太阳能热水系统综述

1、湖南民用区域内太阳能热水系统的应用摘要：针对太阳能热水系统应用技术的现状、对比国内外太阳太阳能热水系统的应用情况，浅议民用建筑太阳能热水系统设计要点。调研湖南地区太阳能资源的特点，并结合民用建筑太阳能热水系统应用技术规范（GB50364-2005），阐述湖南区域内民用太阳能热水系统的优化配置方案。关键词：太阳能热水系统 湖南区域 民用 优化配置1.前言 随着经济和社会的不断发展,石油、 天然气和煤炭等常规能源的短缺问题越来越明显,人们利用可再生能源的需求日益迫切。同时,随着国际上要求减少等温室气体排放的呼声越来越高,人们对使用清洁能源的意愿不断增强。因此,作为主要的清洁和可再生能源,在世界范围

2、内, 太阳能正被日益广泛地得到应用和研究。通过学习并总结太阳能热水系统运用较好的云南、山东省份的工程经验，针对湖南省太阳能资源及气候条件的实际情况，提出了在湖南地区太阳能热利用与民用建筑一体化的可行实施方案。2. 目前国内外太阳能热水系统应用现状对比在太阳能热水器方面，2010年全球累计安装面积为2.46亿平方米，其中中国占64%；2010年全球新增装机量3300万平方米，中国为2500万平方米，占了新增量的80%，而排在第二位的德国仅占3.1%。中国拥有世界上唯一的商业化运作最好的太阳能热水器市场，也是世界上最大的太阳能热水器市场，还拥有全球最大的太阳能热水器生产能力。 国外主要使用太阳能热

3、水器供暖，其次才是供热水；而我国主要是供热水，供暖尚处于示范阶段。 在太阳能热水器技术方面，最先进的国家和地区为美国和欧洲。另外，欧洲也有良好的政策，如强制安装政策和补贴政策等。 国际上太阳能热水器的发展趋势是与常规能源相结合，辅助的能源可以是煤、油和气等。与供暖系统结合，与建筑体系相结合是国外太阳能热水器发展的方向。欧洲的主流产品也就是我国的主要发展方向。而当前我国太阳能热水器产品比较单一，还应加强平板型热水器的研发和生产，开发出冻冰地区可用的高性能热水器。 3.湖南民用区域内太阳能热水系统的设计现代城市住宅以高层为主，屋顶安装位置普遍较小，不能满足所有的住户安装使用太阳能的要求，同时杂乱不

4、规则安装的普通热水器也造成城市中视觉污染，影响了建筑景观和城市景观。于是高层住宅对太阳能热水器在与建筑一体化及节能方面提出了新的课题。笔者以一处高层建筑为典型代表，介绍一种分体式太阳能热水系统在高层建筑的应用方案。在造价增加不多的前提下，扩大太阳能热水器的应用范围，并满足建筑节能、环保经济、安装方便、建筑美观和生活需要等各方面要求。3.1概况湖南省某小区高层住宅楼，两栋20层，一栋15层建筑总面积约为22500m ,框剪结构，共118套房。地处安徽省合肥市，北纬，亚热带季风气候，属屵类气候区，全年日照时数为1583.7至1753.8小时，平均年太阳辐射总量约为48005200MJ/m .a，太

5、阳能资源比较丰富，季节分布好，自然条件优越，是太阳能开发利用的理想地区。于是在设计时就考虑到安装太阳能热水器。经过多方调研，本工程选择承压型分户集热分户水箱方案，系统原理图见图1。图1.热水系统原理图3.2太阳能热水器的系统设计太阳能热水器系统由集热器系统、水箱系统、控制系统、过热保护系统和管路部件组成。（1）集热器的安装位置对于高层建筑，太阳能热水器系统按集热器安装位置分为集中式（设在楼顶）和分户式（设在外墙或阳台）。集中式特点：供热水管长度过长，热损失过大；高层屋顶面积不足；屋顶要考虑新增加结构荷载，且易破坏防水层；一旦系统发生故障，所有用户均不能使用。而分户式特点：用户分开安装；水箱可任

6、意放置指定位置，循环管路可以预埋在墙内，避免影响室内的美；根据用户需要安装不同容水量的热水器，集热管长度适宜；管网输配损失小。因为本工程是高层建筑，用户较多，屋顶面积不够，且影响建筑造型，改变建筑风格，所以选择分户式。（2）按循环方式太阳能热水器系统分为自然循环、直流式和强迫循环，其中强迫式循环依靠循环水泵，使水在集热器和水箱之间循环，热水强制性循环，系统承压运行，保证出水水温。（3）集热器面积当地地下水温为1020，自来水温度按10计算，根据建筑给排水设计规范，住宅热水最高温度为50，每户日均热水用量100。（4）水箱容水量根据上述参数和合肥市用水习惯，采用100L承压水箱，内胆采用进口2m

7、m厚SUS316L不锈钢，工作压力0.6Mpa,并配阀、泄压阀及排污阀，安全可靠，美观大方。（5）设地幔加热器为方便在冬天和阴雨天气时使用，设地幔加热器，置于水箱的底部，只加热部分水量，更加节能。此时该系统就相当于有太阳能热水器和地幔加热器共同组成的热水供应系统，两个设备即是独立，又是互相备用。一个发生故障，另一个还可以独立工作，光电自动互补，并全自动运行。（3）太阳能热水系统与建筑一体化设计在设计之初就考虑到太阳能热水器不能影响整个建筑的立面效果和整体的美观，并且便于建筑设计和安装。因为集热器不走水，集热器重量较轻，约20/m，集热器就安装在建筑南外立面（见图2）。在建筑外立面预埋外挑板，在

8、阳台设管道井，户内预埋冷热水管道和相应控制线路工作。从图3可以看到，外窗为飘窗，飘窗下设空调外机挑板，集热器安装在集热器外挑板上，两挑板并列在一起，集热器仿佛镶嵌在外墙上，与建筑有机地融为一体，成为建筑美学的点缀，美化视觉环境，改善城市景观。而水箱放置在南阳台内侧管道井里，冷热水管道预埋在室内地坪内，又不影响住户室内装修效果，故深受住户欢迎。图2.集热器安装示意图图3.建筑外立体面4. 小结分体式太阳能热水器在高层住宅的应用中关键点：从设计源头开始，要从建筑节能和建筑一体化角度出发考虑安装太阳能热水器，并在施工中做好建筑外墙要预留集热器位置，阳台内要预留水箱及配件位置，户内预埋冷热水管道和相应控制线路工作；根据住户需要和经济能力选择太阳能热水器系统，强迫式循环多设水泵和控制附件，故造价高些，但能保证一年四季24小时有热水供应；根据不同地区选择集热器安装角度和安装方位；系统前方应无遮挡光线的建筑物和树木。高层住宅使用太阳能热水器的趋势：因地制宜，以小型为主，坚持分户和分散的方式，减少输配损失，依靠太阳能作为热源，推广各种分体式太阳能热水器。分体式太阳能热水器的推出，大大降低了建筑对太阳能热水器使用的限制，实现了建筑与太阳能完美结合，太阳能热水器与建筑一体化。参考文献1夏热冬