居住類建筑對太陽能熱水系統(tǒng)的選擇

1、<p>　　居住類建筑對太陽能熱水系統(tǒng)的選擇</p><p>　　摘要：太陽能是可再生能源中研究開發(fā)最多、最引人注目、應(yīng)用最廣泛的清潔能源。本文首先介紹了使用太陽能熱水的經(jīng)濟性和必要性，接著闡述了目前太陽能熱水系統(tǒng)使用存在的問題及太陽能熱水的各種系統(tǒng)，最后分析了不同類型住宅建筑對太陽能熱水系統(tǒng)的選擇。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：太陽能；熱水系統(tǒng)；住宅 </p>

2、<p>　　Abstract: solar energy is renewable energy research and development, the most dramatic, the most widely used to clean energy. This paper first introduced the use solar hot water efficiency and the necessity, t

3、hen expounds the present solar hot water systems use the existing problems and the various solar hot water system, and finally analyzes the different type of residential building solar hot water system selection. </p&

4、gt;<p>　　Keywords: solar; Hot water system; residential </p><p>　　中圖分類號：TU832.1+7文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　近年來，在能源危機和環(huán)境污染雙重壓力下，世界各國都更加重視清潔能源的研究

5、開發(fā)和推廣應(yīng)用。太陽能作為一種取之不盡、用之不竭的綠色能源，是改善居民生活條件和解決能源緊張的有效方法，是21世紀(jì)以后人類可期待的最具發(fā)展?jié)摿Φ哪茉粗弧?</p><p>　　1 使用太陽能熱水的經(jīng)濟性和必要性 </p><p>　　由于我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，作為社會和經(jīng)濟發(fā)展重要物質(zhì)基礎(chǔ)的能源，其需求呈現(xiàn)出持續(xù)增長的趨勢，特別是近年來我國建筑業(yè)的迅速發(fā)展使得建筑能源也迅猛增長。由于小康社

6、會的建設(shè)和人們生活水平的提高，人們對生活舒適性的要求越來越高，尤其是在生活熱水的使用方面較為突出，在我國發(fā)達地區(qū)的住宅中建筑總能耗的15%~20%是屬于其生活熱水能耗，而我國不僅是一個常規(guī)能源（如石油、天然氣和煤炭等）短缺的國家，而且是常規(guī)能源消耗的大國。能源緊缺以及由能源帶來的環(huán)境污染日益突出，已成為目前急需解決的問題。找到一個清潔、安全且穩(wěn)定、經(jīng)濟的能源供應(yīng)及消費體系是建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會的重要保障。太陽能作為清潔可再生能

7、源既可以提高居民的生活舒適性，又能有效減少常規(guī)能源的消耗量，從而受到了人類廣泛的關(guān)注。因此，大力開發(fā)利用太陽能資源，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，為促進經(jīng)濟、社會和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展做出貢獻。 </p><p>　　2 目前太陽能熱水系統(tǒng)的使用存在的問題 </p><p>　?。?）太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計形式種類多。目前，對于住宅建筑常用的系統(tǒng)一般有陽臺壁掛太陽能熱水器、家用太陽能熱水器、集中集熱-分戶儲熱和集中

8、集熱-集中儲熱的太陽能熱水系統(tǒng)等。在投資、使用、維護等方面這幾種系統(tǒng)都有較大的區(qū)別，雖然各有利弊，但對于哪一種系統(tǒng)形式更適用于住宅建筑的太陽能熱水工程，觀點并不一致。 </p><p>　?。?）太陽能產(chǎn)品有多種，包括全玻璃真空管集熱器、金屬熱管真空管集熱器、平板集熱器、U形管集熱器、玻璃真空管集熱管和平板集熱器等。哪一種類型的太陽能產(chǎn)品更適合應(yīng)用于住宅建筑，各企業(yè)及行業(yè)內(nèi)的說法不一。 </p>&

9、lt;p>　?。?）太陽能熱水系統(tǒng)中有多種形式的輔助熱源，如電加熱、燃油、熱泵及燃氣等形式。如何配置在住宅太陽能熱水系統(tǒng)中的輔助熱源才能夠達到經(jīng)濟與合理。 </p><p>　　（4）目前，并未建立太陽能熱水系統(tǒng)工程的監(jiān)管體系，或具有不完善性，并且沒有專業(yè)的部門有效地監(jiān)控太陽能系統(tǒng)工程的設(shè)計、施工及驗收等環(huán)節(jié)，造成無法完全保證太陽能工程在施工過程中的質(zhì)量，隨著工程量的增大，問題會逐漸顯現(xiàn)。 </p&g

10、t;<p>　　3 太陽能熱水各種系統(tǒng)的介紹 </p><p>　　（1）按太陽能熱水系統(tǒng)運行方式可分為以下三種：直流式系統(tǒng)，利用控制器使傳熱工質(zhì)直接一次流過集熱器加熱后，進入貯熱水箱或用水點的非循環(huán)太陽能熱水系統(tǒng)，其貯熱水箱的作用僅為貯存集熱器所排出的熱水；強制循環(huán)系統(tǒng)，利用外部動力迫使傳熱工質(zhì)通過集熱器進行循環(huán)的太陽能熱水系統(tǒng)；自然循環(huán)系統(tǒng)，僅利用傳熱工質(zhì)內(nèi)部的溫度梯度產(chǎn)生的密度差來實現(xiàn)集熱器與

11、換熱器之間或集熱器與貯水箱之間進行循環(huán)的太陽能熱水系統(tǒng)。 </p><p>　　（2）按太陽能熱水系統(tǒng)供水范圍可分為如下三種：分散供熱水系統(tǒng)，采用分散的太陽能集熱器和分散的貯熱水箱的小型太陽能熱水系統(tǒng)；集中供熱水系統(tǒng)，采用集中的太陽能集熱器和集中的貯熱水箱的太陽能熱水系統(tǒng)；集中-分散供熱水系統(tǒng)，采用集中的太陽能集熱器和分散的貯熱水箱的太陽能熱水系統(tǒng)。 </p><p>　?。?）按太陽能熱

12、水系統(tǒng)輔助熱源設(shè)備安裝位置可分為外置加熱系統(tǒng)和內(nèi)置加熱系統(tǒng)兩種。 </p><p>　　（4）按太陽能熱水系統(tǒng)集熱系統(tǒng)與熱水供應(yīng)系統(tǒng)的換熱方式分為如下兩種：間接系統(tǒng)，在集熱器中注入某種傳熱工質(zhì)，將其加熱后再通過換熱器間接加熱水供給用戶的系統(tǒng)；直接系統(tǒng)，將集熱器中的冷水直接進行加熱供給用戶的系統(tǒng)。 </p><p>　　（5）按太陽能熱水系統(tǒng)輔助能源啟動方式可分為按需手動啟動系統(tǒng)、全日自動啟

13、動系統(tǒng)和定時自動啟動系統(tǒng)三種。 </p><p>　　太陽能熱水系統(tǒng)的類型應(yīng)根據(jù)建筑物的類型及使用要求進行選擇。 </p><p>　　4 不同類型住宅建筑對太陽能熱水系統(tǒng)的選擇 </p><p><b>　　4.1 別墅 </b></p><p>　　別墅是高檔住宅建筑，各戶獨立，私密性好，一般為2~3層，太陽能系統(tǒng)宜

14、考慮每戶獨立設(shè)置。別墅的套內(nèi)具有較多的衛(wèi)生間，人均用水不均勻性較大且熱水用量大，但是人均具有較大的屋面面積，可以考慮采用在屋面設(shè)置較大面積的集熱器。 </p><p>　　在北方，由于存在冰凍的問題，宜采用間接系統(tǒng)，因此只能采用強制循環(huán)系統(tǒng)，如圖1所示。在南方，不用防凍，為了提高太陽能的熱效率，對水質(zhì)要求不高的前提下，宜采用直接系統(tǒng)。此外，為了便于控制，使太陽能更大限度地得到利用，應(yīng)采用直流式系統(tǒng)，如圖2所示。輔

15、助熱源可以選擇燃氣或電熱水器。 </p><p>　　圖1 別墅太陽能熱水強制循環(huán)系統(tǒng) </p><p>　　圖2 別墅太陽能熱水直流式系統(tǒng) </p><p><b>　　4.2 集體宿舍 </b></p><p>　　集體宿舍由于用水量大，用熱水時間集中，太陽能集熱系統(tǒng)控制采用強制溫差循環(huán)方式運行，輔助熱源采用電加熱裝

16、置，且運行方式為定溫出水。廣州某集體宿舍采用太陽能熱水系統(tǒng)進行連續(xù)測試，其太陽能熱水系統(tǒng)每噸水耗電冬季約為12~15元，春秋季每噸水約為6~9元，而夏季每噸水基本為0。 </p><p><b>　　4.3 酒店 </b></p><p>　　酒店一般采用集中式供熱水系統(tǒng)，太陽能集熱器安裝在屋面，其輔助熱源一般采用熱水鍋爐、熱泵等。酒店24h全日供應(yīng)熱水，用水高峰時間

17、為18：00~24:00，同時由于酒店熱水使用的小時變化系數(shù)比較大，因此酒店對穩(wěn)定的供應(yīng)熱水具有相當(dāng)高的要求。 </p><p>　　在南方，太陽能熱水系統(tǒng)一般采用定溫放水的直流式系統(tǒng)，利用集熱器出口的溫控元件檢測出口溫度，當(dāng)達到設(shè)定溫度時，便將集熱器中的熱水放入熱水貯水箱中；熱泵熱水系統(tǒng)采用定溫放水系統(tǒng)，由熱泵加熱水箱和熱水貯水箱組成，熱泵熱水系統(tǒng)每加熱一箱水都是從冷水到設(shè)定溫度，當(dāng)達到設(shè)定溫度時，熱泵加熱水箱

18、中的熱水就直接進入熱水貯水箱中，如圖3所示。這種系統(tǒng)雖然具有較復(fù)雜的控制系統(tǒng)，但是減少了很多冷、熱混合水所帶來的熱損失，且比較高效、節(jié)能，更為重要的是能夠使熱水貯熱水箱中的水溫穩(wěn)定性得到保證。 </p><p>　　圖3 太陽能與熱泵聯(lián)合運行原理圖 </p><p>　　為了使整個系統(tǒng)既能高效運作，又要使供水穩(wěn)定性得到保證，而太陽能熱水受天氣條件、日照情況的影響較大，熱泵制熱時間較慢，因此

19、，需要根據(jù)酒店熱水用水特性對控制程序進行設(shè)計。 </p><p><b>　　4.4 多層住宅 </b></p><p>　　我國多層住宅一般是指≤9層的住宅建筑，屋面面積一般夠集熱面積之用，應(yīng)該優(yōu)先考慮屋面集熱的方式。為了管道敷設(shè)空間，同時由于屋面屬于整棟業(yè)主共有，太陽能應(yīng)該采用集中集熱的太陽能熱水系統(tǒng)。為了減少計價麻煩，同時也為了減少物業(yè)管理的維護麻煩，應(yīng)該分戶設(shè)

20、置輔助熱源。因此，多層住宅宜采用集中集熱、儲熱，分戶輔助加熱的太陽能熱水系統(tǒng)。 </p><p>　　多層住宅集熱系統(tǒng)和別墅太陽能系統(tǒng)一樣，在北方，宜采用強制循環(huán)式間接系統(tǒng)，在南方，宜采用直流式直接系統(tǒng)。在北方，為了防凍，貯熱水箱宜放在室內(nèi)；在南方，可以放在室外露天。 </p><p>　　這個系統(tǒng)的關(guān)鍵是太陽能熱水和輔助熱源熱水的自動轉(zhuǎn)換，由于供熱系統(tǒng)無循環(huán)管道，剛開始需打開熱水器加熱管

21、內(nèi)的冷水，而當(dāng)太陽能熱水供到時，出現(xiàn)高溫?zé)崴?，容易燙傷，恒溫?zé)崴骺梢院芎玫亟鉀Q這個問題，但恒溫?zé)崴饕欢ㄒ踩煽俊?</p><p><b>　　4.5 高層住宅 </b></p><p>　　高層住宅的太陽能熱水系統(tǒng)選用既要經(jīng)濟適用，又要安全簡便。高層住宅公用面積一般都比較緊張，不宜采用需要較多公用面積作為熱水立管專用管井之用的集熱形式，且其底部樓層需要很長的分

22、戶支管，不利于節(jié)省。高層住宅使用熱水的人數(shù)多，屋面面積往往不夠集熱用，可以采用墻面或陽臺式集熱器，不需要公用管井及屋面集熱。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語 </b></p><p>　　居住類建筑的太陽能熱水系統(tǒng)可供選擇的形式有很多，因此在選用時需要考慮不同類型的住宅建筑，使之與太陽能熱水系統(tǒng)能夠達到完美的結(jié)合，從而最大限度的實現(xiàn)環(huán)保、高效、節(jié)能供應(yīng)熱水的

23、目的。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　孫潤.太陽能熱水系統(tǒng)在住宅設(shè)計中的應(yīng)用[J].江蘇建筑.2008,(5):27-28. </p><p>　　陳勇.住宅建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu).2009,(10):44-49. </p><p>　　王毅.太陽能熱