广东博意建筑设计院有限公司综合六分院
摘要：太阳能作为一种可再生能源，有着不可取代的优势。现在，各市政府正在逐步加大对可再生能源开发和利用的扶持力度，相信太阳能技术会越来越成熟，应用也会越来越广泛。本文结合工程案例，针对城市当地特点，对住宅楼项目太阳能应用可行性进行了认真研究。
关键词：太阳能设置；住宅建设；应用
按照城市节能部门的要求，强制安装太阳能系统的住宅是12层及以下的小高层住宅楼。对我们建设的项目“南侧一排为17层，北侧为27层及29层”，没有强制要求；但城市区范围内在建的经济适用房、城中村改造和部分商品房等建设项目，无论17层、27层，还是29层，都在建设后期开展了安装太阳能系统；有的设计时已做考虑、有的是建设后期追加的；后者的实施方案，不同程度地造成了重复投资现象的发生。
为此，我们在项目的概念设计、初步设计阶段和扩初设计之前，就提请设计单位关注此事，注意在设计中，充分考虑建设项目太阳能应用可行性。从设计预想、施工阶段实施方案等阶段细致地进行比较、研讨；并且适时安排，调研太阳能与建筑一体化的建设发展现状、比较针对本项目的各种应用方案。
采用一项新技术，必须依靠合理的制度和科学的规范！今年收集了认真梳理、学习了相关规范，主要包括：国标GB 500578-2006《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》、国标GB/T 18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》、国标GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》和国标NY/T514-2002《家用太阳能热水器储水箱》。通过实地调研，我们发现太阳能热水工程在高层住宅中的应用关键问题是：太阳能集热器的安装与建筑一体化和后期维护的相关课题。
高层建筑太阳能集热解决方案主要有屋顶集中集热和阳台壁挂（集热器倾斜15度角或集热器垂直壁挂）两种应用形式。这两种形式的系统原理和特点对比如下：
一、屋顶集中集热式太阳能
本系统太阳能集热器安装于屋顶，集中放置给住户提供热源，每户设置储热箱，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梯间或楼顶。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，加热住户储热水箱中的水。热水供应采用顶水式供水，保证了冷热水供水同源等压，使用方便舒适。太阳能系统与常规能源（电）结合实现全天候热水供应。此系统特点如下：
1、集热器模块化组合，可以与屋顶建筑形式结合，有利于建筑一体化设计。
2、集热器集中放置，系统共用，实现资源共享。
3、集热器屋面放置，采光效果好，太阳能利用率高。
4、储热水箱可以根据建筑结构及使用功能进行放置。
5、储热水箱分户设置，分户计量。
6、储热水箱分户设置，分户控制，满足用户不同用水习惯需求。
7、科学智能控制系统，实现热量均匀分配，防止热量倒流，避免出现热损失。
8、注明：
（1）屋顶集中式为集中集热、分户水箱、间接换热系统；
（2）皇明屋顶集中式为集中集热、集中水箱、分户计量、直接换热系统。
二、阳台壁挂式太阳能
本系统中集热器与储热水箱结构分离，储热水箱必须置于集热器上方。储热水箱内置换热装置和电辅助加热装置。集热器接受太阳照射温度升高，集热器与换热装置中的热媒温度不同产生密度差，产生微弱的循环动力即热虹吸现象，促使热媒在集热器与换热装置之间自然流动，热媒通过换热装置与储热水箱中的水进行热交换，交换的热能再加热储热水箱的水。热水供应采用顶水式供水，保证了冷热水供水同源等压，使用方便舒适。太阳能系统与常规能源（电）结合实现全天候热水供应。其系统特点如下：
1、集热器与储热水箱分离设置，集热器的设置易与建筑外观结合，安装之后，整齐美观。
2、集热器安装在阳台外墙，解决高层建筑楼顶分体式太阳能安装面积不足的难题。
3、自然循环，无运行费用，住户随安随用，便于物业管理。
4、集热系统为承压闭式，承压系统，密闭循环，间接换热，水质好；热启动快，效率高；承压供水，舒适度高。
5、阳台水箱可分立、横式，尽量节省空间，配合建筑空间。
6、每户一套系统，用水用电分户计量，住户可随住随用无计费纠纷，便于物业管理。
三、通过结合所考察到的实例进行分析对比
对两种形式太阳能优缺点的对比，总结如下：
1、优点对比
屋顶集中式太阳能的优点是施工难度低，集热效率比较高，技术相对成熟，便于集中管理；
阳台壁挂式太阳能的优点是系统原理简单，性能稳定，用户控制灵活，厂家直接对住户承保，不需要后期物业管理等。
2、缺点对比
屋顶集中式太阳能的缺点是需要足够的屋面集热面积，（每户需2.5平方米），屋面结构设计要考虑其集热装置荷载及其抗风等因素；安装之后运行期会产生一定费用，每户每月运行费用约2.6元左右，后期物业设施维护及管理相对困难；
阳台壁挂式太阳能的缺点是受日照的影响较大（一般每天日照满足四小时才比较经济），户内热水管路有一定量的冷水损失。
3、造价分析对比
经考察，两种形式中（两种品牌）现行造价的估算列表如下：
4、通过上述的调研，结合住宅项目分析如下：
（1）屋顶集中式太阳能：南侧一排为17层，北侧为27层及29层，建筑高度相对较高，对于屋顶面积受限比较大，并且其换热效率也不算高，要产生运行费用，后期物业管理复杂困难。
（2）阳台壁挂式：本项目住宅单元的平面形式为品字形，对于东、西两侧边户日照受一定的遮挡，相对于中间两户采热效率相对较小，可采取利用光、电自动互补解决。
综上分析，针对住宅项目太阳能应用形式的可行性方案如下：
现阶段，在设计中充分考虑预留阳台壁挂式太阳能安装条件（便于整齐划一），敷设必要的冷、热水管线和必要的电源线等设施，待条件成熟后实施。
参考文献
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[4]李向军.太阳能热水系统在西山某招待所工程中的应用[J].给水排水，2009，35（02）：85-89.
论文作者:袁圆
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第11期
论文发表时间:2018/9/10
标签：太阳能论文; 水箱论文; 系统论文; 热水论文; 装置论文; 屋顶论文; 热媒论文; 《建筑学研究前沿》2018年第11期论文;