太阳能生活热水系统与建筑结合设计在河湟小区一期工程中的应用

摘要：本文通过实际工程，阐述了该工程太阳能生活热水系统与建筑结合设计、应用的具体情况。

Abstract: In this paper, through the actual project, the specific situation of the design and application of combining solar hot water system with the architecture is described.

关键词：太阳能；集热器；热水系统；建筑一体化设计

Key words: solar energy；collector；hot water system；building integration design

中图分类号：TU2 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）16-0058-01

作者简介：师红晔（1974-），女，河南洛阳人，本科，工程师，研究方向为供热节能。

0 引言

目前，国家十分重视可再生能源利用的利用，太阳能热水器利用技术已进入快速发展时期。建筑管理、设计、施工等部门必须顺应形势，从节能、便民、利民的高度，从建筑设计方案开始阶段就应把太阳能技术作为住宅建筑中的一个不可缺少的构件来考虑，使建筑美学与太阳能技术完美，有机的结合起来。根据国家有关部门的要求，目前我省已进入了试点应用研究推广的阶段，河湟小区一期工程太阳能热水系统与建筑结合设计应用正在我省起到试点示范作用。

1 工程概况

河湟小区一期总建筑面积8万平方米，为四―五层砖混住宅，作为太阳能供应生活热水示范建筑。

2 集热器设置位置的确定

集热器的设置位置，应避开其他建筑物及周围环境，景观设施的遮挡；前后排集热器之间不能相互遮挡；并应按满足集热器日照时数不小于4小时，确定集热器最低的安装高度。集热器的最佳方位，是朝向正南或南偏西5°，最大允许偏差范围在±15°以内，集热器最佳设置倾角宜等于当地纬度，可得到最大年太阳能辐射能量。集热器安装位置既要考虑到保证太阳能集热器的工作效率，又要与住宅的结构、使用功能以及外观相协调，且为了保证足够的日照时数，集热器通常可能的安装位置包括屋顶、南向的外墙和阳台以及女儿墙等。根据日照分析，该小区南北向建筑在南向距离室外地坪面6.35米以上的位置满足4小时以上日照要求，由于阳台只有一、三、五层有，故最终确定一至三层集热器设在三层以上南向窗间墙，安装角度与水平面成75°的倾角，四、五层集热器设于坡屋面上；其余几栋东西向住宅楼集热器全部设在坡屋面上。

3 集热器设置时的注意事项

设计中，在满足建筑外观造型和谐并与周围环境相协调的前提下，还要考虑建筑构件的承载，预埋的构件应满足集热器安装的强度要求，且与建筑锚固牢靠，金属支架及金属锚固构件应加强防锈，做好防水及防渗漏处理，并应满足建筑设计要求的屋面排水、防雷电、抗风及抗震等建筑功能，为集热器安装、维护提供安全便利条件，如在坡屋面屋脊上适当位置埋设了考虑日后更换、维护集热器的搭梯金属构件，管线穿屋面处在屋面防水施工前设防水套管，屋面安装的集热器要与建筑的避雷带相连，且应在建筑避雷针高度的覆盖范围内，集热器不应跨越建筑变形缝设置。要尽量利用管道井，设置配水管道，使管线设计合理、规范、经济、不影响美观。因地制宜选择合适的辅助加热（换热）设备和合理的控制手段。在设计系统时，不可过高追求太阳能贡献率，而使太阳能集热器的面积过大，给安装造成困难。

4 太阳能生活热水系统

太阳能热水系统分为集中式和分户式热水系统，分户式太阳能热水系统由住户自己进行管理，在管理上比较方便，便于用户使用及控制，今后可以减少扯皮现象，因此该项目南北向建筑选择分户式的太阳能热水系统，由于室外没有多少安装空间，并且考虑系统的防冻问题，采用集热器与储热水箱分开安装的分体式系统，集热器设在南向窗间墙及坡屋面上，储热水箱设在每户室内卫生间，根据建筑安装集热器的条件，该项目按日平均用水量100L/户，选择集热器面积及水箱容积；采用可承压的“U”型管式真空管集热器，室内为“分体承压型水箱”的太阳能热水系统方案，其“U”型管内走传热工质（采用防冻液作为导热介质，保证外露太阳能管道冬天不被冻裂，使用安全可靠）通过水箱内的换热盘管与水箱的水进行热交换，“U”型管内传热工质与水箱内的换热盘管形成一条封闭回路，采用强制式循环，在水箱外的集热系统管路上配有一个小膨胀罐，避免介质过热造成超压，从而保证闭路循环系统正常运行。同时系统的控制系统具有自动温差循环、防冻、防过热、停电记忆等功能。该太阳能热水系的水箱放置于室内，水箱不受摆放位置的限制，可以完全根据室内空间自由布置，安装自由度大，对建筑体的使用空间和功能不产生影响，方便了使用，且不破坏建筑立面整体效果，该示范工程水箱均放在卫生间，循环管道暗埋至卫生间，不影响室内美观；水箱内的水为间接加热，水质清洁卫生，水箱为承压水箱，水箱内的水压即为冷热水管中水压，有效保证了冷热水的水压一致，混水均匀，提高了热水使用的舒适度。 “分体承压型水箱”上部和中部附带两根自控温电加热棒，用来保证24h热水的供应，解决冬天气候寒冷、连续阴雨天气或用水量过大的情况下热水供应不足的问题。

5 总结

太阳能热水系统因当根据当地的地理位置、气象条件、使用者经济条件等因地制宜地选择，结合建筑设计充分利用太阳能资源的太阳能建筑一体化设计，显得尤为重要。综合考虑建筑结构与太阳能设备协调、和谐安装，使太阳能热水系统和建筑融合为一体，经过一体化设计和统一安装的太阳能热水系统，通过同步规划设计，同步施工安装，综合使用材料，节省太阳热水系统的安装成本和建筑成本，一次安装到位，构造合理，避免后期施工对用户生活造成的不便以及对建筑已有结构的损害。太阳能热水系统与建筑的完美结合，是在实践的基础上不断完善的，相信随着太阳能技术的逐步成熟和工程实践中经验的不断积累，太阳能技术将发挥出更大的节能减排效益，为民众受益，为社会做出更大的贡献。

参考文献：

[1]刘辉.太阳热水器与住宅建筑一体化设计探讨[J].《中国建设动态》阳光能源，2004年8月，中华人民共和国建设部.

[2]罗运俊.太阳热水器与建筑一体化.《中国建设动态》阳光能源，2004年6月，中华人民共和国建设部.

[3]霍志臣.太阳能在住宅建筑中的应用[J].《中国建设动态》阳光能源，2004年6月，中华人民共和国建设部.