邱海博

(中海地產西安有限公司，陜西西安 721020)

太陽能是一種人類取之不盡用之不竭的干凈能源，太陽能在建筑中的應用是現(xiàn)階段太陽能應用中最為廣泛、最具發(fā)展?jié)摿笆袌龅男骂I域。文中將太陽能的利用與建筑物的設計相結合，以滿足現(xiàn)代建筑的舒適性要求和能源方面的需求，從而實現(xiàn)了太陽能在民用建筑中充分利用，達到了降低建筑物能耗及節(jié)約能源的目的。

1 技術簡介

1.1 定義及工作原理

太陽能是全球普遍推廣的一種潔凈、環(huán)保的能源。在利用太陽能的系統(tǒng)中，負責接收太陽能熱能并向導熱介質中傳遞熱量的部件，被稱為太陽能集熱器。太陽能熱水系統(tǒng)通過太陽能集熱器吸收太陽可見光和近紅外光(簡稱短波段)，將冷水加熱供給居民進行使用。其主要特點是經(jīng)濟實惠、高效節(jié)能、安全、衛(wèi)生、無污染，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1.2 集熱器分類及其特點

目前，市場上主要太陽能集熱器有三種，分別為金屬平板型、全玻璃真空管和真空熱管型。三種太陽能集熱器各有優(yōu)缺點，由于用途不同、性能不同，三種不同形式的太陽能集熱器分別適用于不同的地區(qū)，發(fā)揮著不同的功能。1)金屬平板型太陽能集熱器：板芯采用銅鋁復合工藝將兩鋁片與一根銅管軋制在一起，達到兩種金屬完全融合，再用高壓氣體將銅管吹脹。選擇性吸熱涂層采用陽極氧化工藝。優(yōu)點是熱效率比較高，產生的熱水量也很大，承壓能力好，夏季耐空曬性好，供熱水整體穩(wěn)定可靠，維護成本低;缺點是不具有抗凍能力，熱損耗大。2)全玻璃真空管太陽能集熱器：其主要原理是太陽光透過外玻璃管照射內管吸涂層上，將太陽能轉換為熱能，然后加熱管內的水。由于夾層是真空，有效地降低向外熱輻射損失。具有較強的抗凍能力，熱損耗較少，效率較高。3)真空熱管太陽能集熱器：實質是真空玻璃管與平板式的結合，包括：熱管、吸熱板、真空管。太陽光透過玻璃照射到集熱板上，將熱管里的介質加熱汽化，介質汽化后上升到頂端冷凝端，在這里被液化，同時放出熱量，以此加熱水。介質又重新流下，如此循環(huán)，不斷將熱量從太陽光中帶入水中。真空熱管太陽能集熱器抗凍性好，適合在我國寒冷(0℃ ～40℃)地區(qū)使用。承壓能力好，夏季耐空曬性好，維護成本低，同時啟動快，加熱的熱水溫度高。缺點是成本較高。

2 系統(tǒng)分類及成本估算

以全玻璃真空管太陽能集熱器為例。

2.1 采用分戶設置太陽能熱水器，電或燃氣輔助加熱

采用分體承壓式真空管太陽能熱水器，優(yōu)點是熱效率較高，每戶自成系統(tǒng)，操作簡單方便，定位較高，常用于別墅項目。

2.2 采用集中供水，分戶計量，集中輔助加熱

其主要特點是住戶共同合用太陽能熱水，需要分攤公共的運行費用(主要是輔助加熱費用)，用戶可以很方便的使用太陽能熱水。估算每戶成本約0.6萬元(國產品牌，燃氣輔助加熱)。

2.3 集中供水，分戶計量，家庭輔助加熱

其主要特點是住戶共同合用太陽能熱水，但當太陽能不足時，由住戶自家的加熱設備進行輔助加熱，不需另收集中加熱能源的費用，且成本較低，估算每戶成本約0.4萬元。

至于采用何種系統(tǒng)，需要根據(jù)不同項目的特點，采用合適的太陽能熱水供水方案，做到既滿足政府節(jié)能驗收的相關要求和住戶的使用功能，又能節(jié)約工程投資。

3 主要材料、設備要求

1)工程質量符合GB 50364-2005民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應用技術規(guī)范、GB 50015-2003建筑給水排水設計規(guī)范、GB 50242-2002建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范、GB 50268-97給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范等規(guī)范要求，符合國家現(xiàn)行技術標準、工程質量評定標準及其操作規(guī)程的要求。2)集熱器要求。a.采用成熟且經(jīng)國家有關部門檢測合格的全玻璃真空管太陽能集熱器。b.應提供集熱器原產地證明書和產品檢測報告。3)管材及其閥門要求：給水循環(huán)管采用不銹鋼管，管道保溫宜采用橡塑保溫，保溫厚度不小于3 mm。4)儲熱水箱采用不銹鋼板(或組合式)水箱，內壁應衛(wèi)生、無毒，且應能承受熱水的最高溫度：內膽采用不銹鋼板制作;保溫層為聚氨酯保溫層，厚度不小于80 mm，外包為0.3 mm鋁板。

4 安裝要求

1)在建筑物上安裝太陽能熱水器時，應結合建筑形狀統(tǒng)籌規(guī)劃，詳細計算，布置應規(guī)則有序，同時應便于檢修和維護。

2)太陽能集熱器和屋頂水箱的安裝要考慮不影響建筑物的外立面，尤其是建筑的正立面。

3)太陽能熱水系統(tǒng)應安裝計量裝置，本項目只需要設計總的冷水進水水表及其后續(xù)的太陽能集熱器與熱水箱循環(huán)管路的安裝，分戶水表及主循環(huán)管道由主包進行安裝。系統(tǒng)安裝定時定溫回水裝置。

4)集熱器的安裝要求：集熱器的安裝傾角應與當?shù)氐木暥纫恢?，本系統(tǒng)側重在非冬季使用，安裝傾角應根據(jù)設計采用地方緯度，傾角安裝誤差控制在±3°以內。

5)基座及支架安裝：a.太陽能熱水器安裝時應與建筑結構可靠連接，其安裝所用預埋件在結構施工階段應根據(jù)設計圖紙精確定位，準確預埋。b.露出混凝土面的鋼基座應做好除銹防腐工作，避免影響使用年限。c.安裝在屋面上的太陽能熱水器，其基座除了安裝牢固外還應做好抗?jié)B防水工作，其防水做法應符合國家現(xiàn)行規(guī)范標準GB 50207屋面工程質量驗收規(guī)范要求。d.太陽能熱水器支承系統(tǒng)應與建筑物接地系統(tǒng)可靠連接，其接地性能需符合現(xiàn)行國家規(guī)范要求。

6)管路安裝要求：a.熱水循環(huán)管路全部采用不銹鋼管，并做好保溫。b.管道保溫采用優(yōu)質橡塑保溫材料(三元乙丙橡膠EPDM)，外包為0.3 mm鋁板包裝。c.系統(tǒng)進冷水管前安裝冷水過濾器，防止水中雜質進入系統(tǒng)。

7)儲水箱要求：a.儲水箱要求布置在屋面，周圍應具有相應的排水防水措施，應與底座固定牢靠，儲水箱采用不銹鋼材質，由于高差不夠造成頂層住戶的水壓太小，因此需要加壓供水以保證頂層住戶的水壓不小于10 m。b.儲水箱外側應按照設計要求做好保溫工作，儲水箱的保溫施工必須在其檢漏試驗完成后進行，保溫工作需符合國家現(xiàn)行GB 50185工業(yè)設備及管道絕熱工程質量檢驗評定標準要求。c.金屬材質儲水箱也需做好接地避雷工作，接地應符合國家現(xiàn)行GB 50169電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(guī)范要求。d.儲熱水箱：其重量符合建筑設計要求，壁厚符合國家有關規(guī)定，且有防臺風避雷功能。

8)循環(huán)水泵安裝技術要求：a.熱水循環(huán)水泵采用低轉數(shù)水泵，要求性能可靠、低噪聲、高效節(jié)能。要求有主泵循環(huán)工作，循環(huán)泵采用一用一備，定時切換水泵。b.水泵及配套設備的供貨商必須出具廠家委托代理證明書，廠家必須出具ISO 9000質量認證證明書;生產廠家出具產品質量出廠合格證、按規(guī)范要求本廠試驗室檢測合格報告和上年度省、市級質量技術監(jiān)督部門檢測報告;生產廠家出具生產線設備的品牌、管材及管件料的來源地。

5 設計要求

1)設計單位需對整個項目及每個單元進行方案設計，包括詳細的計算書，設備平面布置圖、工藝系統(tǒng)圖、結構基礎圖，電氣控制圖，管道及水箱保溫說明，主要設備材料清單等，并附有相關的詳圖和節(jié)點圖。2)各棟的材料設備表應分棟列表，注意每棟住宅按照每個單元進行設計，自成系統(tǒng)。3)為避免由于個別真空管損壞而對整個用水系統(tǒng)造成影響，要求集熱器的連接方式采用并聯(lián)布置，當一個集熱器損壞時，不影響其他集熱器的正常使用。4)管路設計遵循“水路同程”原則，以保證每組并聯(lián)的集熱器通過的水量基本相同，防止集熱器“短路”，提高集熱效率，儲熱水箱盡量靠近上循環(huán)管以減少熱損，下循環(huán)管從集熱模塊的遠端進水。5)在進行施工圖設計時，應注意相關專業(yè)的密切配合，如：結構部分必須同設計院進行配合，屋面荷載(主要是水箱的重荷載)的布置必須征得設計院的同意，且需要有防臺風設計;電氣部分需要提供總的用電量，并注意有防雷和防漏電保護設計;建筑部分需要對集熱器的安裝保證美觀和整齊，并不能在建筑正立面看到集熱器和水箱。6)由于輔助加熱利用各住戶自己的燃氣熱水器，需要對熱水器進水加溫控閥進行自動控制。當太陽能熱水的末端水溫低于40℃時，利用溫控閥進行自動切換到熱水器進行輔助加熱，反之，末端水溫高于40℃時，太陽能熱水不通過家用燃氣熱水器，可以直接使用。