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摘要：随着全球对石化能源的过度开采及利用，人类越发能感觉到能源的开采难度越来越大，而且可利用和开采的量也逐渐的减少。由于能源危机而引发的全球局部动乱也越来越频繁。因此，寻找新的可再生能源来代替储量有限的石化能源愈发显得迫切。太阳能是一种清洁的自然可再生能源，其取之不尽用之不竭。我国具有丰富的太阳能资源，在最大限度开采太阳能这种可再生能源的同时，怎么能和建筑自身完美的结合到一起，也成为当今设计钻研的主要方向。
关键词：太阳能热水系统；集热；储热形式；辅助热源；冷热水压力平衡
一、不同类型太阳能热水系统的分析比较
太阳能热水系统根据集热系统、辅助系统及供水方式的不同，可以分为三大类型：
1、分户集热：分户储热辅热式太阳能热水系统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。
2、集中集热：分户储热辅热式太阳能热水系统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。
3、集中集热：集中储热辅热式太阳能热水系统是指终太阳能集热器、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。
二、太阳能热水系统优化选择
目前，建筑的普遍类型一般有以下几种形式：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，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。
1、别墅类型
别墅属高档住宅，其对建筑功能及建筑外观的要求比普通住宅要高，对生活热水的使用，存在用水量相对较大、供水舒适要求高、要求保证率较高等点。因此，在太阳能热水系统的选择上，推荐采用分体别墅型太阳能系统。
2、多层住宅
按6层6个单元计算，每单元一梯二户（户型按平均80平方米考虑，设计人均热水日用水量按50L计），屋面面积约960平方米（按平屋面考虑，若为坡屋面，南向可利用面积510平方米）。多层住宅按6层6个单元一梯二户计算，共计72户，接每户平均3人计算，则用水量人数为216人，因此最大设置集热器的面积为140平方米。
多层住宅的屋面面积较为充裕，因此在太阳能热水系统的选择上，建议选择集中集热—分户储热或集中集热—集中储热辅热式太阳能热水系统，在系统的规模上，可选择独栋楼设置一套独立太阳能热水系统的方式。
集中集热——分户储热辅式太阳能热水系统介绍：
1）太阳能集热器集中安装在建筑物的屋面；
2）储水箱及辅助加热设备按每户的用量需求分别设置在各户内；水箱通过太阳能循环泵与屋面集中集热器进行循环；
3）辅助加热器一般采用电加热，分户设置于户内水箱中；
集中集热——集中储热辅热式太阳能热水系统介绍：
1）太阳能集热器集中安装在建筑物的屋面；
2）储水箱及辅助加热设备按平均每户的用量需求集中安装在屋面；水箱通过太阳能循环泵与屋面集中集热器进行循环；
3）辅助加热器一般采用电加热，设置于户内水箱中；
4）集中集热——集中储热辅热式太阳能热水系统根据储热水箱承压性可分为承压式系统和非承压式系统两种。
3、小高层及高层
根据按多层住宅的计算（按户型平均80平方米）可知集中集热—集中储热辅热式太阳能热水系统最多可满足12层以内的住宅。因此高于12层小高层及高层住宅，可以选择阳台壁挂式太阳能热水系统。
阳台壁挂式太阳能热水系统介绍：
1）阳台壁挂式太阳能热水系统一般采用自然循环方式，为保证系统全年使用，循环介质采用防冻液。
2）安装时将集热器放置于阳台栏板处，水箱可安放在阳台内侧或卫生间、设备间内，要求水箱位置高于集热器。建议太阳能与水箱位置不宜过远。
3）辅助能源一般采用电加热方式，半自动控制的方式。
4、点式塔楼住宅
点式塔楼住宅其建筑一般设计存在北向户型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此建议在屋面安装集热器来满足北向户型的热水供应，向阳的南向户型采用阳台壁挂；或屋面的集热器来满足高层的热水供应，在地下室采用其它能源热水系统来供应给低层。
三、太阳能热水系统在实际工程中的应用举例
1、项目一：融创.颐和园项目
建筑层数：6层
屋顶形式：坡屋顶
系统形式：集中集热/分户水箱/间接换热系统（开式）
太阳能板设置方式：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：二室一厅一卫，分户储热水箱为立式，容量120升，设置于每户厨房，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φ25铜管，外设保温层和PVC保护层，完成后管径约为φ50，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，1平方米的集热器可以负责加热50升的水。每个集热板两边最好预留0.5米以上的检修空间。
造价：本系统每户120升水量，造价约为7500~8500元/户。
2、项目二：花样年.江山项目
建筑层数：20层
屋顶形式：坡屋顶
系统形式：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15度左右。
户型情况：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。一般情况，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3.2米X0.9米。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CPC真空管的集热效果，在背光面设置了CPC反光板，实现了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。
造价：本系统每户100升水量，造价约为13000元/户。
四、结语
太阳能热水系统的初期投资虽然较高，但后期的运行成本比普通能源系统少很多，并且清洁无污染。而且随着科技的发展，太阳能供热技术将更加成熟，其使用成本将降低。因此，太阳能热水系统依靠其显著的节能环保特性以及投资经济性的优势而具有相当大的市场潜力。随着市场认可度和接受度的提高，太阳能热水系统在新型住宅建筑中的应用将会逐渐成为一个普遍的趋势。
参考文献：
[1]GB 50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》
[2]GB/T 19141-2011《家用太阳热水系统技术条件》
[3]GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》
[4]GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》
[5]罗运俊主编.《太阳热水器原理、制造与施工》.北京：化学工业出版社2005
[6]郑瑞澄主编.《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》.北京：化学工业出版社2006
论文作者:赵正昆
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第11期
论文发表时间:2019/9/10
标签：太阳能论文; 系统论文; 热水论文; 水箱论文; 屋面论文; 热媒论文; 住宅论文; 《建筑实践》2019年第11期论文;