太陽能熱水系統(tǒng)在住宅設(shè)計中的應(yīng)用

孫潤

揚州市建筑設(shè)計研究院有限公司．江蘇揚州225007

1、概述

    隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對生活舒適性的要求也日益增高。這在使用熱水方面表現(xiàn)得尤為突出。能源是人類生活和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，我國人均能源占有量不足世界平均水平的一半，而如今國內(nèi)能源消耗量正呈現(xiàn)快速增長的趨勢。能源資源不足及由此帶來的環(huán)境污染已成為當(dāng)前急待解決的問題。找到一個穩(wěn)定、經(jīng)濟且清潔、安全的能源供應(yīng)及消費體系是我們落實科學(xué)發(fā)展觀，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的重要保障。

    地球上最基本的能源是太陽能。它作為一種取之不盡，用之不竭的清潔能源受到了人類的廣泛關(guān)注。通過太陽能光熱利用技術(shù)為住宅提供優(yōu)質(zhì)廉價的生活熱水，可以有效減少常規(guī)能源的消耗量并改善居民的生活條件。我們應(yīng)該充分利用太陽能資源。把推廣應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)作為節(jié)能減排的重要措施。為建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會、促進(jìn)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

    目前可以應(yīng)用于建筑工程的太陽能利用技術(shù)主要包括太陽能熱利用和太陽能光電利用兩大部分。太陽能熱術(shù)是我國目前太陽能熱利用技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，而在住宅建筑設(shè)計中熱水供應(yīng)方面表現(xiàn)的更為突出。如今，人們對太陽能熱水系統(tǒng)供水要求也越來越高。故在設(shè)計時使太陽能熱水系統(tǒng)在使用功能上滿足居民舒適性要求是我們需要解決的一個問題。

2、住宅太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計重點應(yīng)解決太陽能熱水系統(tǒng)與建筑結(jié)合的問題

    2.1與建筑外觀的結(jié)合

    太陽能熱水系統(tǒng)最初出現(xiàn)在農(nóng)村，逐漸向小城市大城市發(fā)展。開始是少數(shù)用戶自己購買安裝。由于建筑設(shè)計未先考慮安裝熱水器，用戶自行在建筑屋面上安裝，水管雜亂無章，破壞了建筑物的整體美觀，甚至太陽能熱水器安裝時破壞了屋面的防水層，由于安裝不牢固，未作防雷設(shè)計留下安全隱患。造成嚴(yán)重后果。要解決這個問題必須在設(shè)計階段(從規(guī)劃方案階段開始)就需要考慮太陽能熱水系統(tǒng)，做到統(tǒng)一設(shè)計統(tǒng)一安裝。

    2.2與建筑給排水系統(tǒng)相結(jié)合。這主要解決形成穩(wěn)定的熱水供應(yīng)系統(tǒng)，并采取安全可靠的施工安裝維護(hù)技術(shù)問題。

    2.2.1在多層住宅中大多采用分散式系統(tǒng)

    此系統(tǒng)采用直接加熱．自然循環(huán)。非承壓的緊湊式太陽能熱水器產(chǎn)品。由此帶來了4個方面的問題：

    (1)存在冷熱水不平衡問題。太陽能熱水器往往安裝在屋頂，熱水靠重力出流，頂層住戶熱水的水壓僅2m一3m。而此處冷水為市政給水壓力，按住宅設(shè)計規(guī)范要求，水壓不應(yīng)小于0.05MPa，這就帶來了冷熱水水壓相差較大嚴(yán)重不平衡問題，使用效果無法保證。

    (2)因采用自然循環(huán)儲水箱高于集熱器，對建筑物外觀影響較大。

    (3)系統(tǒng)供求溫度不能保證，供水管路較長且熱永系統(tǒng)不循環(huán)．由于管道散熱供水管路水溫不能滿足使用要求，使用前要放掉管道中冷水才能流出熱水，給用戶帶來不便，而且浪費水資源．節(jié)能不節(jié)水。

    (4)在寒冷地區(qū)，太陽能熱水系統(tǒng)管道一旦凍結(jié)，不僅系統(tǒng)無法使用，而且導(dǎo)致管材接頭、閥門隔墻有耳脹裂。達(dá)成系統(tǒng)損壞，嚴(yán)重時可引起住戶財產(chǎn)損失，影響鄰里關(guān)系。

    2.2.2在小高層太陽能熱水系統(tǒng)中，大多采用集中集熱供熱的供術(shù)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)目前也存在以下問題：

    (1)由于市政管網(wǎng)供水壓力不能滿足較高樓層要求。需二次加壓，這就給系統(tǒng)帶來計量不便，一般需設(shè)熱水表。

    (2)低區(qū)冷熱供水水壓不平衡。主要由于低區(qū)冷水水壓是由市政管網(wǎng)供給。熱水水壓由二次加壓設(shè)備提供，造成水壓不平衡，使用不方便。

    (3)集中設(shè)輔助加熱系統(tǒng)，熱水費用較高，收費困難，管理不便，且不節(jié)能。

3、為了解決上述問置，在工程設(shè)計中可考慮以下兩種設(shè)計方案

    3.1針對多層住宅一般可考慮市政管網(wǎng)的直接供水建筑。采用分散式強制循環(huán)間接加熱的方式。此供水系統(tǒng)，集熱器在屋面安裝，解決與建筑物外觀設(shè)計的矛盾：設(shè)置分戶式承壓水箱，可減少戶內(nèi)支管長度，節(jié)水效果好，冷熱水水壓一致，便于調(diào)節(jié)；設(shè)置循環(huán)泵并配備智能化控制系統(tǒng)，解決合理使用輔熱源問題，可為用戶提供穩(wěn)定可靠熱水。采用間接加熱，可解決水供污染，同時采用防凍工質(zhì)熱媒可解決管道凍結(jié)。此系統(tǒng)，優(yōu)點用水舒適，產(chǎn)權(quán)明確，由用戶負(fù)責(zé)日常維護(hù)。缺點，每戶供給需上下兩根集熱管循環(huán)等，占用管道井面積大，一次性造價較高。

    3.2針對小高層住宅采用集中集熱分戶供熱承壓式太陽能熱水系統(tǒng)，此方案的優(yōu)點是：

    (1)冷熱水水壓平衡，計量方便．僅需設(shè)冷水表。

    (2)供求舒適性好，充分利用太陽能基礎(chǔ)上解決了冬季陰雨天氣，熱水供應(yīng)。

    (3)間接加熱防止水質(zhì)污染，利用防凍工質(zhì)熱媒防止凍結(jié)。

    (4)相對陽臺或墻壁式，此系統(tǒng)安全性能好，易于建筑外觀相結(jié)合。

    (5)此系統(tǒng)在設(shè)計中需要注意：熱煤管道保溫及管道需考慮同程供熱及循環(huán)棒通過溫控定時開啟等問題。

總之，太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)遵循節(jié)水節(jié)能、經(jīng)濟安全、操作簡單、容易計量的原則。在給排水的設(shè)計中，應(yīng)充分利用太陽能并合理選擇熱水供應(yīng)系統(tǒng)，為住戶提供優(yōu)質(zhì)價廉舒適的熱水。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：溫紅娟  劉紅娟  尹維維 編輯 文徑 審核)