淺析太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化
關(guān)鍵詞：太陽能系統(tǒng)設(shè)計；太陽能熱水器；一體化
隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類生活水平的不斷提高，能源需求量逐步加大，常規(guī)能源的匱乏和居住環(huán)境污染成了人類面臨的嚴(yán)重問題。
太陽能作為一種清潔優(yōu)質(zhì)且可再生的能源，世界各國無不對太陽能利用以相當(dāng)?shù)闹匾暋Ｎ覈胸S富的太陽能資源，開發(fā)和利用太陽能，既是近期急需的能源補充，又是未來能源的基礎(chǔ)。
近年來，太陽能熱水系統(tǒng)的推廣和普及，取得了很好的節(jié)能效益。但也存在著設(shè)計無標(biāo)準(zhǔn)，施工安裝隨意無序的局面，所以在太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)納入建筑工程設(shè)計，統(tǒng)一規(guī)劃，同步設(shè)計，同步施工，與建筑工程同時投入使用。
隨著太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化結(jié)合的工程技術(shù)與設(shè)計藝術(shù)的不斷發(fā)展和逐步完善，太陽能熱水系統(tǒng)將作為建筑的一部分構(gòu)件與建筑有機(jī)結(jié)合。在建筑設(shè)計時應(yīng)滿足建筑物內(nèi)部功能和外部造型的要求，并應(yīng)結(jié)合建筑物的類型、使用功能及安裝條件，合理選擇太陽能熱水系統(tǒng)的類型、熱水供應(yīng)方式、集熱器安裝位置及系統(tǒng)運行方式等并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。
太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)置除應(yīng)考慮系統(tǒng)的安裝地點、月均日輻照量、日照時間、環(huán)境溫度等條件，還應(yīng)根據(jù)日均用水量、用水方式、用水位置等用水情況確定，充分滿足用戶的使用要求和系統(tǒng)的施工安裝、更換配件、管理維護(hù)等要求。
太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計與建筑結(jié)合應(yīng)包括以下四方面：
1.在外觀上，實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)與建筑有機(jī)結(jié)合，應(yīng)合理設(shè)置太陽能集熱器。無論在屋面、陽臺、外墻面、墻體內(nèi)(嵌入式)以及建筑物的其它部位，都應(yīng)使太陽能集熱器成為建筑的一部分，實現(xiàn)兩者的和諧統(tǒng)一。
2.在結(jié)構(gòu)上，妥善解決太陽能熱水系統(tǒng)的安裝問題，應(yīng)確保建筑物的承載、防水等功能不受影響，還應(yīng)充分考慮太陽能集熱器與建筑物共同抵御強(qiáng)(臺)風(fēng)、暴雨、冰雹、雷電及地震等自然災(zāi)害的能力。
3.在管線布置上，應(yīng)合理布置太陽能循環(huán)管路以及冷、熱水供應(yīng)管路，建筑設(shè)計時應(yīng)預(yù)留所有管線的接口、通道或豎井，嚴(yán)防滲漏，盡可能減少熱水管路的長度，減少熱能耗。
4.在系統(tǒng)運行上，應(yīng)確保系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定，易于安裝、檢修、維護(hù)及管理。應(yīng)使太陽能與輔助能源加熱設(shè)備的匹配合理，宜逐步實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化和自動控制。
設(shè)計時應(yīng)根據(jù)選定的太陽能熱水系統(tǒng)類型，確定集熱器形式、尺寸大小、安裝面積、安裝位置與方式，然后，合理確定太陽能熱水系統(tǒng)各組成部分在建筑中的位置且不影響該處的建筑功能，并應(yīng)適應(yīng)本地區(qū)氣候特點，滿足所有相關(guān)部位的防水、排水、通風(fēng)、隔熱、防潮、防(臺)風(fēng)、防雷電及抗震等要求。
太陽能集熱器是太陽能熱水系統(tǒng)重要的組成部分，也是太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計中最主要的部分。根據(jù)工程具體情況及使用要求，一般可以將太陽能集熱器設(shè)置在建筑物的屋面(平、坡屋面)、陽臺、外墻面、墻體內(nèi)(嵌入式)以及建筑物的其它部位，如設(shè)置于建筑屋頂?shù)呐苌匣蚯度肱畠簤?nèi)，甚至設(shè)置于遮陽板或飄臺上等能充分接收太陽光的位置，按現(xiàn)行的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T343-1998規(guī)定平均日效率(平均日效率是指在有太陽光輻照的一天內(nèi)，太陽能集熱器所獲得的熱量與照射到集熱器采光面上的太陽輻射能量之比)應(yīng)≥45%。無論將太陽能集熱器設(shè)置在建筑物外圍的任何部位，應(yīng)將其設(shè)計成建筑的組成部分，并應(yīng)規(guī)則有序、排列整齊，與建筑的使用功能和外部造型相結(jié)合。
下面總結(jié)一下太陽能集熱器和建筑相結(jié)合的幾種安裝形式：
一、坡屋頂
坡屋頂?shù)慕ㄖ惭b設(shè)計可分為：天窗式、脊頂式、疊檐式等
(一)天窗式：
將太陽能集熱器嵌入或直接固定在建筑物的坡屋面上、實現(xiàn)太陽能熱水器建筑構(gòu)配件化。熱水器完全陷入屋頂，完美鑲嵌，與建筑物渾然一體，同時作為建筑物圍護(hù)的一部分，集成有專門的排水板系統(tǒng)和固定系統(tǒng)，造型新穎美觀。即可集中供熱，廣泛應(yīng)用于賓館、學(xué)校，別墅和多層住宅等高檔小區(qū)，又可單戶供熱，滿足普通家庭的熱水要求。如圖一：
(二)脊頂式：
太陽能熱水器直接擺放在坡屋面的屋脊上，熱水器的角度可以根據(jù)不同光照角度實行調(diào)整，顏色可與房頂和周圍環(huán)境協(xié)調(diào)。傲居建筑物的最高位置，彰顯熱水器的環(huán)保內(nèi)涵和文明之美。
(三)疊檐式：
坡屋面采用疊頂雙檐式結(jié)構(gòu)設(shè)計，熱水空對空水箱陷入疊檐內(nèi)，既可以對熱水器儲水箱起到保護(hù)作用，又便于建筑排水和承重，同時使屋面層次富于變化，構(gòu)成獨特的建筑造型。
二、平屋頂：
平屋頂可為分：瓢板式、閑亭式等。
(一)瓢板式：采用輕鋼免焊瓢板式結(jié)構(gòu)固定集熱器，防腐耐用。
常用于集中供熱水形式。需配備輔助能源，系統(tǒng)采用強(qiáng)制循環(huán)設(shè)計，冷熱水壓力平衡熱水即開即用。完善的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，保證熱水全琫恒溫供應(yīng)，并可實現(xiàn)分戶計量，插卡取消，享受熱水生活無憂無慮。獨特美觀的造型，成為建筑物自有風(fēng)格的完美點綴，彰顯出國際品質(zhì)的綠色熱水健康生活。
(二)閑亭式：可集太陽能熱水器、光電板和納涼休閑于一體。
休閑涼亭式結(jié)構(gòu)簡單靈活、安裝方便，能夠自然地與庭園、泳池、花園等場所融為一體。因此特別適合安裝在別墅、高檔小區(qū)、旅游度假村等處。其流線型設(shè)計，既美觀又減少閑亭的封閉和承重荷載，優(yōu)美的造型可以打造出一處別致美麗的樓頂花園，為建筑物和周圍環(huán)境增添一道靚麗的風(fēng)景，成為整合建筑美學(xué)、園林設(shè)計和人本文化內(nèi)涵的安典范之作。
三、南墻式：
(一)壁掛式：集熱器單獨固定在建筑物的南立面墻壁上，儲水箱旋轉(zhuǎn)在室內(nèi)。
熱水傳輸路程短，解決了高層建筑因管路、管內(nèi)不走水，避免了冬季凍管問題。系統(tǒng)按照建筑給排水工程規(guī)范進(jìn)行同步設(shè)計，同時施工，強(qiáng)制循環(huán)，冷熱水壓力平衡，即開即用，熱水更充足。可配備輔助能源系統(tǒng)，實現(xiàn)單家單戶24小時熱水供應(yīng)，使用更自由。
