太陽能作為一種新能源，是一種清潔無污染的可再生能源。太陽能熱水系統(tǒng)是以吸收太陽輻射能為熱源，將太陽能轉(zhuǎn)為熱能以達到加熱水的目的的整套裝置，包括太陽能集熱裝置、儲熱裝置、循環(huán)管路裝置等。由于太陽能熱水系統(tǒng)在全年運行中受天氣的影響很大，其獨立應用存在間歇性、不穩(wěn)定性和地區(qū)差異性，在太陽能應用中除利用集熱器將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能外，應采取熱水保障系統(tǒng)（輔助加熱系統(tǒng)）和儲熱措施來確保太陽能熱水系統(tǒng)全天候穩(wěn)定供應熱水。
太陽能熱水系統(tǒng)在建筑中應用方式分析
太陽能供熱水系統(tǒng)按其集熱、儲熱和輔助加熱方式分為三種：1.單機太陽熱水器，即分戶集熱、儲熱、輔助加熱；2.集中式中央太陽能供熱水系統(tǒng)，即集中集熱儲熱、集中輔助加熱或分戶輔助加熱；3.半集中方式，即集中集熱、分戶儲熱和輔助加熱。
1.單機入戶系統(tǒng)
家用太陽熱水器的特點是用戶單獨安裝、獨立使用，太陽能熱水系統(tǒng)相對簡單，且互不干擾。由于不存在計費問題，物業(yè)管理方便，但用戶輔助加熱部分耗能大，綜合造價與同檔次的中央熱水系統(tǒng)相比相對較高；因無可靠的回水系統(tǒng)，供水管路存水變涼造成熱能浪費，熱水資源無法共享使系統(tǒng)資源不能充分利用；系統(tǒng)管道較多，與建筑配合難度較大。該系統(tǒng)適用于統(tǒng)一安裝的多層建筑。
單機入戶的供水系統(tǒng)中有兩種形式，一種是集熱器與水箱一體，白天水在集熱器中加熱后存儲在水箱中，用水時采用落水法或頂水法取水；另一種為分體式系統(tǒng)，換熱介質(zhì)通過循環(huán)泵在集熱器和水箱內(nèi)換熱盤管中循環(huán)，將太陽熱能傳遞到水箱中，用水時靠自來水水壓將熱水頂出。該種形式水箱與集熱器分離，容易與建筑配合以實現(xiàn)與建筑的一體化。
2.集中集熱儲熱系統(tǒng)
集中式中央太陽能供熱水系統(tǒng)的特點是集成化程度高，集中儲熱方式利于降低造價并減少熱損失，輔助加熱系統(tǒng)集中利于補熱；熱水系統(tǒng)供應管路簡單，合理的干管循環(huán)回水保證供水品質(zhì)，實現(xiàn)各用水終端即開即熱；對于住宅小區(qū)，集中式系統(tǒng)相對分戶系統(tǒng)有初期投資少、集成化程度高的優(yōu)勢，模塊化的集熱器與建筑結(jié)合也比較美觀。但該類系統(tǒng)集中運行一旦出現(xiàn)故障，用戶熱水將不能得到保證，且用戶使用前需放出較多冷水。該系統(tǒng)在用水時間上可能受系統(tǒng)運行方式影響，當24小時供熱水運行費用太高時，改用定時供熱水將使用戶用熱水受到限制。
為解決以上問題，可在上述系統(tǒng)中將集中輔助加熱方式改成分戶加熱方式。該方式運行成本低，能實現(xiàn)太陽能熱水的免費供應，但同時也會出現(xiàn)個別用戶大量使用熱水造成其他用戶的熱水量減少的現(xiàn)象，需采用經(jīng)濟手段解決用水平衡。
該方式在用水時間上不受限制，能實現(xiàn)24小時供熱水，而且集熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障也不會對用戶使用造成影響。
3.半集中式系統(tǒng)
該類系統(tǒng)類似于中央空調(diào)系統(tǒng)。集熱器集中集熱，循環(huán)泵將熱水輸送到每個用戶的承壓水箱中，通過換熱盤管對水箱中的水加熱。當需要用水時，若水箱中的水溫沒有達到設定溫度時啟用輔助加熱；各戶單獨使用，熱水資源分配均勻，且白天部分用戶用掉箱中熱水后，水箱中的冷水還可以得到一定的熱能；集熱部分可承壓運行，系統(tǒng)閉式循環(huán)可避免因水質(zhì)引起管路和集熱器結(jié)垢，運行控制方式簡單。該系統(tǒng)的最大特點是將熱水儲存于每戶中，這樣可以減少水箱占用屋面或地下室面積，整個系統(tǒng)的管路在建筑中也不影響建筑美觀。此系統(tǒng)目前并無應用實例，屬創(chuàng)新概念。
太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設計
太陽能集熱器的優(yōu)越性早為人們所認同，并有多年的使用經(jīng)驗。但在住宅建筑中往往將其作為一種設備支架或掛附在建筑物的墻面、屋面上，其特立獨行的模樣影響了建筑的觀瞻，以至于許多地區(qū)從整頓市容的角度出發(fā)要求拆除群眾自發(fā)安裝的太陽能集熱裝置。怎樣解決好上述問題，既有效利用太陽能又美化建筑環(huán)境，這已成為廣大業(yè)內(nèi)人士十分關注的問題。
太陽能與建筑一體化是太陽能利用健康發(fā)展的必由之路。國家發(fā)改委、建設部對此十分關注、支持，相繼在全國范圍內(nèi)建立了一批太陽能與建筑一體化試點工程項目，對這一事業(yè)的發(fā)展起到了積極推動的作用。
要做好太陽能熱水系統(tǒng)與建筑的一體化設計，應從太陽能集熱器的選擇和安裝方式兩方面著手，以下分別加以闡述。
1.太陽能集熱器選擇
集熱器產(chǎn)品主要有平板式、全玻璃真空管式、熱管式、U型管式幾種，應根據(jù)當?shù)貧夂蛱攸c以及安裝要求來選擇適當?shù)募療崞鳌?nbsp;
(1)平板式集熱器
平板式集熱器具有整體性好、壽命長、故障少、安全隱患低、成本造價低等優(yōu)點，其熱性能也很穩(wěn)定；采用緊湊式或無間隙安裝，在生產(chǎn)熱水的同時還具有保溫、隔熱、遮光、防水的傳統(tǒng)屋面功能，這就為取代部分或全部屋面構(gòu)件提供了基礎；集熱器形狀結(jié)構(gòu)可靈活設計，尺寸可與建筑材料的模數(shù)和建筑結(jié)構(gòu)達到較好的相容性。此外，平板式集熱器對安裝方向角度有較高的要求。
平板式集熱器由于蓋板內(nèi)為非真空，保溫性能差，故環(huán)境溫度較低時集熱性能較差。對于廣東、福建、海南、廣西、云南等冬天不結(jié)冰的南方地區(qū)用戶，選取用平板式太陽能集熱器是非常合適的。
(2)全玻璃真空管式集熱器
全玻璃真空管式集熱器效率高，四季均可提供生活熱水，對于長江、黃河流域地區(qū)的用戶比較適宜。真空管對安裝角度無特殊要求，水平安裝時可實現(xiàn)按季節(jié)跟蹤陽光，豎向安裝可實現(xiàn)一天內(nèi)跟蹤陽光，但與平板式集熱器相比存在一定的安全隱患，有可能發(fā)生爆管的現(xiàn)象，且系統(tǒng)不能承壓運行。
(3)熱管式集熱器
熱管式集熱器能抗-40°C低溫，而平板式、真空管式都無法抵抗如此低溫，故東北三省、內(nèi)蒙古、新疆、西藏地區(qū)的用戶必須選用熱管型太陽能集熱器，但熱管式的造價高昂。
(4)U型管式集熱器
對于工業(yè)用途的熱水，一般要求70~900℃的較高溫度，并且要求承壓，因此選用U型管式是比較劃算的，它可承壓、產(chǎn)水溫度高且無安全隱患，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，價格也比熱管式低。
2.太陽能集熱器安裝設計
城市建筑多屬多層以上建筑，其中多層建筑屋頂集熱面積一般能滿足太陽熱水系統(tǒng)需求，故安裝形式以屋頂安裝為主。高層建筑由于建筑面積大，相對屋頂面積過小故不能滿足集熱需求，可利用東、南、西三個建筑立面的陽臺、窗間墻等部位解決集熱面積不足的問題。
(1)坡屋面安裝方式
坡屋面多采用集熱器與屋面結(jié)合，平鋪在屋面上的集熱器能很好地與屋面一體化。
(2)平屋面安裝方式
在平屋面建筑中，屋面安裝是一種風險較小、較安全的方式，故一般盡可能將集熱器安裝在屋面上。在安裝中，如果直接將集熱器布置在屋面上，將占據(jù)住戶活動的空間并影響屋面的使用。而將集熱器安裝在屋面上的架空鋼架上，則不影響原樓面的利用（綠化、曬被褥、休閑等），甚至可以起到美化和遮陽的作用。架空安裝在一定程度上能增加集熱面積，其遮陽效果還能降低頂層房間的空調(diào)能耗，但必須考慮安全性能以及維修的方便。
(3)立面安裝方式
在高層建筑中，有時即使屋面全部利用了還不能解決集熱面積不足的問題，這時可采用立面安裝形式。立面安裝應盡量使集熱器多接收太陽光，避免遮擋，且安全問題應特別重視。
全玻璃真空管集熱器在立面安裝使用時，由于存在爆管問題，一般以內(nèi)插U管式集熱器或熱管集熱器代替，采用承壓運行方式。平板式集熱器由于對安裝位置角度要求較嚴，在立面安裝使用時應盡量與墻面成一定角度。目前立面利用太陽能多采用分體式單機系統(tǒng)，每戶單獨安裝，水箱置于陽臺或衛(wèi)生間內(nèi)。
在與建筑一體化方面，可將集熱器與建筑遮陽結(jié)合，在集熱的同時起到遮陽與擋雨的作用；可在立面垂直安裝，利用陽臺欄桿或者窗間墻等作為集熱器布置空間或直接將集熱器作為陽臺護欄。此外集熱器還可以安裝在南立面空調(diào)機外側(cè)，這樣可起到遮擋空調(diào)機的目的。
隨著多種太陽能產(chǎn)品的成熟，能滿足不同安裝形式的產(chǎn)品日益增多，太陽熱水系統(tǒng)與建筑一體化將能很好得到實現(xiàn)。在設計過程中，首先應由建筑師根據(jù)需求確定太陽集熱面積，在建筑設計中根據(jù)不同形式集熱器特點，預先留有集熱器
安裝位置并安排預埋件，同時預留相應的孔洞方便管路的安排。其他的專業(yè)如給水專業(yè)根據(jù)使用要求確定系統(tǒng)運行方式，進行管路的布置和水力計算，再由太陽能設備廠家完成安裝施工。
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