建筑太阳能热水系统给排水设计

建筑太阳能热水系统给排水设计

发表时间：2018-05-31T15:08:08.383Z 来源：《防护工程》2018年第2期作者：黄贵重

[导读] 太阳能是目前最丰富的可再生能源，在发电、取暖、供水等方面取得了广泛应用。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。

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摘要：太阳能热水系统已经普遍被运用在住宅建筑的给排水设计中。本文主要分析了太阳能热水系统给排水设计的作用和设计原则，并就给排水设计中太阳能热水系统的应用进行了分析。

关键词：建筑；太阳能；热水系统；给排水；设计

引言

太阳能是目前最丰富的可再生能源，在发电、取暖、供水等方面取得了广泛应用。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。太阳能资源丰富，既可免费利用，又无需运输，对环境又无任何污染。如何合理、有效利用太阳能技术，已成为不可改变的趋势。在国家大力提倡低碳环保的前提下，住宅太阳能热水系统开始大量应用在新建住宅上面。因此，如何合理进行建筑太阳能热水系统给排水设计是当前的首要问题和任务。

1太阳能热水系统给排水设计简介

1.1给排水设计中太阳能热水系统应用主要作用

太阳能热水系统是利用太阳能热水器,将冷水转化成热水,供人们使用的系统。目前,我们常用的是需要放置在屋顶的普通型太阳能热水器。这种热水器采用紧凑型设计,把太阳能集热板和储水箱设计在一起,安装简单方便,成本也低。但是需要较大面积的平屋顶,维护也是各自为政,不便于管理,也很容易对建筑屋面产生破坏。还有就是受天气影响很大,阴雨天气或光照不足时,不能解决全天候供应热水问题。因此,太阳能集中布置,统一管理和增设辅助加热,组成全天候热水供应系统被更多的采用和推广。

（1）减少能源消耗

太阳能作为一种新型的节能型能源，将其运用到给排水工程中，可以起到重要的效果。因为人们广泛运用太阳能热水系统，使得煤气等其他能源的消耗逐渐减少。除此之外，还能给人们提供诸多方便，进而降低成本的消耗。在进行给排水系统设计的过程中，进水管道安装应该秉持就近原则，在某种程度上可以有效缩减管道应用数量，这样不仅可以节约一定施工时间，降低设备购置成本，同意还能起到节省能源消耗的目的。

（2）降低环境污染

在开展给排水设计工作时，主要把空气能热泵党走主要的辅助加热设施，热水箱容量应该结合设计要求进行建立，从而保证给水环节中水量始终保持充足状态，同时根据用户的应用需求对其进行调整。在一般设计时，因为受到自然环境的影响，使得部分用户服务不能够得到保证，但是运用空气热泵具备的辅助功能实施加热，可以有效防止这一现象的出现，即使所处的条件环境在恶劣，也可以较好的满足用户要求。这种太阳能热水系统普遍应用在医院以及家庭中。太阳能热水系统受到人们的一致认可的应用，主要因素就是其作为一种可再生能源，并且具备清洁功能，从而有效减少对环境的污染。

1.2 设计原则

第一，采用整体设计原则,从项目立项到施工设计的整个过程,综合考虑住宅建筑用水的特点、使用工况、集热器规格及性能参数、系统配置及运行方式、使用和维修、节能与安全、经济效益等因素,均应符合工程系统的设计原则。

第二，力求使太阳能与常规能源最佳组合,充分利用太阳能,最大限度降低常规能源消耗量,从而达到节约能源降低消耗之目的。

第三，系统设计的先进行、安全性、可靠性、耐久性等综合考虑。

第四，较好的经济效益和社会效益,在环保、节能、合理用水等方面全面考虑。

2 给排水设计中太阳能热水系统的应用

2.1选择集热器

给排水设计中，应用太阳能热水系统，需要合理选择集热器类型，通常集热器分为平板型、金属-玻璃真空管、全玻璃真空管，在选择的过程中，要从运行期最低温度、集热效率、运行方式等方面，进行综合分析，选择符合绿色建筑设计标准的设备。在安装集热器时，要按照以下要点进行：①安装倾角。尽量和本地纬度相同，若太阳能热水系统多应用于夏季，则安装倾角可以设置为本地纬度减去10°，若多应用于冬季，则安装倾角可以设置为本地纬度加10°。选用水平热管集热器时，可以将安装倾角设置为0°，若选用热管式集热器，则安装倾角要＞10°。②安装方位。朝向正南或者南偏东西30°范围内，以确保集中热效果，尽量不将集热器安装在背阴区域，要确保日照时间＞4h。③联接方式。可以采取并联或者串联等方式，来连接集热器组，尽量选择并联方式。若为自然循环系统，则可以并联集热器。平板型设备并联，其数目要＜16块，各系统全部集热器设备数量要＜24块。对于全玻璃真空管，以东西方向设置的集热器设备，在相同斜面上采取多层布置的，集热器采取串联方式，数量要＜3块。

2.2 管路设置

在设置管路时，要采取相应的措施，确保冷热水系统压力保持平衡，压差要＜0.02MPa。对于管道，需要做好保温措施，以确保太阳能热水系统的供水温度。对于室外管道，需要做好防冻措施，按照排水方向来设置，以避免管内水滞留，发生管道冻裂问题。合理安排管道方向，室外管线采取隐蔽布设的方式，穿越围护结构的管线，需要做好预埋处理，使用套管做好防护工作。竖向管线尽量布设在竖向管道井内，做好安全隐蔽工作，以便于后期维护与检修。建筑室内的水平管线，采取隐蔽设置的方式，在楼板或者墙体面层中，来布设水平管道沟槽，对于隐蔽工程，要确保管线无接头。值得一提的是，需要合理的选用管材，按照现行标准，从管道工作压力与温度等方面考虑，尽量选择金属管材，做好防腐措施。

2.3 辅助热源加热设备设置

建筑设计中应留有相应的位置，满足其技术要求，确保辅助热源设施安全运行及安全操作、维护。辅助热源应尽量靠近贮热水箱（罐）设置，并应便于操作、维护。

辅助热源启动方式分为手动启动、全日重点启动和定时自动启动三种。启动方式直接关系到太阳能热水系统的节能效果，应结合不同的热水供水方式、采用适宜的控制方式。

2.4 控制方式

太阳能热水系统应设置集热系统运行控制、辅助热源的自动切换控制、防冻控制、防过热控制，集中热水供应系统还应设置热水循环控制。

控制方式应尽量简单、可靠，便于用户操作，宜设置可数字化显示的控制仪表盘，重点显示每日系统的太阳能得热量、辅助热源用量、供水温度、管网温度、贮热水箱（罐）温度等，便于用户直观了解该系统节约的能源量。为保证系统的使用功能及安全，应相应设置电磁阀、温度控制阀、压力控制阀、泄水阀、自动排气阀、止回阀、安全阀等控制元件，产品应符合相关产品标准的要求，并预留检修空间。

2.5 注意事项

有的某工程项目给排水设计中应用太阳能热水系统，在使用的过程中发现以下问题：①办公建筑中系统的应用，可再生能源利用率相对较低，使得太阳能热水系统的节能效果受到影响。②无效冷水较多。集中式或者集中-分散系统，由于管线较长，管路设计无循环，使得水资源浪费严重。③辅助能源消耗量较大。由于热水管路损害，加之设置地点的特殊性，使得太阳能热水系统散热损失较大，使得常规能源消耗较大。针对上述问题，在给排水设计的过程中，需要从用户实际热水负荷方面考虑，合理的设计，考虑到办公建筑非工作日热水供应问题，以提升可再生能源的利用率。同时需要确保热水管道循环，可以在管路上设置温度控制器，科学的设置温度，开启供水循环模式，尽量减少无用冷水。为了减少辅助能源消耗，可以将贮热水箱布设在设备间，做好管路保温，以减少热量损失。对于高层住宅建筑，高层采取分散式供热水系统，低层则可以采取集中-分散供热水系统，以满足建筑内热水需求。

3结束语

总之，太阳能在建筑中的广泛应用已成为时代的必然。随着太阳能在建筑中的广泛利用和发展,节能降耗的措施不断加强,在不久的将来,太阳能给我们带来的显著的经济和社会效益将逐渐显现出来。会让我们的建筑更节能,环境更优美,社会更和谐。参考文献：

[1]谭斌.建筑太阳能热水系统给排水设计[J].城乡建设，2015（03）：84~85.

[2]李思丽.太阳能热水系统在商业居住区规划设计中的一体化应用研究[J].建筑节能，2013（01）：24~28.