居住建筑太阳能热水系统利用

居住建筑太阳能热水系统利用探讨

摘要：太阳能热水系统以节能与环保的突出特点越来越受到欢迎，小型太阳能热水系统如雨后春笋般出现在多层住宅阳台等地方。本文笔者就多层建筑中太阳能热水系统的利用展开讨论。

关键词：太阳能；热水系统；非承压

随着能源紧缺对我国国民经济发展带来的严重威胁，社会各界普遍重视对新能源和可再生能源的开发应用。太阳能具有取之不尽，用之不竭，处理设备成本外几乎无需再投入，有很好的经济效应，其中太阳能热水系统堪称技术最为成熟，经济最具有竞争力，应用最为广泛，产业化发展最为迅速的太阳能光热利用技术。太阳能热水系统与建筑一体化将为太阳能的利用开辟更广阔的空间，同时也能够为建筑开源节流。深圳市地处广东南部，属深圳市属夏热冬暖地区，长夏短冬，夏无酷暑，冬无严寒，阳光充足，雨量丰沛，气候宜人。年日照时数介入2200～3000h，年辐射总量介于5000～5852mj/m2,属于我国太阳能资源一般区，太阳能全天、全年分布较为均匀，全年50%的白天具有采集太阳能的条件，深圳市这种较为优越的太阳能资源条件是太阳能技术推广应用的基础。

在太阳能产业发展上，深圳具有十分明显的优势，全世界约72%的太阳能光电小产品厂家主要集中在深圳及周边地区，各式各样的太阳能产品中都可以看到“深圳造”，深圳市太阳能光电产品超过20亿，出口金额近2亿美元；深圳从事太阳能产业的企业60余家，

在太阳能研发上有相当多的自主知识产权，例如太阳能集热器涂成的研制等，很多企业，无论从技术水平，还是产业规模，在国内市场都占据着重要位置。此外，城市中建筑形式丰富多样。介于深圳市这种气候特点和建筑特点对深圳市太阳能热水系统的利用具有现实意义。

一、太阳能热水系统概述

1、太阳能热水系统的分类。文献〔1〕中有多种分类形式，如根据太阳能热水供热范围分了：a、集中供热系统；b、集中－分散供热系统；c、供热水系统。根据系统运行分：a、自然循环系统；

b、强制循环系统；

c、直流式系统；等五种分类方式。笔者认为可根据系统贮热水箱承压情况分为承压系统和非承压系统。目前针对承压系统，市场上也没有明确定义。笔者根据文献〔2〕第3.3.4条和第3.3.5条对住宅用水压力的相关规定，认为多层住宅的太阳能承压系统一般至少能承受0.6mpa的压力。

2、承压系统和非承压系统的差别。顾名思义，承压系统，就是系统中带有一定的压力运行，且系统中至少有一台承压容器，同时太阳能承压系统中还应考虑胀膨水罐，这样一来势必增加工程投资。如果胀膨水罐选型不合适，可能倒致系统不能正常运行，更有甚的在夏季可能出现开锅将贮热水箱体炸裂的现象。因此笔者不提倡在多层普通住宅建筑中利用太阳能热水承压系统。反之，非承压系统，因工程造价低，不担心开锅现象的出现。因为一旦开锅蒸汽就能在第一时间排至大气，对贮热水箱不造成任何危害。因此非承

压系统是相对经济安全的，是值得推广的。

3、非承压系统又可细分为整体机系统和集中供热系统。其中集中供热太阳能热水系统采用集中的太阳能集热器和集中或分散的

的贮水箱供给一栋或几栋建筑所需热水，具有太阳能利用率高，各用户用水温度比较稳定，热水出水快等优点，但存在太阳能热水循环泵设计安装问题，热水计量问题，设备运行、维护费用摊分等问题。一体机系统具有计量方便，无分摊等优点，但存在底层用户热水出水慢，浪费水资源等缺点。笔者结合近些年来对太阳能热水工程的设计、施工经验，认为两种系统应根据实际工程情况进行采用，工程楼层高且用户比较多时应优先采用集中供热系统，而工程楼层低，用户不多时则优先采用一体机系统。

二、太阳能系统与建筑结合的设计实例。

建筑由于有了太阳能热水器，也就有了相应的外在表现形式。由于太阳能热水器在建筑中放置的位置不同，将促进太阳能热水器形式的多元化。把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合，是目前太阳能热水系统与建筑一体化的发展方向。

太阳能系统如末经专业设计布置，可说是相当零乱，大大影响城市景观，破坏了建筑整体效果。如图就是一个例证。（图1）之所以达不到一个良好的视觉效果，是因为从太阳能系统的选型，设备布置，管道安装都没有进行合理设计。笔者有如下几个工程实例，从建筑方案开始考虑到了太阳能热水器的设计布置，与建

筑外立面效果想统一。（图2及图3）

图1 图2

图3

笔者设计的这几个工程一开始就要求建筑同志结合立面效果，做平屋面与坡屋面相接合的立体屋面，这样一来能解决立面效果问题，二来能做好屋面排水工作，三来能给太能阳热水器安装提供一个相对合适、安全的操作空间。作为这种太阳能设计的难点主要有二：①屋面设备的布置，②室内管道的布置。只要建筑同志做方案时能为太阳能热水器及其管道考虑位置就能解决了。

图4 图5

太阳能整体机系统（图4）有一个不利点，就是对底层用户，会造成一个冷水的浪费，这个系统需要将管道中的冷水放完，热水才会出来，按热水给水立管薄壁不锈钢管（壁厚0.6mm的304,计算管道内径d=18.8mm）dn20计，屋面太阳能热水出水至底层用户第一用水点的长度按l=20米(其中垂直高度15.2m)计，长时间间隔用水时首次可能要放出的冷水量（v）按以下公式计：v=l*q=l*π

*d2/4=20*3.14*18.82/4*10-3=5.3l。当然二层以上的用水户放出的冷水量会相应减少。而太阳能集中制热系统（图5）则可以有效的避免这个问题，能够很快出热水，但是热水表应采用远传水表或ic卡水表以方便抄表，同时我们也能清楚的看到，一旦室外热水管出现问题，集中系统会带来多户家庭将都失去热水供应。所以我们设计太阳能热水系统时应根据实际情况，从实用性、经济性、安全

性及节能节水等方面选择太阳能系统的方案。

三、结束语

2009年中国城镇人口已达6.22亿城镇化率46.6%；“十二五”期间，我国城镇化水平预计超过50％，进入城市社会。在此新农村、新城镇建设过程中，将有大量的多层普通住宅出现。在全球气候变暖的严峻现实挑战下，发展低碳经济，倡导低碳生活，成为每一个国家，每一个人的责任。一种有效的利用太阳能产生热水的方式，并且能很好的适应我国这种国情，笔者认为太阳能热水系统是较为适应的。

参考文献

[1]gb50364-2005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范

[2]gb50015-2003建筑给水排水设计规范

[3]中国建筑设计研究院。建筑给水排水设计手册（第二版下册）。

注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。