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摘要：太阳能作为一种清洁安全的可再生能源，是节能环保的重要途径。在建筑设计中体现绿色环保思想，凸显节能亮点，将太阳能清洁能源引入到建筑或景观、园林设计当中，充分利用太阳能，采用更加节能的建筑围护结构以及采暖、热水和空调系统，减少电力等常规能源采暖、热水和空调使用，是未来住宅设计的发展道路之一。太阳能热水器是最为常用的太阳能利用装置，能够提供洗浴、生活和采暖热水，能量大、时间长、周期运行费用低、使用长、无噪声、无污染、无危险，如能广泛应用于住宅热水供应系统中，可产生长远的经济效益。基于此，本文就从太阳能热水系统在住宅中展开分析，以供相关人士的参考。
关键词：太阳能热水系统；住宅；优化措施
1、太阳能热水系统的概述
太阳能热水系统是当前所有太阳能利用形式中技术上最成熟、经济上也最有竞争力的绿色能源形式。从建筑的给排水系统角度而言，它是指以太阳能为热源，或者结合其他能源，供给日常生活用热水，然后通过相应的管路输送到用热水点的系统。它主要由集热系统和水供应系统组成，主要包括：太阳能集热器、贮水箱、循环管路、热交换器、控制系统等和附件，有些系统还添加辅助能源（如电能）来保证没有日光的热水供应。太阳能的集热系统是太阳能热水系统的重要组成部分，它关系到太阳能的合理收集和利用；水供应系统和常规的生活热水供应系统相似，辅助热水的供应。
2、太阳能热水系统在住宅中的分类运用
2.1分户集热－分户储热太阳能热水系统
该系统也称为户式太阳能热水系统，是一种以住户为单位安装的太阳能热水系统，设置的太阳能集热器所产生的热水，单独供给一户使用。集热器一般放置在屋面或阳台，其中根据热水系统结构不同，应用得较多的是适用于多层住宅放置在屋面的非承压整体式太阳能热水系统和适用于高层住宅放置在阳台外侧的阳台壁挂式太阳能热水系统。非承压整体式太阳能热水系统采用家用太阳能热水器集中安装在屋面，集热器吸收太阳光的能量使水温升高，集热器和储热水箱中水的温差产生循环动力，促使热水在集热器和储热水箱间自然循环流动，最终加热储热水箱中的水。热水供应采用落水式供水，辅助热源为系统自带的电加热。太阳能系统与电加热结合可实现全天候热水供应。阳台壁挂式太阳能热水系统采用承压分体式太阳能热水器，集热器安装在建筑阳台外侧，储热水箱内置换热装置和电辅助加热装置。太阳能集热系统采用自然循环非承压运行，集热器吸收太阳光使集热器内热媒介质温度升高，热媒通过换热装置与储热水箱中的水进行热交换，加热水箱中的水。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆水箱一般安装在比集热器位置高的阳台的角落，热水供应采用顶水式供水，辅助热源一般采用电加热，太阳能系统与电加热结合可实现全天候热水供应。
2.2集中集热－集中供热太阳能热水系统
该系统也称集中集热、分户计量、集中辅助加热系统，系统采用模块式太阳能热水系统，集热器集中放置，设置满足用户需求量的集中储热水箱，控制系统、循环装置与其他辅助设备放置在设备间或屋面。集热器接受太阳照射温度升高，智能控制系统循环泵启动或停止，将储热水箱底部的低温水顶入集热器，将集热器中高温的热水顶入储热水箱，通过往复循环，加热储热水箱中的水，供给一幢或数幢建筑物所需热水。热水供应采用强制式，供水系统主管道定温循环。热水分户计量，存在热水收费问题。太阳能系统与常规能源（电）或空气源热泵结合可实现全天候热水供应。
2.3集中集热－分户储热太阳能热水系统
该系统的太阳能集热器集中放置在屋面，系统不设集中储热水箱，每户设置一个储热水箱，水箱内置换热盘管和电辅助加热装置，控制系统、循环装置及其他辅助设备放置在楼梯间或屋面。集中放置的集热器接受太阳照射温度升高，智能控制系统控制循环泵启动或停止，热媒在集热器与多个储热水箱之间换热循环，热媒通过换热装置与储热水箱中的水进行热量交换，加热储热水箱中的水。热水采用顶水式供水，保证了冷热水供水同源等压，使用方便舒适。用户的用水系统与太阳能热循环系统分开，太阳能热水系统向用户提供的是热量而不是热水，故不向用户收取热水费用。每户的辅助热源一般采用电加热，太阳能系统与电加热结合可实现全天候热水供应。
3、太阳能热水系统在住宅中的优化措施
3.1系统运行方式的选择
太阳能系统运行的主要方式有3种，一种是自然循环式系统，一种是定时强迫循环式系统，最后一种是定温强迫循环式系统，按照热水负荷、安装环境和系统节能标准等诸多方面的要求，系统最终决定采用定温强迫循环式系统，如果出现了太阳能供应不足的情况，就应该采用电加热的方式当做是辅助的热源。
3.2集热器排列方式设计
在建筑集中式太阳能热水系统设计的过程中，集热器的排列方式在设计的过程中是十分重要的，集热器的排列方式选择主要是要看系统运行的具体方式以及场地的具体环境，此外在这一过程中还要对建筑自身的结构特点和美观性以及整体性予以全方位的考量。
3.3控制系统设计
电加热控制系统。电加热控制系统中采用温控仪测量热水箱底部水温，若水温达到或超过50℃时，电加热装置不工作，一旦水温低于50℃电加热装置开始启动，直至热水箱底部水温达到50℃。此外，电加热控制系统还应包括断水保护装置、触电保护装置等，保护电加热装置安全可靠地运行。
循环管路的设计。太阳能热水系统中的循环管路主要是指从循环泵吸水口经过集热器集管，回到储水箱的管路.在循环管路的最高点要放置排气管，排气管应高出最高点600一800mm，整条管路要有一定的斜度（＞0.5%），目的是在循环泵停止工作时，使管路中的水能够自动流回水箱。
3.4水箱的设计
储水箱和太阳能热水系统连接，与热管真空管集热器进行热交换；热水箱水温在正常工作条件下始终在50℃以上，若太阳能集热系统提供的热水未达到50℃，则由电加热补偿，热水箱中补给水由储水箱提供。在采用电加热补偿时，只加热热水箱中的少量水，不影响太阳能集热系统的热交换。且由于热水箱容量较小，既满足了在太阳能不充分条件下用户快速获取热水的需求，同时也避免电能消耗率的增大。
结束语
综上所述，建筑节能已经成为了缓解我国能源紧张的重要和必要途径。降低能源的消耗必须会依靠太阳能等可再生资源，将太阳能在建筑领域的充分应用对我国的建筑节能有着重要的意义。需要注意的是，在太阳能热水系统的优化中，要充分考虑具体情况和相应的设计参数，这样才能合理的设计出良好的太阳能热水系统，保障节能和环境友好，为人们降低支出，提高国家的经济发展能力，并不断满足安全、适用、卫生、经济的要求。
参考文献
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[4]谷秀志.简论太阳能热水系统与建筑一体化技术的有效应用[J].资源节约与环保，2016.
论文作者:马超
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/8/22
标签：热水论文; 太阳能论文; 系统论文; 水箱论文; 电加热论文; 装置论文; 管路论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;