全芳　鐘盛

（1.桂林市安廈房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司廣西桂林市5410022.中國房地產(chǎn)開發(fā)桂林公司廣西桂林市　541000）

太陽能與建筑一體化設(shè)計在各種建筑中的應(yīng)用

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（1.桂林市安廈房地產(chǎn)開發(fā)有限責(zé)任公司廣西桂林市5410022.中國房地產(chǎn)開發(fā)桂林公司廣西桂林市541000）

在房屋建設(shè)過程中，為了節(jié)約能源，越來越多的太陽能產(chǎn)品走進(jìn)了我們的生活。在前期設(shè)計中我們怎樣將太陽能與建筑一體化設(shè)計，實際美觀與實用的雙贏呢。為便于技術(shù)人員能有針對性的理解及運用，作者對已實施的一些項目做了歸納與總結(jié)，以便給大家參考。

太陽能；可再生能源；一體化

目前許多的建筑都要求必須配置太陽能以節(jié)約能源。但在建筑設(shè)計中太陽能的設(shè)備如果放置不當(dāng)，對外立面的影響較大，因此現(xiàn)在應(yīng)大力發(fā)展太陽能與建筑一體化設(shè)計。但是如何在實際運用中將兩者較好的結(jié)合，還是需要大家在實際過程中不斷的摸索。本文對太陽能系統(tǒng)的概念及一體化實際應(yīng)用得案例進(jìn)行分析，以供參考。

首先，對太陽能熱水系統(tǒng)的分類需要一個簡單的認(rèn)識：

（1）太陽能熱水系統(tǒng)按集合程度可以分為以下三種系統(tǒng)：

①分戶集熱、分戶儲熱的分戶式太陽能系統(tǒng)。

②集中集熱、分戶儲熱的半集中式太陽能系統(tǒng)。

③集中集熱、集中儲熱的集中式太陽能系統(tǒng)。

（2）太陽能熱水系統(tǒng)按集熱方式分為以下三種系統(tǒng)：

①利用溫差異重的熱虹吸進(jìn)行循環(huán)集熱的自然循環(huán)系統(tǒng)；

②利用水泵及控制系統(tǒng)強(qiáng)制循環(huán)集熱的強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)；

③傳熱工質(zhì)通過定溫控制依靠官網(wǎng)水壓力一次經(jīng)過集熱器集熱后進(jìn)入儲熱水箱或用水點的非循環(huán)直流式太陽能熱水系統(tǒng)。

（3）太陽能熱水系統(tǒng)按集熱器及儲熱水箱的分合狀態(tài)可以分為以下兩種系統(tǒng)：

①分離式太陽能熱水系統(tǒng)。

分離式太陽能熱水系統(tǒng)將集熱器與儲熱水箱分離設(shè)置，一般用于承壓式強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)，但也有用于自然循環(huán)系統(tǒng)。在用于自然循環(huán)系統(tǒng)中，必須進(jìn)行自然循環(huán)壓差計算，保證循環(huán)效果。

②整體式太陽能熱水系統(tǒng)。

整體式太陽能熱水系統(tǒng)將集熱器與儲熱水箱整體式設(shè)置，一般用于自然循環(huán)系統(tǒng)中。

（4）太陽能熱水系統(tǒng)按被加熱水的加熱方式可以分為以下兩種：

①太陽能集熱器直接加熱被加熱水的直接加熱系統(tǒng)；

②太陽能集熱器首先加熱傳熱工質(zhì)，再由傳熱工質(zhì)通過換熱器加熱被加熱水的間接加熱系統(tǒng)。

那么，這么多的分類系統(tǒng)，在實際中，我們該怎樣根據(jù)不同的建筑類型對太陽能系統(tǒng)進(jìn)行選擇及設(shè)計呢？下面我們就幾個不同功能的建筑運用的太陽能設(shè)計的案例，與大家共同分享，互相交流，這樣可以便于大家理解及運用。

案例一、1號住宅樓，此樓為12層高，一梯兩戶設(shè)計。應(yīng)銷售的要求，須保證每層每戶均配置太陽能，只配置頂上4層住戶不適應(yīng)市場要求，容易造成糾紛；應(yīng)物業(yè)的要求，必須實現(xiàn)分戶計量，避免業(yè)主欠費而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。建筑上考慮到立面為法式建筑，工整對仗，特別強(qiáng)調(diào)外立面的細(xì)部線條設(shè)計，不允許在陽臺上外掛太陽能板，也不允許出現(xiàn)集熱板比屋頂高出一大截的情況。因此在反復(fù)斟酌對比之后，最終選擇的太陽能一體化設(shè)計為分戶設(shè)置、閉壓式承壓換熱水箱的集中-分散式強(qiáng)制循環(huán)間接加熱系統(tǒng)。即太陽能集熱器采用承壓平板型太陽能集熱器，集中設(shè)置于平屋頂上，各個換熱水箱分布設(shè)于各分戶內(nèi)，再通過換熱水箱將熱水引入家中。輔助能源，則采用了電加熱，設(shè)于換熱水箱內(nèi)，全日自動啟動。采用了這樣的系統(tǒng)的主要目的是，使得住戶補(bǔ)水通過戶內(nèi)水箱，這樣使用的熱水均是自己的表后水，盡量避免了以后物業(yè)費用的分?jǐn)偤统镀剑ㄎ蓓數(shù)难h(huán)水泵的電費仍需要分?jǐn)?，此費用非常?。?；加壓的好處就是使得住戶打開水龍頭即可使用熱水，而無需放掉大量的冷水，節(jié)約了水資源（各戶內(nèi)的水箱必須使用成品閉壓承壓換熱水箱，這樣才能保證用戶不直接用到緩沖水箱里的水，才能保證運行）。

選擇這個系統(tǒng)，在建筑中做了以下幾處重要的設(shè)計處理，供大家借鑒：

（1）集熱板設(shè)置在屋面，保證了立面。為了使得立面整齊干凈，太陽能板沒有放在各層，為使得屋頂上的集熱板突出不多，我們設(shè)置的為單層集熱板，30°安裝，集熱板基本上比屋面最高的欄桿僅高出30mm，在小區(qū)內(nèi)基本上看不到設(shè)置有集熱板，只有在屋頂上才看到。水箱也分到各戶，保證了建筑對立面要求，從建成的立面效果上的確看不出配置了太陽能，因此一體化設(shè)計是很有必要的。

（2）日照方面，該棟房屋為南偏東的條式建筑，非常不利于采集熱能，需要加密集熱板，但即增加了成本，且屋面也根本排不下過多的集熱板；如果集熱板為正南向布置，無需加板，但每塊板與屋頂平面均有斜角，不利于屋面的使用，且浪費屋面面積過多。為了保證集熱效果，同時也考慮到12層的住宅屋頂面積有限的問題，在與廠家及設(shè)計單位多次溝通后，最終將太陽能板設(shè)計為南偏西的有利采集方位，同時也使得屋面規(guī)則，使用方便。詳見圖1。因此在設(shè)計中對不利的集熱方位需要多次探討，不要一開始就否定。

圖1　

（3）集熱板的角鋼支座在設(shè)計中需要預(yù)埋，以保護(hù)屋面不漏水，且支座穩(wěn)固，但從實際施工出發(fā)，為了便于屋面的一次性澆搗成功以及集熱板位置的調(diào)整，我們并沒有預(yù)埋，而是在剛性保護(hù)層上按支座的位置放樣，在放樣處做直徑200mm，高200mm的混凝土墩，支座嵌入混凝土墩上，并且在四周做油膏防水。

（4）支座必須與欄桿等鐵件焊接，最終與避雷帶焊接，保證防雷安全。

（5）在建筑平面設(shè)計中，每戶均需配置設(shè)備平臺來放置水箱，且設(shè)備平臺不宜過小，盡量靠近廚房或衛(wèi)生間，這樣既方便了給水的設(shè)計，又也便于客戶的維修，各相關(guān)的管道也均排列在設(shè)備平臺上，這樣保證了外立面沒有宜攀爬的管件，也沒有占用住戶的使用空間來放置太陽能設(shè)備，較好的體現(xiàn)了以人為本的設(shè)計理念，便于客戶接受。

案例二：此案例為一個獨立幼兒園，該樓為三層高。按要求需設(shè)計幼兒洗漱及廚房的熱水，熱水考慮太陽能供水加空氣能輔助。熱水均為定時供應(yīng)，無需考慮分戶計量問題。因考慮到幼兒好奇心重，如將水箱放在各層，容易發(fā)生意外，我們選擇的太陽能一體化設(shè)計是集中集熱、集中儲熱的集中式非承壓系統(tǒng)。將太陽能板及整個用水的水箱放置在兒童較少去的屋頂區(qū)域，再將熱水引入各個需要使用的空間，且利用空氣能做為輔助能源。此類系統(tǒng)主要是使用在那些供水管線不宜太長的公建或獨體建筑，這樣盡量避免熱能的損耗也便于統(tǒng)一管理。

案例三：該案例為一個綜合樓，該樓為五層高，每層的使用功能均不同，配有衛(wèi)生間及茶水間。屋頂為鋼屋面。每層均須考慮提供熱水，尤其是有淋浴和廚房的空間，且熱水須分層計量，該棟樓的屋頂不便于放置太陽能板，即使勉強(qiáng)放了也不便于維修。這種情況下，我們考慮太陽能集熱板設(shè)計為垂直欄桿式樣，將太陽能板與設(shè)備板的欄桿一體化，采用分戶集熱、分戶儲熱的整體式太陽能一體化設(shè)計，這樣無需循環(huán)，也無需增壓，帶電輔助加熱。為配合太陽能板的放置，平面上，對在每一層的用水點均進(jìn)行了規(guī)整，并且均在該處配置了較長的設(shè)備板，這樣便于太陽能設(shè)備分層放置，也便于分層管理和分層維修，計量上也沒有糾紛，且立面上也統(tǒng)一為欄桿式樣，增強(qiáng)了設(shè)備平臺的材質(zhì)肌理，加強(qiáng)了橫向線條，給建筑帶來了現(xiàn)代感，實現(xiàn)了建筑整體外觀的和諧統(tǒng)一。最重要的是使用上非常節(jié)約水資源，基本上沒有多余的管線，沒有過多-熱能的損耗。

以上幾個案例，是根據(jù)實際不同的建筑功能，按不同的物業(yè)管理模式、不同的用戶使用要求、不同的計量要求進(jìn)行的一系列太陽能一體化設(shè)計的實驗，其結(jié)果使我們的設(shè)計與建筑緊密結(jié)合，避免了以后太陽能的安裝對立面造成的影響。節(jié)約能源是我們建筑人應(yīng)盡的責(zé)任，我們必須多做一些這樣的嘗試。從這些嘗試中，我們可以知道，太陽能與建筑的一體化設(shè)計，如果在前期設(shè)計就做了仔細(xì)的分析及合理的布置，那么太陽能對立面的影響是較小的，值得我們繼續(xù)堅持。但這些案例的設(shè)計及施工的時間不長，難免有疏漏及考慮不周的地方，僅供參考，以求共勉。

[1]民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[M].中國建筑工業(yè)出版社，2006，12，05.

[2]太陽能與建筑一體化設(shè)計方案作品集[M].中國建筑工業(yè)出版社，2013，6.

TU18

A

1673-0038（2015）13-0029-02

2015-3-8

全芳（1975-），女，工程師，本科，主要從事房地產(chǎn)公司的設(shè)計管理工作。