太陽能熱水系統(tǒng)集中形式

1、摘要：介紹住宅建筑中常用的幾種太陽能熱水系統(tǒng)型式特點，并比較分析其優(yōu)缺點。對住宅建筑中太陽能熱水系統(tǒng)的選用方法進(jìn)行了推介。    關(guān)鍵詞：太陽能  分戶式  集中式  半集中式   1前言    建筑節(jié)能已成為我國節(jié)能減排戰(zhàn)略的重要組成部份，充分利用太陽能是減少常規(guī)能源消耗的有效途徑，在建筑節(jié)能領(lǐng)域中有廣闊的發(fā)展前景。開發(fā)利用可再生能源，是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的重要保證。    為促進(jìn)武漢市在建筑工程中推廣應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)，依據(jù)中華人民共和國可

2、再生能源法、建設(shè)部民用建筑節(jié)能管理規(guī)定、省建設(shè)廳湖北省建筑節(jié)能管理辦法、國家發(fā)改委、建設(shè)部關(guān)于加快太陽能熱水系統(tǒng)推廣應(yīng)用的通知，武漢市建委2008年頒布“市建委關(guān)于在新建建筑工程中推廣使用太陽能熱水系統(tǒng)的指導(dǎo)意見”（武建20085號）。在這個政府文件明確規(guī)定，在武漢市行政區(qū)劃范圍內(nèi)具備太陽能集熱條件的新建12層及以下的住宅工程和醫(yī)院病房樓、學(xué)校宿舍樓、賓館飯店、健身中心、游泳館（池）等熱水需求較大的建筑，以及政府民用建筑工程和政府投資興建的民用工程、新農(nóng)村建設(shè)中的農(nóng)民居住用房，自2008年4月1日起，應(yīng)積極使用太陽能熱水系統(tǒng)，且太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)與建筑工程同步設(shè)計、施工、驗收和投入使用。

3、0;   湖北省建設(shè)廳與湖北省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局即將聯(lián)合發(fā)布湖北省地方標(biāo)準(zhǔn)武漢城市圈低能耗居住建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，在這個地方標(biāo)準(zhǔn)中也明確規(guī)定“具備太陽能集熱條件的建筑，需供應(yīng)衛(wèi)生熱水時，應(yīng)設(shè)置太陽能熱水系統(tǒng)，且太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)與建筑工程同步設(shè)計、施工、驗收和投入使用?！?#160;   以上兩項省市政府文件的發(fā)布，旨在提升武漢市太陽能與建筑一體化應(yīng)用水平。建筑節(jié)能是一項綜合性的系統(tǒng)工程，太陽能熱水系統(tǒng)是其中的重要組成部分。    目前，太陽能熱水器雖然可以實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)，但有的系統(tǒng)集熱器的安裝形式給城市景觀、建筑維護等帶來了一系列問題，

4、難于滿足太陽能與建筑一體化要求，引起了社會各界的越來越多的關(guān)注和重視。因此在大力提倡使用太陽能的同時，也需要在工程設(shè)計中強調(diào)建筑的整體美、造型新以及技術(shù)的先進(jìn)性，關(guān)注設(shè)計中選用的太陽能集熱板在屋頂墻面的安裝方式，集熱器型式和面積大小與建筑立面的造型及環(huán)境是否協(xié)調(diào)等多方面因素。    2住宅建筑中常用的太陽能熱水系統(tǒng)型式    住宅建筑與太陽能熱水系統(tǒng)一體化的實現(xiàn)，需要多個專業(yè)的合作，首先是太陽能行業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)與建筑設(shè)計行業(yè)一體化應(yīng)用的同步進(jìn)行；其次是選用的太陽能集熱器在外形上與建筑造型的融合，這需要由建筑學(xué)專業(yè)的合作才能保證，第三是太

5、陽能系統(tǒng)與建筑室內(nèi)熱水系統(tǒng)的融合，把太陽能的收集、貯存和利用與建筑室內(nèi)熱水供應(yīng)、輔助熱源等結(jié)合，充分利用太陽，又保證室內(nèi)熱水的供應(yīng)。由于太陽能建筑系統(tǒng)的特殊性，它的實現(xiàn)需要多方面的綜合考慮，如果多方面的因素中一個處理不好，就容易降低系統(tǒng)的可靠性、實用性和美觀性。    太陽能熱水系統(tǒng)與建筑的一體化是太陽能在住宅建筑中成功應(yīng)用的重要前提條件。下面介紹幾種在住宅建筑中常用的太陽能熱水系統(tǒng)型式。    2.1分戶式系統(tǒng)    住宅建筑中常用的太陽能熱水系統(tǒng)主要有分戶式和集中式兩種系統(tǒng)。  &

6、#160; 分戶式系統(tǒng)是最常見的系統(tǒng)形式，各家各戶自成獨立的系統(tǒng)，沒有各戶之間的流量分配問題，以及復(fù)雜的控制問題，安全隱患也比較好解決。但由于各戶之間使用的不平衡，不能夠充分利用太陽能集熱設(shè)施，利用率不高，從而造價相對較高。分戶式系統(tǒng)又有分體式和整體式兩種形式，如圖1和圖2所示。 2.2集中式系統(tǒng)    集中式的太陽能熱水系統(tǒng)是指集中集熱和集中供熱，集中集熱系統(tǒng)太陽能利用效率高，熱水資源實現(xiàn)共享。常見的集中太陽能熱水系統(tǒng)原理如圖3所示。系統(tǒng)通過集熱器集中集熱，將熱水放于儲水箱中，水溫達(dá)到設(shè)定溫度時，熱水進(jìn)入恒溫水箱儲存供用戶使用，沒有達(dá)到要求時啟用輔助加

7、熱設(shè)施加熱后進(jìn)入恒溫水箱，系統(tǒng)可根據(jù)要求實現(xiàn)24小時供水或定時供水。    集中式太陽能熱水系統(tǒng)集成化程度高，管路簡單，初期投資較少。但由于系統(tǒng)集中運行，一旦某點出現(xiàn)故障，維修服務(wù)不及時，則將影響一大片用戶，使許多用戶熱水供應(yīng)不能得到保證。且在管路系統(tǒng)設(shè)計不當(dāng)時，會出現(xiàn)支管較長，使用時需先放出較多冷水，浪費水資源。2.3半集中式系統(tǒng)    集中式系統(tǒng)除了上述完全集中式外，還有另外一種半集中式系統(tǒng)。    半集中式太陽能熱水系統(tǒng)的原理為：集熱器集中集熱，通過循環(huán)泵將熱水輸送到每個用戶的承壓水箱中，通過判斷水

8、箱中的水溫和集熱管中的溫度由溫差控制啟動電磁閥，在水箱中采用換熱盤管將水箱中的水加熱。水箱中的水溫沒有達(dá)到設(shè)定溫度則啟用輔助加熱。用水時，熱水由冷水頂出，水壓穩(wěn)定。各戶單獨使用，熱水資源分配均勻。集熱部分可承壓運行，系統(tǒng)閉式循環(huán)，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)的管路在建筑中不影響建筑美觀。系統(tǒng)只需少量的循環(huán)水泵能耗，熱水免費使用，不存在計費問題，物業(yè)管理簡單。常見的半集中太陽能熱水系統(tǒng)原理如圖4所示。    2.4太陽能熱水系統(tǒng)型式特點  &

9、#160; 1分戶式太陽能熱水系統(tǒng)的優(yōu)缺點：  （1）分戶式太陽能熱水系統(tǒng)的獨立性能好，各戶單獨使用，互不影響，管理方便；  （2）分戶式太陽能熱水系統(tǒng)管路較多，總成本高于集中式太陽能熱水系統(tǒng)。   2集中式太陽能熱水系統(tǒng)的優(yōu)缺點：  （1）集中式太陽能熱水系統(tǒng)的集成化程度高，集中儲熱有利于降低造價并減少熱損失；集中輔助加熱系統(tǒng)能源利用效率高；熱水集中供應(yīng)可優(yōu)化設(shè)計，管路簡單；干管循環(huán)回水保證供水品質(zhì)，但支管較長的用戶放冷水量較多。  （2）對于住宅小區(qū)，集中式太陽能熱水系統(tǒng)相對分戶式太陽能熱水系統(tǒng)，具有初投資少、集成化程度高的優(yōu)勢，

10、同時模塊化的集熱器與建筑結(jié)合也比較美觀。  （3）集中式太陽能熱水系統(tǒng)需通過分戶計量收取生活熱水費，物業(yè)管理難度加大。  （4）集中式太陽能熱水系統(tǒng)集中運行，一旦出現(xiàn)局部故障，用戶熱水將不能得到保證，同時可能由于設(shè)計不當(dāng)，使用戶長時間空放冷水而造成浪費。 （5）集中式太陽能熱水系統(tǒng)定時供熱水時，用戶用熱水的隨意性受到限制，會增加用戶投訴，給物業(yè)管理帶來麻煩。  3半集中式太陽能熱水系統(tǒng)的優(yōu)缺點： （1）半集中式太陽能熱水系統(tǒng)具有類似集中式太陽能熱水系統(tǒng)的優(yōu)點 （2）半集中式太陽能熱水系統(tǒng)集熱部分可承壓運行，系統(tǒng)閉式循環(huán)，避免

11、因水質(zhì)引起管路和集熱器結(jié)垢，運行控制方式簡單。 （3）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)的管路在建筑中不影響建筑美觀。 （4）系統(tǒng)只需少量的循環(huán)水泵能耗，幾乎不存在計費問題，物業(yè)管理簡單。 （5）半集中式太陽能熱水系統(tǒng)的總成本略高于集中式。   3 住宅太陽能熱水系統(tǒng)選擇   住宅建筑項目的建筑類型有多種形式，在選擇太陽能熱水系統(tǒng)時，需要從建筑屋頂形式和建筑層數(shù)考慮，一般6層及6層以下建筑可采用分戶式太陽能熱水系統(tǒng)。由于整體式太陽能熱水器安裝于建筑屋面，顯得建筑不美

12、觀，而分體式太陽能熱水器容易實現(xiàn)與建筑一體化結(jié)合，即可以將集熱器安裝于平屋面或坡屋面，水箱置于用戶的陽臺或衛(wèi)生間，因此建議采用分體式太陽能熱水器。尤其是間接加熱的分體式太陽能熱水器，集熱部分可承壓運行，系統(tǒng)閉式循環(huán)，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。太陽能利用效率高，集熱器使用壽命長。（如下圖5）    對于6層以上住宅建筑宜采用集中式太陽能熱水系統(tǒng)。但一般集中式系統(tǒng)存在運行費用高，熱水計費管理麻煩的難題，且容易受到用戶投訴。因此對于6層以上住宅建筑項目，建議采用半集中式太陽能熱水系統(tǒng)。系統(tǒng)原理如圖6所示。    為了

13、能將太陽能與住宅建筑很好的結(jié)合，實現(xiàn)太陽能與建筑一體化，在住宅建筑項目中一般推薦：6層及6層以下建筑采用分戶式太陽能熱水器，6層以上建筑采用半集中式太陽能熱水器。 住宅建筑太陽能熱水系統(tǒng)一般要求滿足全年使用，集熱器一般采用真空管式太陽能集熱器，其可采用全玻璃真空管內(nèi)插U型銅管集熱，該類集熱器可承壓運行，水不與真空管接觸，避免爆管現(xiàn)象，減少維護量。也采用低溫循環(huán)抗凍技術(shù)時，避免集熱器凍壞，即采取當(dāng)管內(nèi)傳熱介質(zhì)低于某一設(shè)定溫度時，循環(huán)泵啟動將管內(nèi)介質(zhì)循環(huán)一段時間，達(dá)到抗凍目的。    4 結(jié)束語    住宅建筑太陽能熱

14、水系統(tǒng)有多種形式可供選擇，但是選擇的首要原則是能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能與建筑一體化。分戶分體式太陽能熱水器技術(shù)成熟，已有現(xiàn)成的產(chǎn)品，可在6層以下住宅建筑中廣泛使用。每戶單獨一套系統(tǒng)，互不影響，但管線較多，可考慮在建筑設(shè)計時預(yù)留管道井。    6層以上住宅建筑采用半集中式太陽能熱水系統(tǒng)。半集中式熱水系統(tǒng)可以看成是分體式熱水系統(tǒng)的組合，其系統(tǒng)形式實際上類似于空調(diào)風(fēng)機盤管系統(tǒng)，這類系統(tǒng)在承壓及水量分配和施工上有相當(dāng)成熟的技術(shù)可以借鑒，不存在設(shè)計與施工技術(shù)上的風(fēng)險。特別是易實現(xiàn)冷熱水壓力平衡，不存在水量和輔助加熱電力計費問題，物業(yè)管理簡單。參考文獻(xiàn)    1謝麗萍，張帆，李傳志。中石油駐烏魯木齊某基地服務(wù)中心太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計。給水排水，2008， 34(S2)    2世博中心項目