。根据匹配值，可计算出确定建筑的太阳能集热总面积和每户安装的储热水箱容量，可进一步设计安装太阳能集热器的建筑面积和放置储热水箱位置。储热水箱可在室内或统一放置在屋顶，然后考虑集热器与储热水箱的连接管路，该系统的太阳能集热运行方式一般使用强制循环，因此，还要设计循环泵使用的电源。 2.1.3 管路设计：管路要根据实际情况设计比，集热器与储热水箱的连接可使用并联与串联的方式，需要考虑管路保温和热水计量问题。 2.1.4 辅助
5、能源：如果储热水箱配备由内置电辅助加热装置，考虑匹配电源设计；否则，需要考虑太阳能热水系统与室内燃气或电热水器的衔接问题。 2.1.5 适用建筑：该系统一般适合设计安装低层、多层和具备条件的高层住宅建筑。 2.1.6 系统优点：费用低廉，计费方便。本系统采用集中分散式的供热方式。太阳能产生的热量是通过换热的方式给用户提供热量，因系统仅通过热媒换热向住户提供热量，故无需计量收费，用户仅需支付水泵电费及系统维护费用，运行费用低廉，易于承受；均好性，在城市建设用地紧张、建筑物间相互遮挡不可避免，以及建筑本身体型多样所带来的房间日照条件不均的情况下，可以最大限度的实现均好性，即使是住在底层的住户也能享
6、受到从楼顶采集的太阳能所带来的便利和实惠；安全性。本系统集热器采用真空管式，保温性能好、抗冲击、不爆裂，且安置在楼顶，没有坠落隐患，局部损坏不影响系统整体运行；管理方便有效。本系统集热器及循环控制设备均设于公共空间，便于物业统一管理，统一维护，能够更有效的保证系统长期正常运行，在设备使用年限内持续发挥效力，避免了用户因维护成本高而放弃使用所造成的投资浪费。建筑主体设计影响较小：本系统集热器集中设于屋顶采光最好的位置，与各户实际日照条件无直接关系，亦不需要每户均设南向阳台，因而建筑平面布局可以相对灵活。除屋面荷载有所增加外，其余空间均无需考虑增加承重、防水、排水、保温等设计内容。不多占用室内空间
7、，也可少增加土建成本； 2.1.7 系统缺点：由于是间接换热系统，热损失较大；同时控制较之前两种系统相对复杂，检修点较多。 3、系统相关设计 3.1 设计参数 a.热水设计参数：最高日热水用水定额为 q r=80L/人日，平均日热水用水定额(取最高日热水用水定额的 50%)为 40L/人日，设计热水温度为 Tend =60， b.常规能源费用：电费按照 0.53 元/度； c.太阳能集热器性能参数：U 型真空管集热器，集热器模块规格为1100（南北向）mm2000（东西向）mm； d. 其中,。 代入计算得：（直接加热系统） ， （间接加热系统） ，即实际设计面积（间接加热系统） 。 3.2
8、集热器与建筑屋面的连接节点设计 a.应保证放置在平屋面上太阳能集热器的日照时数，互不遮挡，有足够间距(包括安装维护的操作距离)，排列整齐有序； b.太阳能集热器在平屋面上安装需通过支架或基座固定在屋面上，建筑设计应充分考虑设置在屋面上太阳能集热器(包括基座、支架)的荷载(应根据厂家具体资料定，在缺乏相关资料的情况下可按满水荷载为0.5kN/m2 设计考虑)，计算设计适配的屋顶预埋件，使集热器与建筑锚固牢固，在风荷载，雪荷载等自然因素影响下不破坏； c.固定太阳能集热器的预埋件(基座或金属构件)应与建筑结构层相连，防水层需包到基座是上部，地脚螺栓周围要加密封处理； d.平屋面上设置太阳能集热器，
9、屋顶应设有屋面上人孔，用做安装检修出入口，太阳能集热器周围和检修通道，以及屋面上人孔与太阳集热气之间的人行通道应铺设刚性保护层，可铺设水泥砖等用来保护屋面的防水层； e.管线需穿过屋面时，应预埋相应的防水套管，对其做防水构造处理，并在屋面防水层施工前埋设安装完毕。避免在已做好防水保温是屋面上凿孔打洞。 f.对于水平放置的真空管式太阳能集热器，真空管排列宜考虑横向(东西向)放置，以减少太阳入射角的不利影响；对于倾斜放置(例如倾角为 30左右时)的真空管式太阳能集热器，真空管排列宜考虑竖向(南北向)放置，以减少太阳方位角的不利影响； 4、经济指标分析 小高层建筑太阳热水系统评估表 (简接系统考虑 0.85 的热效率) 5、结束语 太阳能热水系统的设计是给排水节能的重要环节，但由于本系统涉及到设计、采购、施工、管理等各个环节，尤其是要和建筑做好一体化的工作，因此需要设计在建筑方案阶段就和业主沟通，尽快确定方案，以便于后续各相关工作的顺利开展。
