太阳能热水与建筑一体化

太阳能热水与建筑一体化

范海旭 舒洋 杨飞 余磊 王程硼 曹起

中建八局西南公司 四川 成都 610041

[摘要]在常规能源日益耗尽的情况下，世界许多国家都把太阳能作为应对能源问题的重要策略。太阳能热水系统与建筑一体化设计已越来越引起人们的关注，逐渐成为建筑节能的主要研究方向和发展方向。太阳能热水系统融入到建筑之中，既提供新能源的使用又不破坏建筑的结构，实现"太阳能由零散购买逐步向工程化、源头化的模式转变"，最终实现太阳能与建筑一体化的完美结合。

[关键词]：太阳能热水 建筑一体化 节能

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

能源的日益紧缺对可再生能源的利用提出了新的要求，能源战略的核心从单一的节约能源发展到科学的使用能源。太阳能作为一种清洁环保、用之不竭、快捷高效的可再生能源得到了国内外广泛的推广应用，并取得了巨大的成就。

1 太阳能热水系统简介

系统概述

太阳能热水系统是利用太阳能集热器，收集太阳辐射能把水加热的一种装置，是目前太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。 太阳能热水系统的分类以加热循环方式可分为：自然循环式太阳能热水器、强制循环式太阳能热水系统、储置式太阳能热水器等三种。

系统组成

①集热器：系统中的集热元件，其功能相当于电热水器中的电加热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利 用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的白昼，所以有时需要辅助加热，如锅炉、电加热等。

②保温水箱：和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。采用搪瓷内胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。

③连接管路：将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温防冻处理。管道必须有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命。

④控制中心：太阳能热水系统与普通太阳能热水器的区别就是控制中心。作为一个系统，控制中心负责整个系统的监控、运行、调节等功能，的技术已经可以通过互联网

远程控制系统的正常运行。太阳能热水系统控制中心主要由电脑软件及变电箱、循环泵组成。

⑤热交换器：板壳式全焊接换热器吸取了可拆板式换热器高效、紧凑的优点，弥补了管壳式换热器换热效率低、占地大等缺点。板壳式换热器传热板片呈波状椭圆形，圆形板片增加热长，大大提高传热性能。广泛用于高温、高压条件的换热工况。

2 太阳能热水系统现状和发展趋势

一直以来，太阳能等可再生能源在建筑技术上的完美应用都是企业梦寐以来的追求，太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康居住环境，不仅让住户家庭生活得更自然更环保，而且能节能能减污，对实现社会可持续发展具有重大意义。在人类面临生存环境破坏日益严重和能源危机的今天，如何开发利用环保节能的住宅配套部品就成了一个焦点话题。太阳能——作为一种免费、清洁的能源，在住宅建筑中的利用，将关系到可持续发展的战略，可谓意义深远。经过数年的研究和开发，太阳能的利用已取得显著成果并转化为生产力。在我国，太阳能热水器在全行业中现已拥有企业超过千家，推广应用范围也在不断扩大。而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个最新亮点。

3 太阳能热水系统与建筑一体化的设计理念

3.1 规划设计

在规划设计阶段，除了要考虑建筑功能、场地条件、周边环境等制约规划设计的因素外，在确定建筑布局、朝向、间距、群体组合和空间环境时，应结合建设场地的地理、气候、日照条件等因素，最大限度地满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。设计安装太阳能热水系统的建筑单体或建筑群体，主要朝向宜为朝南偏东15o至南偏西15o的范围内，建筑体型及空间组合应与太阳能热水系统紧密结合，为充分接收太阳辐射创造条件。在装置太阳能集热器的建筑物周围进行景观设施设计及环境绿化配置时，应注意避免对投射到太阳能集热器上的阳光造成遮挡，规划设计时应进行日照计算分析，确保集热器在冬至日的日照时数不少于4h。

此外，规划设计阶段应根据建筑类型、用水习惯、物业管理要求、辅助能源种类、系统技术经济性能及控制系统的简便可靠性等综合因素来选择适用的太阳能热水系统类型。

3.2 建筑设计

在建筑设计时，应结合建筑功能及其对热水供应方式的需求，充分考虑太阳能热水系统的选型、组合方式、安装位置，需将太阳能热水系统作为建筑的组成元素，与建筑有机结合，保持建筑统一和谐的外观，并与周围环境相协调，同时避免集热器部位受建筑自身及周围设施和绿化树木的遮挡，对设置太阳能集热器的部位应采取安全防护措施，避免因太阳能集热器损坏可能对人员造成的伤害。

3.3 结构设计

在结构设计时，应满足设置在建筑任何部位的太阳能热水系统与建筑锚固牢靠，应确保建筑物的承载、防水等功能不受影响，还应充分考虑太阳能集热器与建筑物共同抵御强（台）风、暴雨、冰雹、雷电及地震等自然灾害的能力，同时不得影响该建筑部位的承载、防护、保温、防水、排水等相应功能。

3.4 给排水设计

安装太阳能热水系统贮水箱、热水机组等设备的机房或安装地点应设排水沟、地漏等排水设施并与建筑内的排水系统连接。在管线布置上，应合理布置太阳能循环管路以及冷、热水供应管路，建筑设计时应预留所有管线的接口、通道或竖井，严防渗漏，尽可能减少热水管路的长度，减少热能耗。

3.5 电气设计

太阳能热水系统的电气设计应满足太阳能热水系统用电负荷的分级和运行安全，设置在屋面的太阳能热水系统应采取有效的防雷设计措施。由于太阳能是不稳定的间歇能源，电气设计时应考虑配置另一辅助形式能源的加热设备，在阴雨天或夜晚用其补充或替代太阳热水的不足。

3.6 其它设计

太阳能热水系统设计还应进行技术经济性比较，包括太阳能保证率、太阳能热水系统年节能量、太阳能热水系统经济回收期的测算等，整体上满足节能节水、安全卫生、环境保护等有关规定。

4 太阳能热水与建筑一体化的意义

4.1 降低成本

将太阳能热水系统合理的应用在给排水设计中可以有效降低各个环节中所产生的成本，例如：安装过程中、使用过程中等。太阳能源属于再生能源之一，它具有可持续、高效、清洁的作用，所以在应用时就可以避免对不可再生能源造成浪费的现象，而且在部分领域中也可以直接取代燃油、煤气。太阳能热水系统的应用不仅减少了对不可再生能源的使用，同时降低了使用的成本。

4.2 不受外界影响

在没有应用太阳能热水系统之前，建筑给排水系统就会受到外界因素的影响，影响最明显的就是季节性的变化，无法随时加热管道中的水，给使用者带来了很多的不便和麻烦。但是使用阳能热水系统之后，这种现象得到了有效的解决，在对给排水水箱进行设计的时候，一定要对其加热能力进行全面的考虑和分析，根据分析结果对水箱容量进行合理化的设计，这样可以使水箱中的所储存的水可以保持一个温度偏高的状态。外界温度再低，它的水温也不会降低，可以有效避免外界因素的干扰。

4.3 保护环境

太阳能是来自于自然环境中的太阳，所以不需要进行复杂性的处理，所以可以有效避免能源在收集中对环境造成破坏。在使用太阳能时也会产生有害的物质，极大的起到了保护环境的作用。太阳能于其他能源进行比较，更具有环保型，所以应用太阳能热水系统更具有现实意义，可以符合现代化环保的理念，降低对环境的污染率。

5 结语

在常规能源日益耗尽的情况下，世界许多国家都把太阳能作为应对能源问题的重要策略。太阳能热水系统与建筑一体化设计已越来越引起人们的关注，逐渐成为建筑节能的主要研究方向和发展方向。太阳能热水系统生产企业、使用者、开发商、建筑师、监督检测人员等各个不同群体应该紧密沟通，广泛合作，将太阳能系统作为建筑的一个构件加以考虑，与建筑同步设计、统一施工、统一管理、统一维护，将太阳能热水系统很好的融入到建筑之中，既提供新能源的使用又不破坏建筑的结构，实现"太阳能由零散购买逐步向工程化、源头化的模式转变"，最终实现太阳能与建筑一体化的完美结合。

参 考 文 献

[1]太阳能与建筑一体化简介  ．能源世界．2010-10-14[引用日期2017-07-29]

[2]章宁,钱利姣,张永娟.太阳能与建筑一体化概述[J].建筑节能,2013,03:20-23+27.

[3]太阳能与建筑一体化在我国进行推广的几点思考  ．能源世界．2010-10-14[引用日期2017-07-29]

[4]太阳能与建筑一体化：三大问题待解  ．能源世界．2010-10-18[引用日期2017-07-29]

[5]田群燕,于光江.太阳能与建筑一体化的几种方式[A].中国建筑学会建筑热能动力分会:,2011:2.

作者简介：范海旭 男 1995.05 本科 助理工程师 13624259306 782164069@qq.com 四川省成都市天府大道北段1480号拉德方斯大厦西楼9层 610041