王珂　陳文浩

摘 要：隨著人們節(jié)約意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，如今太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)已經(jīng)開始廣泛適用于高層住宅建筑中，作為可再生能源的太陽(yáng)能，其應(yīng)用已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢扇鄙俚闹饕獌?nèi)容。本文將會(huì)就高層住宅建筑太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行討論。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；高層建筑；應(yīng)用

1 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)簡(jiǎn)介

一般地，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)是由集熱器、保溫水箱、自動(dòng)上水控制箱、循環(huán)泵、控制系統(tǒng)以及相關(guān)的管路配件等組成的，其主要工作原理是通過(guò)集熱器吸收太陽(yáng)能輻射，轉(zhuǎn)化成熱能，把冷水加熱成熱水，通過(guò)控制系統(tǒng)，由自動(dòng)上水控制箱實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上水，并同時(shí)能夠進(jìn)行溫差循環(huán)、管道循環(huán)以及定時(shí)定溫電加熱等措施，為用戶提供全天候恒溫、恒壓供水以及防凍等功能。

而在工程造價(jià)方面，太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)具有一次性投資、運(yùn)行費(fèi)用較低的特點(diǎn)，是所有集熱系統(tǒng)和設(shè)備中經(jīng)濟(jì)效益是最好的，加上其安全性高、可靠、美觀和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，受到廣大人們的歡迎。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的形式主要有兩種，分別是分體式強(qiáng)制循環(huán)型和聯(lián)體式自然循環(huán)式。在選擇太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的形式時(shí)，需要根據(jù)建筑物的實(shí)際情況選擇合適的形式。

2 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)通過(guò)利用太陽(yáng)能把冷水加熱成熱水，能夠節(jié)約一次性能源，減少污染的排放加上系統(tǒng)設(shè)備工作壽命長(zhǎng)，運(yùn)行安全性能較高，投資回收率較高，系統(tǒng)設(shè)備折舊率低等優(yōu)點(diǎn)，已在全球廣泛地推廣開來(lái)。根據(jù)相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，太陽(yáng)能輻射每年到達(dá)地球表面大約是全世界所有能量消耗總和的兩萬(wàn)倍。在1979年，古德曼創(chuàng)造了世界上第一家LUZ的太陽(yáng)能公司，直到2009年為止，這家太陽(yáng)能公司的年銷售額已經(jīng)逼近兩千萬(wàn)美元了。而在日本，太陽(yáng)能熱水器的普及率是11%；歐洲國(guó)家預(yù)計(jì)在未來(lái)的十年內(nèi)，太陽(yáng)能熱水器的普及率將會(huì)大23%，而在以色列，太陽(yáng)能熱水器的普及率更是高達(dá)80%。在2013年7月1日，我國(guó)武漢市出臺(tái)新規(guī)，市內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建的18層及以下建筑，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)覆蓋率須達(dá)到100%；18層以上的建筑，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)覆蓋率須達(dá)到30%。足以可見，我國(guó)開始對(duì)于太陽(yáng)能的使用十分重視。隨著技術(shù)的成熟，近年來(lái)，在我國(guó)的太陽(yáng)能集熱市場(chǎng)中，真空管集熱器和平板集熱器等太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)開始被廣泛地推廣。我國(guó)大部分城市都處于光照二類地區(qū)，太陽(yáng)能輻射熱量十分豐富，加上節(jié)約能源意識(shí)的增強(qiáng)，為推廣太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)提供一定的幫助和平臺(tái)。舉個(gè)例子，廣東省的深圳市，全年大部分時(shí)間都陽(yáng)光充足，大大地提高了太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的工作效率。用于住宅類高層建筑的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和傳統(tǒng)的單產(chǎn)式太陽(yáng)能熱水器并不相同。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)是把整棟住宅樓的熱水循環(huán)供應(yīng)設(shè)計(jì)成一個(gè)整體的熱水供應(yīng)系統(tǒng)，造價(jià)與單產(chǎn)式太陽(yáng)能熱水器相比較低，便于集中管理和維修。簡(jiǎn)而言之，投資成本較低的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)能夠解決消耗能源與人們對(duì)熱水供應(yīng)需求的矛盾，還可以保護(hù)環(huán)境，減少污染。

2.2 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的缺點(diǎn)

若要在高層住宅類建筑的樓頂安裝太陽(yáng)能集熱器，在三四月份的梅雨天氣時(shí)，日照時(shí)間較短，令熱水的溫度無(wú)法滿足住戶的需求。再者，安裝太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)施工難度大，屬于技術(shù)改造型的工程，對(duì)于建筑物所在地區(qū)的太陽(yáng)角、總輻射照度以及太陽(yáng)能輻射等各種問(wèn)題都需要進(jìn)行綜合的考慮和分析。這時(shí)候，就需用熱泵、燃料鍋爐或電熱鍋爐等相關(guān)設(shè)備作為輔助的加熱系統(tǒng)，其中，可把熱泵作為一級(jí)輔助加熱系統(tǒng)，而電熱鍋爐作為二級(jí)的輔助加熱系統(tǒng)，在節(jié)省能源的同時(shí)改善太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的缺點(diǎn)。而且，如今已有新型的熱泵式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)能夠解決光照不足、向陽(yáng)角度等問(wèn)題。

3 高層住宅建筑設(shè)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)建議

3.1 太陽(yáng)能集熱器的種類

3.1.1 分戶式安裝太陽(yáng)能熱水器

分戶式安裝采用自然循環(huán)式太陽(yáng)能熱水器，安裝在屋頂?shù)奶厥鈪^(qū)域中，這個(gè)特殊區(qū)域是經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)的。同一單元住戶整齊排放。住戶自行購(gòu)買熱水器并進(jìn)行安裝，可根據(jù)自身的喜好使用熱水器內(nèi)熱水。但其缺點(diǎn)是管道成本較高，且管道占的空間大。優(yōu)點(diǎn)是在在使用過(guò)程中的費(fèi)用處理較為簡(jiǎn)單。目前在我國(guó)使用分戶式安裝太陽(yáng)能熱水器的人數(shù)較多，尤其是別墅、住宅樓頂上面幾層用戶。

3.1.2 集中供熱水系統(tǒng)

集中供熱水系統(tǒng)是指采用集中的太陽(yáng)能集熱器和集中的貯水箱供給一幢或幾幢建筑物所需熱水的系統(tǒng)，可一個(gè)單元或整棟建筑為單位共用一套太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、太陽(yáng)能集熱器以及儲(chǔ)熱水箱。一般地，這種系統(tǒng)的沒(méi)有成套產(chǎn)品，所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候，要先確定單位太陽(yáng)能集熱面積與熱水量的匹配值，然后根據(jù)實(shí)際情況，選擇自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)或直流式等方式。集中集熱供熱水系統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。

3.1.3 集中集熱分戶供熱水系統(tǒng)

該形式將集熱器集中布置在屋頂，并在屋面設(shè)置水箱間，并且在每家每戶安裝一臺(tái)熱、電兩用太陽(yáng)能水箱，一般而言，這種太陽(yáng)能水箱的水容量是50～100升。太陽(yáng)能集熱器采集到的熱量集中儲(chǔ)存于屋頂設(shè)備間內(nèi)的水箱中，并通過(guò)管網(wǎng)輸送到每家每戶，不僅保證用戶用熱量均衡穩(wěn)定，而且為太陽(yáng)能在民用住宅領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的途徑。

3.2 設(shè)計(jì)太陽(yáng)能集熱器的相關(guān)建議

（1）在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能集熱器的安裝位置的時(shí)候，需要對(duì)建筑物的方向、地方光照的方向、太陽(yáng)角、太陽(yáng)能輻射總能量等進(jìn)行詳細(xì)的了解和分析，對(duì)于建筑物向陽(yáng)的屋頂、墻面、陽(yáng)臺(tái)以及雨棚等地方都是理想的安裝位置。然后根據(jù)分析的結(jié)果選擇合適的太陽(yáng)能集熱器種類。安裝前需要對(duì)太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的各個(gè)裝置和組成進(jìn)行充分的了解，努力把太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備模塊化、構(gòu)件化，能夠巧妙地融入到建筑物中，就是最佳的設(shè)計(jì)方法。

（2）太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與高層住宅類建筑的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是兩者一體化。就是能夠把太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和高層住宅建筑充分地結(jié)合在一起，這就要求在建筑的最初設(shè)計(jì)的時(shí)候，把太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)及其相關(guān)設(shè)備融入到建筑設(shè)計(jì)中，成為住宅建筑的有機(jī)部分，在之后的設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試以及驗(yàn)收過(guò)程中統(tǒng)一進(jìn)行。太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)與高層住宅類建筑的一體化設(shè)計(jì)是指太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)能夠和高層住宅類建筑的外墻、屋面、陽(yáng)臺(tái)以及空調(diào)位置一體化，令建筑物給人一個(gè)外觀整潔、大方和諧的感覺(jué)。

（3）在太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)和高層住宅類建筑的整合設(shè)計(jì)中，其首選的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)就是分體式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。因?yàn)榉煮w式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的設(shè)備和裝置能夠輕易地進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)和構(gòu)件化，靈活地安排太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的位置，為日后的管理工作和檢查維修提供便利。

4 結(jié) 語(yǔ)

高層住宅類建筑的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅需要太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)備構(gòu)件上標(biāo)準(zhǔn)化，還需要建筑師參加到設(shè)計(jì)和施工的全過(guò)程。在設(shè)計(jì)前，需要根據(jù)建筑物的高度、向陽(yáng)方位、地區(qū)日照等具體情況，在保證經(jīng)濟(jì)效益的前提下合理、科學(xué)、正確的選出切合實(shí)際的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，并為太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)出合適的保護(hù)裝置，同時(shí)，也要確保建筑屋面承重、防水等功能不受破壞。

參考文獻(xiàn)

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