范海旭 舒洋 楊飛 余磊 王程硼 曹起

　　中建八局西南公司 四川 成都 610041

　　[摘要]在常規(guī)能源日益耗盡的情況下，世界許多國家都把太陽能作為應(yīng)對(duì)能源問題的重要策略。太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計(jì)已越來越引起人們的關(guān)注，逐漸成為建筑節(jié)能的主要研究方向和發(fā)展方向。太陽能熱水系統(tǒng)融入到建筑之中，既提供新能源的使用又不破壞建筑的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)"太陽能由零散購買逐步向工程化、源頭化的模式轉(zhuǎn)變"，最終實(shí)現(xiàn)太陽能與建筑一體化的完美結(jié)合。

　　[關(guān)鍵詞]：太陽能熱水 建筑一體化 節(jié)能

　　Solar hot water and building integration

　　Fanhaixu Shuyang Yangfei Yulei Wangchengpeng Caoqi

　　(China Southwest Construction Eighth Engineering pision.corp.ltd, chengdu, 610041)

　　Abstract: In the case of the increasing depletion of conventional energy, many countries in the world regard solar energy as an important strategy to deal with energy problems. The integrated design of solar water heating system and building has attracted more and more attention, and has gradually become the main research direction and development direction of building energy saving. The solar hot water system is integrated into the building, which not only provides the use of new energy but also does not damage the structure of the building, so as to realize the "gradual transformation of solar energy from scattered purchase to engineering and headstream mode", and finally realize the perfect combination of solar energy and building integration.

　　Key words: Solar water heater，Architectural integration，energy conservation

　　0 引言

　　能源的日益緊缺對(duì)可再生能源的利用提出了新的要求，能源戰(zhàn)略的核心從單一的節(jié)約能源發(fā)展到科學(xué)的使用能源。太陽能作為一種清潔環(huán)保、用之不竭、快捷高效的可再生能源得到了國內(nèi)外廣泛的推廣應(yīng)用，并取得了巨大的成就。

　　1 太陽能熱水系統(tǒng)簡介

　　系統(tǒng)概述

　　太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽能集熱器，收集太陽輻射能把水加熱的一種裝置，是目前太陽熱能應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟(jì)價(jià)值、技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一項(xiàng)應(yīng)用產(chǎn)品。 太陽能熱水系統(tǒng)的分類以加熱循環(huán)方式可分為：自然循環(huán)式太陽能熱水器、強(qiáng)制循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)、儲(chǔ)置式太陽能熱水器等三種。

　　系統(tǒng)組成

　�、偌療崞鳎合到y(tǒng)中的集熱元件，其功能相當(dāng)于電熱水器中的電加熱管。和電熱水器、燃?xì)鉄崴�器不同的是，太陽能集熱器�?用的是太陽的輻射熱量，故而加熱時(shí)間只能在有太陽照射的白晝，所以有時(shí)需要輔助加熱，如鍋爐、電加熱等。

　�、诒�溫水箱：和電熱水器的保溫水箱一樣，是儲(chǔ)存熱水的容器。因?yàn)樘�陽能熱水器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，所以必須通過保溫水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水儲(chǔ)存起來。容積是每天晚上用熱水量的總和。采用搪瓷內(nèi)膽承壓保溫水箱，保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔，使用壽命可長達(dá)20年以上。

　�、圻B接管路：將熱水從集熱器輸送到保溫水箱、將冷水從保溫水箱輸送到集熱器的通道，使整套系統(tǒng)形成一個(gè)閉合的環(huán)路。設(shè)計(jì)合理、連接正確的循環(huán)管道對(duì)太陽能系統(tǒng)是否能達(dá)到最佳工作狀態(tài)至關(guān)重要。熱水管道必須做保溫防凍處理。管道必須有很高的質(zhì)量，保證有20年以上的使用壽命。

　�、芸刂浦行模禾�陽能熱水系統(tǒng)與普通太陽能熱水器的區(qū)別就是控制中心。作為一個(gè)系統(tǒng)，控制中心負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控、運(yùn)行、調(diào)節(jié)等功能，的技術(shù)已經(jīng)可以通過互聯(lián)網(wǎng)

　　遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行。太陽能熱水系統(tǒng)控制中心主要由電腦軟件及變電箱、循環(huán)泵組成。

　　⑤熱交換器：板殼式全焊接換熱器吸取了可拆板式換熱器高效、緊湊的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了管殼式換熱器換熱效率低、占地大等缺點(diǎn)。板殼式換熱器傳熱板片呈波狀橢圓形，圓形板片增加熱長，大大提高傳熱性能。廣泛用于高溫、高壓條件的換熱工況。

　　2 太陽能熱水系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

　　一直以來，太陽能等可再生能源在建筑技術(shù)上的完美應(yīng)用都是企業(yè)夢(mèng)寐以來的追求，太陽能與建筑結(jié)合創(chuàng)造的低能耗高舒適度的健康居住環(huán)境，不僅讓住戶家庭生活得更自然更環(huán)保，而且能節(jié)能能減污，對(duì)實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。在人類面臨生存環(huán)境破壞日益嚴(yán)重和能源危機(jī)的今天，如何開發(fā)利用環(huán)保節(jié)能的住宅配套部品就成了一個(gè)焦點(diǎn)話題。太陽能——作為一種免費(fèi)、清潔的能源，在住宅建筑中的利用，將關(guān)系到可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，可謂意義深遠(yuǎn)。經(jīng)過數(shù)年的研究和開發(fā)，太陽能的利用已取得顯著成果并轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。在我國，太陽能熱水器在全行業(yè)中現(xiàn)已擁有企業(yè)超過千家，推廣應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。而太陽能與建筑的結(jié)合，也在住宅建設(shè)中越發(fā)呈現(xiàn)出其不可替代的地位，并成為住宅建設(shè)中的一個(gè)最新亮點(diǎn)。

　　3 太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化的設(shè)計(jì)理念

　　3.1 規(guī)劃設(shè)計(jì)

　　在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，除了要考慮建筑功能、場地條件、周邊環(huán)境等制約規(guī)劃設(shè)計(jì)的因素外，在確定建筑布局、朝向、間距、群體組合和空間環(huán)境時(shí)，應(yīng)結(jié)合建設(shè)場地的地理、氣候、日照條件等因素，最大限度地滿足太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝的技術(shù)要求。設(shè)計(jì)安裝太陽能熱水系統(tǒng)的建筑單體或建筑群體，主要朝向宜為朝南偏東15o至南偏西15o的范圍內(nèi)，建筑體型及空間組合應(yīng)與太陽能熱水系統(tǒng)緊密結(jié)合，為充分接收太陽輻射創(chuàng)造條件。在裝置太陽能集熱器的建筑物周圍進(jìn)行景觀設(shè)施設(shè)計(jì)及環(huán)境綠化配置時(shí)，應(yīng)注意避免對(duì)投射到太陽能集熱器上的陽光造成遮擋，規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行日照計(jì)算分析，確保集熱器在冬至日的日照時(shí)數(shù)不少于4h。

　　此外，規(guī)劃設(shè)計(jì)階段應(yīng)根據(jù)建筑類型、用水習(xí)慣、物業(yè)管理要求、輔助能源種類、系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能及控制系統(tǒng)的簡便可靠性等綜合因素來選擇適用的太陽能熱水系統(tǒng)類型。

　　3.2 建筑設(shè)計(jì)

　　在建筑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑功能及其對(duì)熱水供應(yīng)方式的需求，充分考慮太陽能熱水系統(tǒng)的選型、組合方式、安裝位置，需將太陽能熱水系統(tǒng)作為建筑的組成元素，與建筑有機(jī)結(jié)合，保持建筑統(tǒng)一和諧的外觀，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，同時(shí)避免集熱器部位受建筑自身及周圍設(shè)施和綠化樹木的遮擋，對(duì)設(shè)置太陽能集熱器的部位應(yīng)采取安全防護(hù)措施，避免因太陽能集熱器損壞可能對(duì)人員造成的傷害。

　　3.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)滿足設(shè)置在建筑任何部位的太陽能熱水系統(tǒng)與建筑錨固牢靠，應(yīng)確保建筑物的承載、防水等功能不受影響，還應(yīng)充分考慮太陽能集熱器與建筑物共同抵御強(qiáng)(臺(tái))風(fēng)、暴雨、冰雹、雷電及地震等自然災(zāi)害的能力，同時(shí)不得影響該建筑部位的承載、防護(hù)、保溫、防水、排水等相應(yīng)功能。

　　3.4 給排水設(shè)計(jì)

　　安裝太陽能熱水系統(tǒng)貯水箱、熱水機(jī)組等設(shè)備的機(jī)房或安裝地點(diǎn)應(yīng)設(shè)排水溝、地漏等排水設(shè)施并與建筑內(nèi)的排水系統(tǒng)連接。在管線布置上，應(yīng)合理布置太陽能循環(huán)管路以及冷、熱水供應(yīng)管路，建筑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)預(yù)留所有管線的接口、通道或豎井，嚴(yán)防滲漏，盡可能減少熱水管路的長度，減少熱能耗。

　　3.5 電氣設(shè)計(jì)

　　太陽能熱水系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)應(yīng)滿足太陽能熱水系統(tǒng)用電負(fù)荷的分級(jí)和運(yùn)行安全，設(shè)置在屋面的太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)采取有效的防雷設(shè)計(jì)措施。由于太陽能是不穩(wěn)定的間歇能源，電氣設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮配置另一輔助形式能源的加熱設(shè)備，在陰雨天或夜晚用其補(bǔ)充或替代太陽熱水的不足。

　　3.6 其它設(shè)計(jì)

　　太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)還應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較，包括太陽能保證率、太陽能熱水系統(tǒng)年節(jié)能量、太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)回收期的測(cè)算等，整體上滿足節(jié)能節(jié)水、安全衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)等有關(guān)規(guī)定。

　　4 太陽能熱水與建筑一體化的意義

　　4.1 降低成本

　　將太陽能熱水系統(tǒng)合理的應(yīng)用在給排水設(shè)計(jì)中可以有效降低各個(gè)環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的成本，例如：安裝過程中、使用過程中等。太陽能源屬于再生能源之一，它具有可持續(xù)、高效、清潔的作用，所以在應(yīng)用時(shí)就可以避免對(duì)不可再生能源造成浪費(fèi)的現(xiàn)象，而且在部分領(lǐng)域中也可以直接取代燃油、煤氣。太陽能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用不僅減少了對(duì)不可再生能源的使用，同時(shí)降低了使用的成本。

　　4.2 不受外界影響

　　在沒有應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)之前，建筑給排水系統(tǒng)就會(huì)受到外界因素的影響，影響最明顯的就是季節(jié)性的變化，無法隨時(shí)加熱管道中的水，給使用者帶來了很多的不便和麻煩。但是使用陽能熱水系統(tǒng)之后，這種現(xiàn)象得到了有效的解決，在對(duì)給排水水箱進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)其加熱能力進(jìn)行全面的考慮和分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)水箱容量進(jìn)行合理化的設(shè)計(jì)，這樣可以使水箱中的所儲(chǔ)存的水可以保持一個(gè)溫度偏高的狀態(tài)。外界溫度再低，它的水溫也不會(huì)降低，可以有效避免外界因素的干擾。

　　4.3 保護(hù)環(huán)境

　　太陽能是來自于自然環(huán)境中的太陽，所以不需要進(jìn)行復(fù)雜性的處理，所以可以有效避免能源在收集中對(duì)環(huán)境造成破壞。在使用太陽能時(shí)也會(huì)產(chǎn)生有害的物質(zhì)，極大的起到了保護(hù)環(huán)境的作用。太陽能于其他能源進(jìn)行比較，更具有環(huán)保型，所以應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)更具有現(xiàn)實(shí)意義，可以符合現(xiàn)代化環(huán)保的理念，降低對(duì)環(huán)境的污染率。

　　5 結(jié)語

　　在常規(guī)能源日益耗盡的情況下，世界許多國家都把太陽能作為應(yīng)對(duì)能源問題的重要策略。太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計(jì)已越來越引起人們的關(guān)注，逐漸成為建筑節(jié)能的主要研究方向和發(fā)展方向。太陽能熱水系統(tǒng)生產(chǎn)企業(yè)、使用者、開發(fā)商、建筑師、監(jiān)督檢測(cè)人員等各個(gè)不同群體應(yīng)該緊密溝通，廣泛合作，將太陽能系統(tǒng)作為建筑的一個(gè)構(gòu)件加以考慮，與建筑同步設(shè)計(jì)、統(tǒng)一施工、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一維護(hù)，將太陽能熱水系統(tǒng)很好的融入到建筑之中，既提供新能源的使用又不破壞建筑的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)"太陽能由零散購買逐步向工程化、源頭化的模式轉(zhuǎn)變"，最終實(shí)現(xiàn)太陽能與建筑一體化的完美結(jié)合。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[1]太陽能與建筑一體化簡介 .能源世界.2010-10-14[引用日期2017-07-29]

　　[2]章寧,錢利姣,張永娟.太陽能與建筑一體化概述[J].建筑節(jié)能,2013,03:20-23+27.

　　[3]太陽能與建筑一體化在我國進(jìn)行推廣的幾點(diǎn)思考 .能源世界.2010-10-14[引用日期2017-07-29]

　　[4]太陽能與建筑一體化：三大問題待解 .能源世界.2010-10-18[引用日期2017-07-29]

　　[5]田群燕,于光江.太陽能與建筑一體化的幾種方式[A].中國建筑學(xué)會(huì)建筑熱能動(dòng)力分會(huì):,2011:2.

　　作者簡介：范海旭 男 1995.05 本科 助理工程師 13624259306 782164069@qq.com 四川省成都市天府大道北段1480號(hào)拉德方斯大廈西樓9層 610041

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