湖南省太阳能热水器与建筑一体化的探讨（论文） .pdf

63 摘 要：通过对湖南省太阳能热水器发展情况进行 探讨，分析了太阳能热水器与建筑结合的现状及存 在的问题，同时提出促进湖南省太阳能热水器与建 筑一体化发展的措施和方法。 关键词：太阳能热水器；建筑一体化 abstr act:through discussing the development of solar water heater in hunan province, this acticle points out the current situation and problems of combining the solar water heater with the buildings, then puts forward the measures and methods to solve it. keywords:solar water heater；building integration 中图分类号：tu976 文献标识码：b 文章编号：1008-0422（2013）01-0063-03 1 湖南省太阳能热水器发展 现状 太阳能热水器是湖南省可再生能源技术比 较成熟、市场化程度较高、产业链比较完整、 适合湖南省省情的一项技术，是湖南省可再生 能源最早形成产业化规模的项目。 湖南省太阳能资源开发利用潜力大，年太 阳能总储量约为 1.25 万亿千瓦左右，约占全 国总储量的 1.7%。目前，在湖南农村地区和 中小城市， 太阳能热水器已成为提高人民生活 质量、全面建设小康社会的重要手段，太阳能 热水器正处于高速增长时期。 湖南省已有 5 市 8 县 1 镇获批国家可再生 能源建筑应用示范城市、示范县、示范镇称号， 共获得近 5 亿元的中央财政补助。这 5 市包括 长沙、 株洲、 湘潭、 常德、 怀化， 8县包括衡东、 石门、炎陵、津市、湘乡、韶山、汨罗、澧县， 1 镇指宁乡县灰汤镇。示范类型主要有太阳能 热水和地源热泵两种类型。 目前，以长沙市为例 , 该市约有 20 家太 阳能热水器生产企业，太阳能整机经销商大约 200 家，经销的品牌大约 120 个，太阳能热水 器配件经销商 4 家。 2 湖南省太阳能热水器与建筑 一体化存在问题 在屋顶上安装太阳能热水器是湖南地区 最传统、最普及的太阳能热水器利用方法（图 1 图 3）。而湖南省太阳能热水器的安装又 全部由太阳能热水器企业或代理商、经销商在 建筑设计完成后负责安装，太阳能业界和建筑 业界彼此独立， 没有进必要的沟通和协同设计。 这样导致太阳能热水器很难与建筑协调，造成 布局混乱， 破坏建筑形象， 影响市容市貌。 同时， 因为没有预留热水管路，屋顶上的太阳热水器 存在着管路布置较长，较乱，热损失大等问题。 在高层住宅上， 也只有上面几层住户可以享用， 很难普遍应用。 目前，太阳能热水技术很成熟，但是太阳 能热水器没有与建筑有机结合，没有成为建筑 的构件是太阳能热水器与建筑一体化的最主要 问题。 与燃气热水器、电热水器等传统热水器比 较起来，太阳能热水器在初期资金投入较大， 成本比较高。这个原因也在一定程度上影响了 太阳能热水器的推广，从而制约了太阳能热水 器与建筑一体化的发展。 目前，国家还没有制定太阳能热水器与建 筑一体化的技术规程、规范，湖南省政府也没 有制定一些有利于推广太阳能热水器在建筑中 应用的鼓励政策和措施，导致房地产开发商对 这一项新技术缺乏积极性和主动性，同时湖南 省的太阳能示范工程太少。 3 湖南省太阳能热水器与建筑 一体化前景 太阳能是一种可再生能源，太阳能热水器 技术与建筑的结合能有效地减少建筑能耗：到 2010 年，全国太阳能热水器总集热面积达到 1.5 亿 m2，加上其他太阳能热利用，年替代能 源量达到 3000 万吨标准煤。到 2020 年，全 国太阳能热水器总集热面积达到约 3 亿 m2， 加上其他太阳能热利用，年替代能源量达到 6000 万吨标准煤。同时，太阳能又是一种清 洁的能源，在建筑中应用太阳能，可以减少因 耗用化石燃料而产生的污染物排放量，对于减 轻大气污染，保护生态环境，起着至关重要的 作用。 湖南省目前正处于经济高速发展时期，对 能源需求急速增长，煤、电、油等供应紧张。 作者简介：丁小晓（1988-），女，湖南常德人，湖南大学建筑学院硕士研究生。 湖南省太阳能热水器与建筑一体化的探讨 discussion on the integration of solar water heater and building in hunan 丁小晓 ding xiaoxiao 图 1- 长沙市某小区（坡屋顶）太阳能热水器安装现状 64 同时湖南省人口众多，资源相对不足，因此， 能源的供需矛盾日益突出。以长沙为例，据该 市太阳能专业委员会的统计资料显示，目前该 市 57.4居民使用燃气热水器，31.3居民使 用电热水器， 使用太阳能热水器的只有 7.6。 根据在湖南地区发放的市民热水器使用情况的 调查问卷的统计情况，56的居民认为太阳 能热水器质量更好、经济实用、省电节能，有 60的居民愿意购买太阳能热水器，有 70 的居民认为应该继续大力开发和提倡太阳能热 水器。在此背景下 , 湖南省太阳能热水器与建 筑结合的发展潜力相当巨大，前景非常广阔。 太阳能热水系统与建筑一体化使太阳能热 水器与建筑有机的结合在一起，形成多功能的 建筑构件，使建筑可以充分利用太阳能。首先， 在太阳能热水器与建筑一体化过程中，规划设 计和施工安装同时进行，这样一次安装到位， 避免了后期施工对用户生活造成的不便以及对 建筑已有结构的损害，节省太阳热水系统的安 装成本和建筑成本；其次，一体化设计可以保 障建筑结构的安全性，并且可以采用合理的设 计方案减轻建筑荷载，避免在建筑竣工后由于 住户在屋面自行安装热水器水箱造成的建筑物 安全忧患；然后 , 综合考虑建筑结构和太阳能 设备协调和谐，构造合理，使太阳热水系统和 建筑融合为一体，不影响建筑的外观；最后， 太阳能热水器与建筑的一体化设计有助于太阳 能的推广，使更多的居民可以利用享受到太阳 能这种便宜和清洁的能源。 4 湖南省太阳能热水器系统与 建筑整合设计策略 不少发达国家如德国、日本在太阳能热水 系统与建筑整合一体化设计方面已经有了一些 有益的探索和尝试，为我们提供了许多成功的 实践经验。在借鉴国外经验的同时，我们应该 独立思考，探索出一条适合湖南省省情的太阳 能系统与建筑一体化的发展之路。 4.1在外观方面， 合理摆放太阳能集热器， 无论是在屋顶 （图4） 上还是在立面墙 （图5） 上， 太阳能热水器应该能成为建筑构件，与建筑协 调统一。在平屋顶安装时，应当尽量减少水平 管道的长度，以增加热能的利用效率。在坡屋 顶安装时，最好选择集热器与水箱分离的热水 系统，将水箱、设备等安装在坡屋顶的吊顶下， 减小屋面荷载。在建筑墙面、阳台栏板安装时， 要利用集热器作为立面元素的重复变化来营造 建筑立面的韵律感和节奏感。集热器设置在建 筑墙面（图 6）、阳台栏板（图 7）上具有管 线较短、安装、检修、管理、维护方便等优点。 4.2 在技术方面，建筑设计之初必须要求 同步进行太阳能热水器系统的设计。建筑师应 根据不同的热水器类型、技术要求、使用目的、 建筑类型等，对建筑的造型、平面布局和功能 等进行考虑，同时还要考虑太阳能热水器的运 行负荷，太阳能集热器抵御强风、暴雪、冰雹 等的能力，预埋的构件满足集热器安装的强度 图 2- 长沙市某小区（平屋顶）太阳能热水器安装现状 图 3- 常德市某小区（平屋顶）太阳能热水器安装现状 65 要求，并做好防水处理。在管路设计时，建筑 物中都要有事先留出所有管路的通口，合理布 置太阳能循环管路以及冷水热水供应管路，尽 量减少在管路上的电量和热量的损失。 太阳能热水器系统与建筑的统一重在于两 者的设计，这一点需要太阳能业界和建筑业界 一起努力。为了保证太阳能热水工程的热效率 和安全性能，在选择太阳能热水器时，设计单 位和太阳能厂商要向房地产开发商说明鉴别太 阳能热水器的方法，注意产品质量。 4.3在政策方面， 根据国家发展规划和 湖 南省节约能源条例、湖南省农村可再生能 源条例等，应出台与太阳能热水器与建筑一 体化的相关法律与技术规程规范，要求房地产 开发商、建筑设计等相关部门积极配合。同时 出台相应的政策，扶持并鼓励太阳能在建筑中 的应用。在对策措施的制定过程中，政府应组 织实施太阳能产品应用项目的示范工程 , 如大 型太阳能热水系统工程、大型太阳能住宅小区 等项目的示范工程。 据悉，在湖南省炎陵县沔渡镇，安装太阳 能热水器不仅可获得家电下乡 13%/ 台的补贴， 还可享受能源办的政策扶持 1000 元 / 台，只 需 1500-2000 元农户就可用上节能环保方便的 太阳能热水器。在 2011 年，购买太阳能热水 器享受能源办政策扶持的有 30 台，通过这些 用户的带动，已有 200 多农户自发买起了太阳 能热水器。 5 结语 当煤、电、油等不可再生能源频频告急， 能源问题严重制约国际社会经济的发展，大力 开发利用新能源和可再生能源，已成为优化能 源结构、改善环境、促进经济社会可持续发展 的重要战略措施，也是大势所趋。中国蕴藏着 丰富的太阳能资源，推广应用太阳能热水器是 一项非常重要的内容。太阳能热水器与建筑一 体化是符合太阳能利用发展方向、利国利民的 环保绿色产业，具有非常广阔的发展前景。 湖南地区全年日照时数为 14002200h， 虽然太阳能资源条件一般，却是同纬度中太阳 能比较充分的省份，如果因地制宜，采用适合 湖南地区的方法，意义将会非常重大。太阳能 开发利用是一项节能又环保的公益性产业，可 以提高生态环境和居住环境的质量，加快生态 城市建设和打造“绿色湖南”，促进湖南省环 境和经济、人与自然的和谐发展。 参考文献： 1 曹伟 . 广义建筑节能太阳能与建 筑一体化设计 . 中国电力出版社 . 2 徐伟 郑瑞澄 . 路宾中国太阳能建筑应 用发展研究报告 . 中国建筑工业出版社 . 3 丁征 罗从杰 . 太阳能热水器与建筑 结合的美学探讨 . 中国商界，2009.12，184. 4 顾列英 . 浅议太阳能热水器与建筑的有 机结合 . 浙江建筑，2006.1，23（1）：67-68. 图 4- 作为屋面构件一部分的太阳能集热板图 5- 作为窗间墙构件的太阳能集热板 图 6- 墙面竖直式分体太阳能热水器立面、剖面 资料来源：太阳能建筑设计 图 7- 阳台栏板式分体太阳能热水器立面、剖面 资料来源：太阳能建筑设计 湖南省太阳能热水器与建筑一体化的探讨湖南省太阳能热水器与建筑一体化的探讨 作者：丁小晓 作者单位： 刊名： 中外