太阳能热水系统在住宅中的应用探讨

太阳能热水系统在住宅中的应用探讨

吕文强

北京奥创建筑设计有限公司北京100195

摘要：太阳能作为一种可再生的清洁绿色能源，世界各国都在积极推广应用。特别在建筑节能方面，通过对太阳能的推广应用，减少对一次能源的过度消耗和依赖，已成为建筑节能设计中一个非常重要的环节。在现阶段房地产住宅项目开发过程中，我们必须加强太阳能应用方面的知识储备和探索、研究，注重理论和实践相结合，确保在太阳能系统设计过程中，选用最优、最适合本项目的系统方案，在保证其后期运行安全、可靠的前提下，使其与我们的建筑设计有机融合在一起，同时造价成本能得到有效控制，这些都是我们后期探讨和研究的方向。

关键词：太阳能热水系统；住宅中；应用探讨

1导言

中国是世界上最大的发展中国家，面临着发展经济、改善民生、全面建设小康社会的艰巨任务。维护能源资源长期稳定可持续利用，是中国政府的一项重要战略任务。加大太阳能热水器普及力度，鼓励太阳能集中供热水、太阳能采暖和制冷等，是大力发展新能源和可再生能源的重要内容。

2太阳能热水系统的常用分类

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。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住宅太阳能热水系统如何实现安全、耐久、经济、适用

3.1产品保障

1．在住宅的太阳能热水系统中，我们选用的是高效、安全、耐久的构件型平板太阳能集热器。在2003年就完成了国家十五科技攻关课题——与建筑相结合的构件型平板型太阳能集热器的研发，近年来，通过不断的技术研发与创新，目前形成了普通大面积平板太阳能集热器、构件型平板太阳能集热器、阳台壁挂型平板太阳能集热器、幕墙型式平板太阳能集热器、空气太阳能集热器等一系列可以适应建筑不同部件及安装要求的产品型式。这些产品经过了不同程度的推广与应用，并进行了改进与定型，为住宅建筑中太阳能的应用提供了有力的产品保障。2．平板太阳能集热器其组成材料均为传统的建筑材料，盖板为钢化玻璃、边框为铝合金、吸热板芯为全铜或铜铝复合，材料性能稳定，日常维护量少；产品使用寿命长，可达30年以上；整体使用性能好，且易与建筑相结合。3．经过十余年的研发与实验对比测试证明，平板型太阳能集热器在低温热利用的采暖、热水应用领域中，其得热量要优于真空管、热管等其他类型的太阳能集热器产品；4．平板太阳能集热系统中，采用排空防冻、防过热等专利技术对平板太阳能在市场上大量的推广与应用提供了强有力的技术支撑。

3.2系统技术保障

1．历经了20余年的发展，特别是在2001年以后的10余年的工程创新与实践过程中，已经总结出了定温双直流产水系统、温差循环系统、水-水交换二次换热系统、采暖/热水综合应用系统、跨季节蓄热的太阳能采暖系统、幕墙式的太阳能供热系统以及空气太阳能供热系统等一系列的系统形式，可以满足不同客户不同的使用需求。2．在辅助能源的选择上与使用上，设计开发有与燃煤、燃油、燃气、电、生物质及热泵等各种能源形式相结合的太阳能采暖及热水系统，在实际应用中，根据用户的需求及条件进行优化选择。目前，在每种辅助能源的配置上均已有了大量的工程实践。3．太阳能工程的应用与推广上，已经过了大量的实践，积累了丰富的经验。（1）定温放水、温差循环等各类型热水系统形式已在宾馆、饭店、医院、学校、部队及机关企事业单位等众多公共建筑的数千个工程中得到了十余年的应际应用；（2）在住宅热水系统上，太阳能工程也已在郑州、北京等地区得到了推广应用。（3）太阳能采暖、热水技术在工程中大量的推广与应用，目前，累计建设的太阳能采暖系统建筑面积已达30余万平米，其中北京地区，建设的采暖工程份额占总量的50%以上。（4）太阳能空气供热采暖系统已在秦皇岛地区进行了大型工程的应用与示范，并进行了不断的测试与总结。在成熟技术大量推广应用的同时，九阳也逐步展开了对于新产品、新技术的开发与创新，并取得了一定的成效。针对于幕墙的太阳能供热系统技术已经开发完成，并成功申报北京市科委的科技课题开发，进行了一定量的工程试验与示范。太阳能跨季节蓄热采暖系统技术经过了多年的开发与研究，已取得了专利技术，并开始了示范工程的建设与试验研究工作。

4结语

目前国内的太阳能技术大部分是被动式太阳能技术(即太阳能是房屋建筑交付使用以后才由住户安装)，建筑功能比较单一，技术简单，推广力度不大。对于新建平屋面住宅，综合考虑建筑、结构、安全、维修、经济、使用等各方面，最理想的系统是屋面构架式太阳能集中－分散供热系统。

参考文献：

[1]王毅.太阳能热水系统在住宅中的应用[J].住宅产业,2011,11:55-57.

[2]王春燕,吴旭辉.太阳能热水系统在多层住宅设计中的应用[J].现代建筑电气,2012,03:29-32.

[3]李睿,张莹.太阳能热水系统在住宅设计中的应用分析[J].山西建筑,2012,23:141-142.

[4]李力群.太阳能热水系统结合地板采暖在高层住宅中的应用[J].节能,2012,11:35-37+3.