浅谈住宅太阳能热水系统的设计

摘要：能源问题是制约国家社会经济发展的一个敏感问题。太阳能作为一种绿色环保的新能源，清洁、无污染、可再生。本文结合工程实例，对各种太阳能热水系统的对比分析，提出适合的方案。

关键词：住宅，太阳能热水系统

Abstract: the energy problem is restricted by the national social economic development of a sensitive problem. Solar energy as the one kind of green environmental protection of the new energy, clean, clean, renewable. Combining with the project examples, all kinds of solar hot water system analysis, this paper proposes some solutions.

Keywords: housing, solar water heating system

中图分类号： TK511 文献标识码：A文章编号：

0前言

随着国民经济的持续快速发展，人民生活水平的不断提高，人们对生活舒适性的要求也日益增高。这在使用热水方面表现得尤为突出。能源是人类生活和社会发展的基础，我国人均能源占有量不足世界平均水平的一半，而如今国内能源消耗量正呈现快速增长的趋势。能源资源不足及由此带来的环境污染已成为当前急待解决的问题。找到一个稳定、经济且清洁、安全的能源供应及消费体系是我们落实科学发展观，实现经济、社会和环境可持续发展的重要保障。

1 工程概况

该建筑总占地面积约10.1万m2，总建设面积达41.3万m2其中住宅总建筑面积约25.3万m2，共4175套住宅.能满足约，10000人的居住，整个小区由21栋高层住宅组成，小区住宅信息详表1。

表1 住宅信息表太阳能热水系统的选择

住宅楼型 居住对象 栋数 住宅层数 基本户型 单户建筑面积

A 原住民自住房 8 14-16 四房两厅 153-185m2

五房两厅

B 外来户自住房 1 25 三房两厅 130m2

C 原住民出租房 6 20-33 一房一厅 38-71m2

两房一厅

D 原住民出租房 6 13-19 一房一厅 42-61m2

2 太阳能热水系统的选择

该建筑属于拆迁安置高层住宅区居民为原五个自然村村民.已习惯原有的零物业管理模式习惯独立制备热水，接受即开即有、方便灵活的用水方式因此，笔者在选择太阳能热水系统时，主要考虑如下因素:

充分尊重居民原有的生活及用水习惯

确保用水的舒适性、安全性;

确保系统运行的风险性较小;

热水使用具有一定灵活性;

尽量避免热水系统的分摊收费问题便于今后的物业管理

最大限度的利用太阳能资源，确保系统的经济节能。

目前常用的太阳能光热系统有以下四种形式，其优缺点详表2:

集中供热水系统1型即集热器、贮热装置、辅助加热均集中设置

集中供热水系统2型即集热器、贮热装置集中设置辅助加热分户设置;

集中一分散供热水系统即集热器集中设置，贮热装置及辅助加热均分户设置 分散供热水系统即集热器、贮热装置、辅助加热均分户设置。

从表2分析可知，分散供热水系统的集热器和管线均每户独立设置，即无法做到资源的共享.且过多的管线也有碍建筑美观.本项目为高层住宅故未采用该系统。

其次，集中式中央热水供应系统1型是北方寒冷地区及宾馆医院等解决热水供应的常用系统，该系统虽解决了集热器和管线的共享问题.但每户需设热水表收取热水费用，且热水费和冷水差距很大，南方的居民难以接受，再者热水费随着入住率波动较大，给物业管理带来一定难度;此外，该系统的辅助加热装置需集中管理，也增加了后期物业管理的难度故本项目也未采用该系统。

表2各种太阳能热水系统的优缺点

序号 系统 适用特点

1 集中供热水系统1型 优点:

集热器、贮热装置及辅助加热均集中设置，可达到资源共享;热水即取即用，使用舒适.相对于集中一分散式中央热水系统而言。初投资较低。

缺点:

系统集中运行，一旦出现故障.影响面较大。须设置集中设备房，专人维护骨理，增加物业管理成本；需分户收取热水费.增加物业答理的难度(由于冷热水收费差距较大。冷水价格为1.9元/ m3.而热水价格预计将达到15-20元/ m3，加之，热水系统不可避免的会有少量冷水放空的情形，该部分冷水的收费问题将成为后期物业管理的矛盾焦点)。集热器、贮热水箱均集中设置，对结构荷载有一定要求.入住率对热水运行成本有较大影响。系统采用集中辅助加热，整个系统需随时维持在较高温度((55-60℃)，故热损失较大。冷热水水压很难达到绝对的平衡。

2 集中供热水系统2型 优点:

太阳能集热器集中设置，可达到资源共享。制备热水主要能源为廉价的太阳能，辅助能源为分户热水器，故需分户收取的热水费用大幅减少，降低了物业管理难度:住户可自主选择是否辅助加热，使用灵活;相对于集中一分散供热水系统而言，初投资较低。

缺点:

用户需从公共贮热水箱取水，故每户需增设一块水表，增加物业瞥理难度;贮热水箱集中设置、荷载较大，对结构荷载有一定要求，冷热水水压很难达到绝对的平衡，分户辅助加热装置需人工干预，使用时略有不便.住户间热水用量很难达到绝对均衡。

3 集中一分散供热水系统 优点:

太阳能集热器集中设置，可达到资源共享;制备热水主要能源为廉价的太阳能，辅助能源为分户热水器.且用户各自从分户贮热水箱取水.故无需另设热水表，极大限度的降低了物业管理难度:冷热水压可达到绝对平衡，使用较舒适:住户可自主选择是否辅助加热。使用灵活;集热和供热系统完全独立，确保用户使用到清洁的热水。

缺点:

分户水箱为承压容器，造价较高.几次换热过程增加系统热损耗:分户水箱容积有限，若不开启辅叻加热设置，长时间使用后会有逐渐变冷的现象。分户辅助加热装置需人工干预，使用时略有不便.分户承压水箱会占用室内建筑面积。

4 分散供热水系统 优点:

太阳能热水系统相互独立，互不千扰。冷热水压可达到绝对平衡，使用较舒适;不存在热水收费的管理问题。

缺点:

集热器分户使用，无法达到资源共享:集热器设在屋顶时.非顶层住户热水管线较长.集热器设在立面时，集热器效率下降较多;分户管道较多，与建筑配合难度较大。

综上所述.本项目单户建筑面积较大的A/B/C楼型采用集中一分散式太阳能热水系统，而单套建筑面积较小的D楼型采用集中式太阳能热水系统2型是最适宜的方案。该方案着眼于预热即太阳能提供多少热量，用户就免费使用多少热量。不足的部分再通过分户热水器二次加热.其最大特点是将太阳能热水系统的使用风险降到最低，在晴好天气居民可利用太阳能供应热水，在阴雨天气或设备检修期间用户则利用自家热水器生产热水，即最大限度的尊重了原居民的生活和用水习惯，也简化了物业管理。

3 太阳能热水系统运行成本估算

本文以A1楼为例进行运行成本分析。

A1楼共64户，采用集中一分散式热水系统.实行温差控制循环其太阳能集热系统循环泵功率为3Kw，由于深圳平均日日照时间约5.8小时，则A1楼日耗电量约17.4度，按居民电费0.68元/度，则单栋楼月增加电费355元，每户月增加电费5.55元。

整个小区增设4名物业管理人员维护太阳能热水系统的运行每月人均工资按3000元考虑则月增加人工成本约12000元。A1楼住宅建筑面积约占小区住宅总建筑面积的4%左右则折合A1楼每月增加的物管人工费约480元，每户每月增加的物管人工费约7.5元。

根据以上计算A1楼太阳能热水系统月运行成本为(355+480) = 835元/月，将增量成本分摊到户则在不考虑折旧的前提下太阳能热水系统月运行成本为:13.4元/户.月。

因此在不考虑设备折旧的前提下每户每月只需多交13.1元，即可享受到丰富的太阳能资源，且常规能源费可降低50%左右。

4 太阳能热水系统的效益分析

（1）经济效益

本项目太阳能保证率约50%，即居民制备热水的50%传统能源可由太阳能取代。

对深圳而言，年平均太阳能辐射量为5225MJ/m2，如果太阳能系统热利用年平均效率为40%则每平方米的太阳能集热板年平均热量约折合580度电或18.4m3液化石油气((1 m3液化石油气为2.38kg)又或56.4 m3天然气。

本项目太阳能集热板总面积约为1OOOOm2则:

每年可节省 580万度电，按深圳市电价0.68元/度计算年节约电费约394.4万元。

每年可节省18.4万m3液化石油气，按深圳市液化石油气价15.6元/ m3计算年节约气费约286.8万元。

每年可节省56.4万m3天然气，按深圳市天然气价3.95元/ m3计算年节约气费约222.8万元。

因此，太阳能光热系统相对于电加热器而言静态回收期仅为7.0年，但随着电费和气价的上涨太阳能的优势将更加明显.回收期也会相应大大缩短。

（2）环境效益

太阳能热利用的应用不仅能带来经济和社会效益，其环境效益也非常可观。通过太阳能的应用能直接降低传统能源的使用率从而降低粉尘、有害气体及温室气体的排放减少空气污染减少温室效应。

对本项目而言:每年可节省2389.6吨标准煤、可减排C025782.6吨。

5 结束语

总之，在进行太阳能热水系统设计时，应把握两个原则，首先不应降低使用者的用水舒适性其次应确保太阳能的最大化利用。因此，在设计阶段应结合太阳能的日照条件和物业管理要求，为使用者创造更为安全、卫生、方便及舒适的用水条件。

参考文献：

[1]徐伟．可再生能源建筑应用指南【M】．北京：中国建筑工业出版社，

2008

[2]郑瑞澄．民用建筑太阳能热水系统工程技术手册【M】．北京：化学工业出版社．2006．

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。