太阳能热水系统在多层居住建筑中的利用

　　摘要：整体机太阳能热水系统是在目前科技水平及我国多数普通住宅居民的经济收入条件下，较适合全国多数普通多层住宅用户的有效、理合利用太阳能的方式。
　　关键词：多层，太阳能热水，非承压
　　2005年国家出台，中华人民共和国可再生能源法，并于2006年1月1日正式执行，文献〔1〕中明确指出，国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能热水系统。这一来大大推动太阳能热水系统在住宅建筑中的利用。此后，上海、山东、江苏等省市发布了关干利用太阳能的地方性文件，浙江省也在2007年8月发布了浙江省建筑节能管理办法。文献[2]中明确指出，新建12层以下的建筑，应当将太阳能利用与建筑进行一体化设计。笔者就六层以下（含六层）多层建筑中太阳能热水系统的利用展开讨论。
　　1、 太阳能热水系统的分类。文献〔3〕中有多种分类形式，如根据太阳能热水供热范围分了：a、集中供热系统；b、集中－分散供热系统；c、供热水系统。根据系统运行分：a、自然循环系统；b、强制循环系统；c、直流式系统；等五种分类方式。笔者认为可根据系统贮热水箱承压情况分为承压系统和非承压系统。目前针对承压系统，市场上也没有明确定义。笔者根据文献〔4〕第3.3.4条和第3.3.5条对住宅用水压力的相关规定，认为多层住宅的太阳能承压系统一般至少能承受0.6Mpa的压力。
　　2、 承压系统和非承压系统的差别。顾名思义，承压系统，就是系统中带有一定的压力运行，且系统中至少有一台承压容器，同时太阳能承压系统中还应考虑胀膨水罐，这样一来势必增加工程投资。如果胀膨水罐选型不合适，可能倒致系统不能正常运行，更有甚的在夏季可能出现开锅将贮热水箱体炸裂的现象。因此笔者不提倡在多层普通住宅建筑中利用太阳能热水承压系统。反之，非承压系统，因工程造价低，不担心开锅现象的出现。因为一旦开锅蒸汽就能在第一时间排至大气，对贮热水箱不造成任何危害。因此非承压系统是相对经济安全的，是值得推广的。
　　3、 非承压系统又可细分为整体机（一体机）系统和集中供热系统。其中集中供热太阳能热水系统存在诸多问题，如室外太阳能热水循环泵设计安装问题，室内部分热水循环泵设计安装问题，热水计量问题，设备运行、维护费用摊分等问题，并且从长远看的话，他的费用不会比承压系统低。故笔者也不做推荐。目前很多知名品牌太阳能生产企业因为自生产品更新，发展需要不再推荐整体机太阳能热水系统，但笔者结合近些年来对太阳能热水工程的设计、施工经验，却认为整体机太阳能热水系统是目前科技水平及我国多数普通住宅居民的经济收入条件下，较适合全国多数普通多层住宅用的一种方式。现介绍如下一个工程实例：
　　一、 太阳能整体机与建筑想结合的设计实例。整体机如末经专业设计布置，可说是相当零乱，大大影响城市景观，破坏了建筑整体效果。如图就是一个例证。（图一）
　　
　　之所以达不到一个良好的视觉效果，是因为从太阳能整体机的选型，设备布置，管道安装都没有进行合理设计。笔者有如下几个工程实例，从建筑方案开始考虑到了太阳能热水器的设计布置，与建筑外立面效果想统一。图二
　　侧立面示意图
　　
　　平面设备、管道布置图
　　
　　效果图
　　
　　笔者设计的这个工程一开始就要求建筑同志结合立面效果（如图二），做平屋面与坡屋面相接合的立体屋面，这样一来能解决立面效果问题，二来能做好屋面排水工作，三来能给太能阳热水器安装提供一个相对合适、安全的操作空间。作为这种太阳能整体机统一设计的难点主要有二：一就是屋面设备的布置，二就是室内管道的布置。难点一，只要建筑同志做方案时能为太阳能热水器考虑位置就能解决了，图二的相关内容就是一种解决方案，这一方案已被实践证明是切实可行的。难点二，笔者做了二个净尺寸为430*360mm管道井（图三），一个井中放六条管，一条DN40的冷水进水总管，五条DN20的热水管至每户，一家一管热水管。这样不影响建筑的任何使用功能（图三）
　　
　　但这个系统也有一个不利点，就是对底层用户，会造成一个冷水的浪费，这个系统需要将管道中的冷水放完，热水才会出来，如系统图（图四），按热水给水
　　立管以文献〔5〕中表14.1-11中的薄壁不锈钢管（壁厚0.6mm的304,计算管道内径D=18.8mm）DN20计，屋面太阳能热水出水至底层用户第一用水点的长度按L=20米(其中垂直高度15.2m)计，长时间间隔用水时首次可能要放出的冷水量（V）按以下公式计：
　　V=L*Q=L*π*D2/4=20*3.14*18.82/4*10-3=5.3L。当然二层以上的用水户放出的冷水量会相应减少。但我们可以从工程造中可以看出这个不利点，相比其它太阳能热水系统形式，还是节能了很多能源和费用。如同样以五层楼10户住宅，每户用水量180L/天计算，用承压系统的初次投资费用每户大概是8000元，用非承压集中供热系统大概初次投资费6000元左右，而用非承压整体机太阳能热水系统每户的费用在3000元左右，并且整体机太阳能不像承压系统、非承压集中供热系统还有大量的后期运行、维护费用一说，从设备的正常运行15年来说，一般非承压整体机太阳能系统的运行维护费用不会多干500元一户。同时我们也能清楚的看到，一旦室外集热管出现问题，非承压集中系统带来的是整个系统的崩溃，以10户住宅为单位，10户家庭将都失去热水供应，直至系统修复。同样对承压系统来说一旦胀膨水罐或贮热箱开裂，整个系统也就崩溃了。
　　结束：2009年中国城镇人口已达6.22亿城镇化率46.6%；“十二五”期间，我国城镇化水平预计超过50％，进入城市社会。在此新农村、新城镇建设过程中，将有大量的多层普通住宅出现。在全球气候变暖的严峻现实挑战下，发展低碳经济，倡导低碳生活，成为每一个国家，每一个人的责任。一种有效的利用太阳能产生热水的方式，并且能很好的适应我国这种国情，笔者认为整体机太阳能热水系统是较为适应的。
　　
　　参考文献
　　[1]中华人民共和国可再生能源法，2005

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