吕杨
深圳市立方建筑设计顾问有限公司
摘要：近些年，我国利用太阳能的技术已经非常成熟，在高层住宅建筑中如何普及太阳能技术，是关乎国家节能减排，降低能耗能否落到实处的关键之一。以实践经验为基础，拓展太阳能热水技术在高层建筑中的运用，以期对太阳能技术在高层居住建筑中的利用带来启发，推动低碳节能的绿色能源战略的发展。
关键词：太阳能；热水系统；高层建筑；有机结合
引言
在当前化石能源越来越少的情况下，太阳能作为一种无污染的洁净绿色能源和－种可持续发展的战略性资源，大范围开发与利用已是大势所趋。世界各国对太阳能利用的程度有较大不同，欧美发达国家如德国就比较注重对太阳能的开发利用，其在太阳能系统的运用上也走在了世界的前列。我国的太阳能利用得益于国家政策的大力扶持，特别是太阳能技术在住宅建筑中的利用也日趋成熟。除了中国建筑气候Ⅰ、Ⅱ类型地区外，特别是华南、西南等太阳能丰富的地区值得借鉴和推广。下面以实践经验为基础，拓展太阳能热水技术在高层建筑中的运用，以期对太阳能技术在高层居住建筑中的利用带来启发，推动低碳节能的绿色能源战略的发展。
1高层建筑中应用太阳能热水系统概况
1.1太阳能热水系统在高层建筑的应用情况
近年来，节能与环保这两大特征在民用高层建筑建设中尤为突出，故此，在高层建筑中大规模应用太阳能热水系统，是可持续发展的必然趋势。在太阳能技术人员和建筑人员的共同努力下，太阳能热水器与建筑的结合取得了很大的进展。太阳能热水系统作为高层建筑的有机组成部分，应在其结构功能、系统设计、与建筑的整合设计、进行常规能源匹配、系统的安装调试等方面进行研究和探索，积累了实践经验，为实现太阳能热水器与建筑相结合而提供技术基础。太阳能热水系统与高层建筑的完美融合，应与规划、结构、给排水、电气等专业的策划、设计、施工、验收、交付使用等同步进行，充分做到安全、美观、实用。为合理选择和设计建筑中的太阳能热水系统和产品：（1）要考虑到建筑的布局、形状、朝向、用水及光照；（2）要综合考虑到经济、运行管理等因素。
1.2高层建筑应用太阳能热水系统所存在的问题
随着太阳能热水系统在高层建筑中的普及率不断升高，太阳能热水器在建筑建成后才安装的这一特点所带来的问题和矛盾也越来越明显。例如建筑物外观和城市景观被影响，房屋的使用功能被破坏，再加上无序不规范的安装增加了安全隐患。此外，最大的是缺点人均太阳能利用率低，因为大部分高层小区容积率偏高，楼间距都偏小，对于分散的太阳能热水系统，只有极少数的楼层才能满足冬至日日照4h的使用要求。目前，仅仅是建筑顶层住户安装使用了太阳能热水器。所以，太阳能热水系统与建筑结合遇到的最大难题，就是提高每栋住宅的太阳能利用率，让每一个住户都能享受并充分利用免费的太阳能资源。但是从实际工程的运行来看，这一难题的解决存在以下困难：（1）目前，太阳能热水系统在高层建筑中的运用较少，相关的设计方案也有待进一步研究，所以，太阳能热水系统在新型住宅小区中使用比较受限，很难规模化应用。（2）热水供应优化方面的研究以及辅助加热热源、加热方案比较等类的研究较少，太阳能热源技术设备及配套技术方面的研究较多。（3）太阳能和建筑有机结合较为困难，屋面集热面积的不足。运行维护的安全便捷性一般，建筑平面布置较难
1.3高层建筑应用太阳能热水系统的解决对策
在太阳能技术曰趋成熟与普及的今天，并且在国家全力推动清洁能源利用的政策引导与支持下，我们可以分别提出相应对策：（1）提前设计，设计人员应该具有前瞻性，引导开发商在设计之初即考虑太阳能设置，使得太阳能装置结合规划布局、建筑功能与立面设计统一考虑，模块化设计，便于安装与维修。因为太阳能装置的维修率不高，平均三年维修一次，可结合空调外机一并考虑。
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2高层建筑中应用太阳能热水系统的主要内容
2.1太阳能热水系统与高层建筑有机结合的基本含义
节能与环保，已经是一个全球性的重要命题，也必然的成为世界各国建筑业的两大目标，太阳能与建筑结合已成为人与自然和谐相处的必然趋势。随着太阳能热水系统的普及，全球太阳能界和建筑界都在力求太阳能与建筑的有机结合。如何进行太阳能热水系统与建筑的结合呢？外观上，太阳能集热器在屋顶或立面墙上的摆放都应合理，要使太阳能集热器融入建筑当中，实现与建筑的有机协调与统一。结构上，太阳能集热器的安装不可以影响到所在建筑物的承重、防水等基本功能，且要具备抵御强风、暴雪、冰雹等恶劣气候条件的能力。管路布局上，应尽量减小热水管路的长度。合理布置循环管路和供水管路。在建筑物的设计当中，都应提前留出所有管路的通口。系统运行上，要求可靠、稳定、安全、便于安装维护和检修。尽可能地实现自动化控制，合理解决太阳能与辅助能源之间的匹配问题。
2.2太阳能热水系统与高层建筑有机结合的设计原则
因涉及到开发商、物业及住户等多方的利益关系，为优化解决系统设计方案，太阳能热水系统与高层建筑的有机结合应坚持一下基本原则：经济性：从最终使用者的角度出发考虑，在不影响高品质供热水的前提条件下，太阳能热水系统的初期投资应可能降低，其使用及维护成本需低于其他常规能源。节能性：从开发商的角度出发考虑，太阳能集热器应可能少的占用建筑物的有效使用面积，以达到开发商利益的最大化。方便维护管理性：从物业的利益角度考虑，太阳能热水系统应具有较高的使用寿命、较低的故障率，且便于维护、管理、取费、计量工作的进行，以满足物业公司在管理上尽可能便捷的要求。
3不同类型太阳能热水系统的对比
目前，应用于住宅类建筑的太阳能热水系统一般有以下三种类型：（1）分户集热、分户储热式，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。在住宅中安装形式一般体现为阳台壁挂式。（2）集中集热、分户储热式，是指将太阳能集热器集中、统一规划安装成为一个系统，储水箱、辅助保障系统按终端用户为单位独立设置的太阳能热水系统。（3）集中集热、集中储热式，是指太阳能集热系统、储水箱及辅助部分全部集成化，统一安装集热器，统一设置集中储水箱及辅助加热设备，然后将热量再次分配至各用水终端的太阳能系统。
结语
我国的太阳能光伏电热技术一直走在世界前列，产销均占世界首位。虽然近年来相关产品的出口都受到欧美国家的限制，但我们完全可以发展庞大的国内市场而无需使该产业的发展受制于人。同时可促进清洁能源的利用，顺应国家的政策导向。节约资源、改善和保护环境，开发、利用新能源，特别是天然资源太阳能，发展建筑节能新技术和新材料及加强绿色、环保、节能型建筑的硏究，对于环境保护及社会经济的可持续发展具有重要的意义。
参考文献
[1]王旭.济南市高层住宅太阳能热水系统设计研究[D].山东建筑大学，2011.
[2]杜晓辉.高层住宅太阳能热水系统一体化设计研究[D].天津大学，2010.
[3]张贝.太阳能热水系统与居住建筑阳台整合设计研究[D].山东建筑大学，2014.
论文作者:吕杨
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：太阳能论文; 热水论文; 系统论文; 建筑论文; 高层建筑论文; 管路论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;