关于住宅类高层建筑太阳能集热系统若干问题的讨论

摘 要：随着人们节约意识越来越强，如今太阳能集热系统已经开始广泛适用于高层住宅建筑中，作为可再生能源的太阳能，其应用已经成为人们日常生活中不可缺少的主要内容。本文将会就高层住宅建筑太阳能集热系统的相关问题进行讨论。

关键词：太阳能；高层建筑；应用

1 太阳能集热系统简介

一般地，太阳能集热系统是由集热器、保温水箱、自动上水控制箱、循环泵、控制系统以及相关的管路配件等组成的，其主要工作原理是通过集热器吸收太阳能辐射，转化成热能，把冷水加热成热水，通过控制系统，由自动上水控制箱实现自动上水，并同时能够进行温差循环、管道循环以及定时定温电加热等措施，为用户提供全天候恒温、恒压供水以及防冻等功能。

而在工程造价方面，太阳能集热系统具有一次性投资、运行费用较低的特点，是所有集热系统和设备中经济效益是最好的，加上其安全性高、可靠、美观和无污染等优点，受到广大人们的欢迎。太阳能集热系统的形式主要有两种，分别是分体式强制循环型和联体式自然循环式。在选择太阳能集热系统的形式时，需要根据建筑物的实际情况选择合适的形式。

2 太阳能集热系统的优缺点

2.1 太阳能集热系统的优点

太阳能集热系统通过利用太阳能把冷水加热成热水，能够节约一次性能源，减少污染的排放加上系统设备工作寿命长，运行安全性能较高，投资回收率较高，系统设备折旧率低等优点，已在全球广泛地推广开来。根据相关的统计，太阳能辐射每年到达地球表面大约是全世界所有能量消耗总和的两万倍。在1979年，古德曼创造了世界上第一家LUZ的太阳能公司，直到2009年为止，这家太阳能公司的年销售额已经逼近两千万美元了。而在日本，太阳能热水器的普及率是11%；欧洲国家预计在未来的十年内，太阳能热水器的普及率将会大23%，而在以色列，太阳能热水器的普及率更是高达80%。在2013年7月1日，我国武汉市出台新规，市内新建、改建、扩建的18层及以下建筑，太阳能热水系统覆盖率须达到100%；18层以上的建筑，太阳能热水系统覆盖率须达到30%。足以可见，我国开始对于太阳能的使用十分重视。随着技术的成熟，近年来，在我国的太阳能集热市场中，真空管集热器和平板集热器等太阳能集热系统开始被广泛地推广。我国大部分城市都处于光照二类地区，太阳能辐射热量十分丰富，加上节约能源意识的增强，为推广太阳能集热系统提供一定的帮助和平台。举个例子，广东省的深圳市，全年大部分时间都阳光充足，大大地提高了太阳能集热系统的工作效率。用于住宅类高层建筑的太阳能集热系统和传统的单产式太阳能热水器并不相同。太阳能集热系统是把整栋住宅楼的热水循环供应设计成一个整体的热水供应系统，造价与单产式太阳能热水器相比较低，便于集中管理和维修。简而言之，投资成本较低的太阳能集热系统能够解决消耗能源与人们对热水供应需求的矛盾，还可以保护环境，减少污染。

2.2 太阳能集热系统的缺点

若要在高层住宅类建筑的楼顶安装太阳能集热器，在三四月份的梅雨天气时，日照时间较短，令热水的温度无法满足住户的需求。再者，安装太阳能集热系统施工难度大，属于技术改造型的工程，对于建筑物所在地区的太阳角、总辐射照度以及太阳能辐射等各种问题都需要进行综合的考虑和分析。这时候，就需用热泵、燃料锅炉或电热锅炉等相关设备作为辅助的加热系统，其中，可把热泵作为一级辅助加热系统，而电热锅炉作为二级的辅助加热系统，在节省能源的同时改善太阳能集热系统的缺点。而且，如今已有新型的热泵式太阳能热水系统能够解决光照不足、向阳角度等问题。

3 高层住宅建筑设太阳能集热系统设计建议

3.1 太阳能集热器的种类

3.1.1 分户式安装太阳能热水器

分户式安装采用自然循环式太阳能热水器，安装在屋顶的特殊区域中，这个特殊区域是经过特别设计的。同一单元住户整齐排放。住户自行购买热水器并进行安装，可根据自身的喜好使用热水器内热水。但其缺点是管道成本较高，且管道占的空间大。优点是在在使用过程中的费用处理较为简单。目前在我国使用分户式安装太阳能热水器的人数较多，尤其是别墅、住宅楼顶上面几层用户。

3.1.2 集中供热水系统

集中供热水系统是指采用集中的太阳能集热器和集中的贮水箱供给一幢或几幢建筑物所需热水的系统，可一个单元或整栋建筑为单位共用一套太阳能热水系统、太阳能集热器以及储热水箱。一般地，这种系统的没有成套产品，所以在设计的时候，要先确定单位太阳能集热面积与热水量的匹配值，然后根据实际情况，选择自然循环、强制循环或直流式等方式。集中集热供热水系统的管路设计比较简单。

3.1.3 集中集热分户供热水系统

该形式将集热器集中布置在屋顶，并在屋面设置水箱间，并且在每家每户安装一台热、电两用太阳能水箱，一般而言，这种太阳能水箱的水容量是50～100升。太阳能集热器采集到的热量集中储存于屋顶设备间内的水箱中，并通过管网输送到每家每户，不仅保证用户用热量均衡稳定，而且为太阳能在民用住宅领域的应用提供了新的途径。

3.2 设计太阳能集热器的相关建议

（1）在设计太阳能集热器的安装位置的时候，需要对建筑物的方向、地方光照的方向、太阳角、太阳能辐射总能量等进行详细的了解和分析，对于建筑物向阳的屋顶、墙面、阳台以及雨棚等地方都是理想的安装位置。然后根据分析的结果选择合适的太阳能集热器种类。安装前需要对太阳能集热系统的各个装置和组成进行充分的了解，努力把太阳能集热系统的相关设备模块化、构件化，能够巧妙地融入到建筑物中，就是最佳的设计方法。

（2）太阳能集热系统与高层住宅类建筑的设计标准是两者一体化。就是能够把太阳能集热系统和高层住宅建筑充分地结合在一起，这就要求在建筑的最初设计的时候，把太阳能集热系统及其相关设备融入到建筑设计中，成为住宅建筑的有机部分，在之后的设计、施工、调试以及验收过程中统一进行。太阳能集热系统与高层住宅类建筑的一体化设计是指太阳能集热系统能够和高层住宅类建筑的外墙、屋面、阳台以及空调位置一体化，令建筑物给人一个外观整洁、大方和谐的感觉。

（3）在太阳能集热系统和高层住宅类建筑的整合设计中，其首选的太阳能热水系统就是分体式太阳能热水系统。因为分体式太阳能热水系统的设备和装置能够轻易地进行一体化设计和构件化，灵活地安排太阳能集热系统的位置，为日后的管理工作和检查维修提供便利。

4 结 语

高层住宅类建筑的太阳能集热系统设计不仅需要太阳能热水器生产企业在设备构件上标准化，还需要建筑师参加到设计和施工的全过程。在设计前，需要根据建筑物的高度、向阳方位、地区日照等具体情况，在保证经济效益的前提下合理、科学、正确的选出切合实际的太阳能集热系统，并为太阳能集热系统设计出合适的保护装置，同时，也要确保建筑屋面承重、防水等功能不受破坏。

参考文献

[1]史洁.高层住宅建筑太阳能系统整合设计[M].同济大学出版社.2012.

[2]姜玉冲，高层建筑给排水施工探析[J].城市建设，2010.

[3]丁飞，俞烈涛，蔡文毅.谈高层与超高层建筑给排水设计的若干问题[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009.

[4]罗振涛.太阳能热利用产业发展：回顾与展望[J].建设科技.2011.

推荐访问： 若干问题 太阳能 高层建筑 住宅 讨论

---