摘要：由于目前环境破坏以及能源危机的日益严重，因此开发利用太阳能，对于节约传统能源、保护环境具有十分重要的意义，将太阳能热水系统与住宅屋面或阳台构架结合在一起进行一体化设计施工，既能最大限度地利用太阳能，又能保证建筑的安全、使用功能和美观，是城市住宅和太阳能的完美结合。基于此，本文阐述了太阳能热水系统在城市住宅中应用的必要性，对太阳能热水系统的主要形式及其特征与太阳能热水系统在城市住宅中的应用进行了简要分析。
关键词：太阳能热水系统；城市住宅；必要性；形式；特征；应用
1 太阳能热水系统在城市住宅中应用的必要性
随着社会经济的不断发展，居民对日常生活舒适性的要求越来越高，住宅生活热水的需求量日益增大，同时为了响应国家对绿色环保建筑的倡导，建筑行业开始向以太阳能为代表的可再生能源利用寻求解决的新途径，使得太阳能热水系统在现代城市住宅中得到广泛应用。城市住宅类型一般有以下形式：别墅型住宅、多层住宅、板式小高层、板式高层、点式塔楼住宅等。在遵循经济实用、节能节水、安全简便的原则下，应结合各类型住宅的结构特点、用水点分布情况、用户的实际用水习惯、系统的运行管理模式、辅助能源的种类及经济承受能力等因素，针对不同的住宅类型设计不同类型、不同规模的太阳能热水系统。
2 太阳能热水系统的主要形式及其特征
太阳能热水系统根据系统集中程度、辅助系统及供水方式的不同，可以分为一下类型：分散集热、分散储热、分散辅热的分散式；集中集热、分散储热、分散辅热的半集中式；集中集热、集中储热、集中辅热的集中式。
2.1分散集热、分散储热、分散辅热的分散式太阳能热水系统。其是指终端用水点以户为单位，每户独立设置太阳能集热器、储水箱、辅热设备及相关管路，每户独立使用的小型太阳能热水系统。分户集热太阳能热水系统的主要特征：（1）系统为小型分体承压供水式，系统简单，使用方便，在建筑应用中安全性、可靠性高；（2）储水箱距离用水点较近，户内热水管路距离短，使用热水时不会放出大量的冷水，节水效果好；（3）产品使用独立，产权明确，由住户负责日常维护，无管理难度；（4）辅助加热设备建议采用定时定温的方式控制，节能效果更好。（5）系统综合造价相对较高。
2.2集中集热、分散储热、分散辅热的半集中式太阳能热水系统。其是指太阳能集热器集中、统一规划安装于建筑物屋面部分，储水箱、辅助加热系统按终端用户为单位独立设置的太阳能热水系统。半集中式太阳能热水系统的主要特征：（1）集热器集中统一设置，集热循环管路较少，减少了对公共空间的占用；（2）供热系统采用闭式循环，重复利用，减少水资源浪费；集热器具备有分体式热水系统节水效果好等优点；（3）热水系统分户供应，水费、辅助加热电费计费容易；（4）系统设计相对较为复杂，需着重考虑热量分配不均；（5）由于系统的辅分户设置，因此在各用水终端进热时补充时须关闭太阳能循环泵，否则会造成由于系统分户设置辅助加热，因此在各用户分户支管上应设置控制措施，保证单户辅助加热热量不倒流；（6）整个太阳能热水系统不同部分产权归属不尽相同。在多层及高层小区里集热器统一使用，为公有设备（归物业管理），而各终端设备为各户私有，在设备的使用过程中，易造成责任混乱，设备的客理及问题处理易发生纠纷。
2.3集中集热、集中储热、集中辅热的集中式太阳能热水系统。其是指太阳能集热器、储水箱、辅热设备全部集成化，统一安装储热器，统一设置集中储水箱及辅助加热设备，然后将热量再分配至各用水终端的太阳能系统。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆集中集热的集中储热式太阳能热水系统主要特征：（1）太阳能集热系统、辅热系统、供水系统高度集成化，集热系统热损失小；（2）辅助能源系统集中设置相对于分散设置，其初期投入设备功率及运行费用都相对较小，节能优势更加明显；（3）热水供水系统相比于分户式系统便于进行优化设计，保证供水品质，在节能、节水的前提下，达到随时供应符合需求的热水目的；（4）可以克服分散式系统中占用公共管道井面积较大的缺点，节省了系统管材；但需要设置独立的公共设备间，占用建筑的公共面积；（5）在集热面积、辅助功率、热水系统的设计、使用上均在存在平衡互补性。（6）需根据太阳能系统的平均运行成本确定热水收费标准，通过分户安装热水表进行计量收费，相对比较麻烦。
3 太阳能热水系统在城市住宅中的应用分析
3.1太阳能热水系统在某社区保障用房中的应用分析。某社区保障用房的建筑层数为6层；屋顶形式为坡屋顶；其系统形式为集中集热-分户储热（间接换热）和分户供热的半集中式（开式）；太阳能板设置方式为顺坡屋面预埋支架，直接安装太阳能集热板，屋面放置热媒缓冲水箱。户型情况为二室一厅一卫，分户储热水箱为立式，容量120升，设置于每户设备平台，储热水箱内置换热装置和电辅助加热装置，控制系统、循环装置及其他辅助设备放置在楼顶。集中放置的集热器接受太阳照射温度升高，系统控制装置控制系统循环装置启动，热媒在集热器与多个储热水箱内换热装置之间循环，热媒通过换热装置与储热水箱中的水进行热交换，加热储热箱中的水。热水供应采用冷水顶水式供水，为保证冷热水供水同源等压，共设置三根热媒主立管（一根为热媒供给管，一根为热媒同层回出立管，另一根为热媒回屋面缓冲水箱循环管），立管为薄壁不锈钢管，外设保温层和PVC保护层，该系统为开式集中集热系统，设置在屋面的缓冲水箱需提供一路给水进行热媒的补水，所需给水水压与户内供水水压一致。一般情况，1m2的集热器可以负责加热50升的水。
3.2太阳能热水系统在某高层住宅中的应用分析。某高层住宅建筑为20层；屋顶形式为坡屋顶；系统形式为分户集热/分户水箱/阳台壁挂式产品；太阳能板设置方式：结合立面，设置于阳台栏板外侧。倾角75度左右。户型情况为二室二厅一卫，分户储热水箱为壁挂式，容量100升，挂在每户阳台承重墙上。通常100升以下的水箱才可以用壁挂式的。超过100升的水箱荷载太大，均采用立式的。储水水箱内自带电加热，需要辅助加热的临界温度可自行设定，一般设置为55度。集热板尺寸3.2m×0.9m。因为该系统管道需要承压，因此户内管线均采用了铜管，而且为了提高真空管的集热效果，在背光面设置CPC反光板，实现360度采光，集热效率提高了15%。同时，因为有了反光板，使真空管看起来不那么明显，与建筑外立面结合的比较完美。该系统所需的热水管路较短，既节约管材，也避免了热水或热媒在较长管路中的热量损耗，而且分户装置，用水更为公平，但挂于阳台集热效果相对较差。
4 结束语
综上所述，随着低碳环保概念的不断深入，加强清洁能源的利用越来越受到人们的重视，基于太阳能热水系统的清洁无污染等特征，使其在城市住宅中应用日益广泛。而且随着科技的发展，太阳能供热技术将更加成熟，太阳能热水系统的节能环保优势得到充分发挥，使其在城市住宅中的应用具有重要意义。
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[4]陈宜等.集中式太阳能热水系统在宁波地区高层住宅中的设计应用探讨[J].中国房地产业，2016（03）
论文作者:赵刚,张伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第31期
论文发表时间:2018/1/22
标签：系统论文; 太阳能论文; 热水论文; 热媒论文; 住宅论文; 水箱论文; 分散论文; 《基层建设》2017年第31期论文;