王冰 孔祥銀

摘 要：以我部十八層住宅建筑的太陽能熱水系統(tǒng)施工方案為例，探討了不同太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅建筑中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，為高層住宅建筑中太陽能熱水系統(tǒng)的施工方案提供一定的思路。關(guān)鍵詞：高層住宅；太陽能熱水；系統(tǒng)選擇引言太陽能是一種清潔、可再生能源，取值盡用之不湖，已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的多個(gè)領(lǐng)域，如太陽能熱水器、太陽房、太陽能干燥、太陽能制冷、太陽能發(fā)電等，具有廣闊的發(fā)展前景。山東省太陽能資源豐富，全省近三分之的土地面積年日照小時(shí)數(shù)在2200h 以上。年太陽輻射總量大于5000MJ/㎡，太陽能利用前景廣闊。省政府亦于2009 年規(guī)定：全省縣城以上城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)新建、改建、擴(kuò)建的12 層及以下住宅建筑和集中供應(yīng)熱水的公共建筑，必須應(yīng)用太陽能光熱系統(tǒng)，并與建筑進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)與施工；鼓勵(lì)12 層以上高層住宅建筑逐步采用太陽能光熱系統(tǒng)。太陽能在住宅建筑中的應(yīng)用主要是生產(chǎn)生活熱水。目前太陽能熱水器已廣泛應(yīng)用于多層及小高層住宅建筑中，并逐漸推廣到高層住宅建筑中。本文以我部18層住宅建筑的大陽能熱水系統(tǒng)施工方案為例，討論不同太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅建筑中心用的優(yōu)缺點(diǎn)及相產(chǎn)前景。1.工程概況本建筑地上共18層，均為住宅，共分兩個(gè)單元，每單元一梯二戶，建筑高度56m。2.系統(tǒng)形式日前國內(nèi)市場上90%以上的家用大陽能熱水器均采用直插整體式太陽能熱水器。這種產(chǎn)品造價(jià)低廉、技術(shù)成熟、熱器水效果較好，但其采用單管上下水安裝方式，在高層建筑中應(yīng)用，低層用戶管線過長，水壓過高，使用前需先放出許多冷水才能使用，偏離采用太陽能熱水系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保的初衷；再者，這種產(chǎn)品只能安裝在屋面上，高層建筑中住戶較多，往往沒有足夠的屋面空間讓所有住戶設(shè)置太陽能熱水器，造成一棟建筑內(nèi)有的住戶有太陽能熱水系統(tǒng)，有的住戶卻沒有，存在著相同戶型不同樓層設(shè)備配置不均衡的矛盾。因此，本建筑不考慮采用直插整體式太陽能熱水器，而考慮以下三種系統(tǒng)形式：陽臺(tái)承壓分體式太陽能熱水器、集中集熱集中供熱水系統(tǒng)、集中集熱分戶換熱水箱系統(tǒng)。3.陽臺(tái)承壓分體式太陽能熱水器陽臺(tái)承壓分體式太陽能熱水器由集熱器、承壓儲(chǔ)熱水箱、輔助加熱系統(tǒng)和控制器等組成。本系統(tǒng)一般采用自然循環(huán)方式，集熱器安裝在室外陽臺(tái)欄板處，儲(chǔ)熱水箱安裝在陽臺(tái)內(nèi)，水箱位置高于集熱器，靠冷熱水的密度差形成的壓力推動(dòng)水在集熱器和儲(chǔ)熱水箱之間循環(huán)流動(dòng)，加熱熱水。陰雨天集熱器集熱量無法滿足要求時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)電加熱器，滿足恒溫用水要求。本系統(tǒng)繼承了直插整體式太陽能的優(yōu)點(diǎn)：一是各戶的太陽能熱水相互獨(dú)立、互不影響；二是不存在管理收費(fèi)問題。同時(shí)具有以下優(yōu)勢(shì)：1）集熱器和儲(chǔ)熱水箱分開設(shè)置，集熱器設(shè)于各戶室外陽臺(tái)欄板處，解決了高層住宅建筑集熱器安裝空間不足的問題，所有住戶都可以安裝使用太陽能熱水器，而且熱水器分戶統(tǒng)一安裝，建筑物立面整齊劃一，不影響建筑物立面效果。2）各戶熱水管路較短，使用時(shí)無需放出大量冷水，節(jié)水效果較好；3）系統(tǒng)為小型承壓供水方式，系統(tǒng)簡單，控制方便，運(yùn)行穩(wěn)定，安全性、可靠性高；4）所有熱水管路均在自已戶內(nèi)，不占用公共空間。本系統(tǒng)也存在以下不足：一是熱水資源無法共享，對(duì)整個(gè)建筑物來說，系統(tǒng)造價(jià)相對(duì)較高；二是高層住宅小區(qū)如果前后樓間距小，低層住戶日照時(shí)間相對(duì)較短，這些用戶的使用會(huì)受到一定影響。4 集中集熱集中供熱水系統(tǒng)本系統(tǒng)集熱器、儲(chǔ)熱水箱均集中安裝，通過熱水循環(huán)管路將熱水送到各個(gè)用戶，輔助熱源為空氣源熱泵或電加熱等。該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是系統(tǒng)集成化程度較高，安裝成本要低于單戶安裝；二是集熱器集中安裝于屋面，太陽能利用率高，熱水系統(tǒng)集中管理，熱水資源共享，熱水利用率高，系統(tǒng)運(yùn)行成本低；三是管路熱水循環(huán)流動(dòng)，滿足24小時(shí)熱水供應(yīng)，保證供水品質(zhì)，舒適度高。本系統(tǒng)的不足之處：1）集中供應(yīng)熱水的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)存在較大爭議； 2） 太陽能儲(chǔ)熱水箱設(shè)于屋面，建筑設(shè)計(jì)需考慮屋面承重問題；3）熱水循環(huán)管道需設(shè)于管井等部位，占用公共空間；4） 由于高層住宅建筑高度大，如本樓達(dá)到56m，低層用戶水壓較大，存在熱水減壓問題。目前常用方法為減壓閥減壓，這就要求減壓閥具有非常高的可靠性，減壓閥一旦失效，不僅破壞用水設(shè)備，而且由于高壓噴出的熱水水溫較高（通常設(shè)計(jì)溫度為60°C），可能造成人員傷害，因此這種系統(tǒng)熱水管路設(shè)計(jì)及安裝時(shí)應(yīng)合理解決熱水減壓問題。5 集中集熱分戶換熱水箱系統(tǒng)本系統(tǒng)是一種間接式集中集熱太陽能熱水系統(tǒng)，集熱器集中設(shè)于建筑物屋面，各戶戶內(nèi)設(shè)有帶換熱盤管和電加熱器的分戶水箱，太陽能集熱循環(huán)系統(tǒng)將集熱器的熱媒輸送到分戶水箱，通過換熱盤管將熱量傳遞給住戶分戶水箱內(nèi)的冷水，經(jīng)過一天的循環(huán)將所有住戶的分戶水箱內(nèi)的冷水加熱到同一設(shè)定溫度。該系統(tǒng)與集中集熱集中供熱水系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：1）住戶戶內(nèi)設(shè)承壓水箱，解決了高層住宅低層用戶熱水管道的超壓問題：2）各住戶使用自家水箱里的熱水和輔助熱源，不存在收費(fèi)問題；3）冷熱水均由戶內(nèi)給水管道供給，壓力相同混水方便。同時(shí)該系統(tǒng)也存在以下不足：1）增加了中間換熱環(huán)節(jié)，換熱效率降低，集熱面積增加；2）需要一套穩(wěn)定的控制系統(tǒng)：首先要控制集熱循環(huán)泵的運(yùn)行，循環(huán)泵的運(yùn)行通?？抗┗厮疁夭顏砜刂疲h(huán)流量過大，容易導(dǎo)致集熱循環(huán)泵的頻繁啟停，降低循環(huán)泵的使用壽命，循環(huán)流量過小，會(huì)造成集熱器內(nèi)溫度過高，集熱效率下降；其次，每個(gè)分戶水箱需要獨(dú)立的斷開水路控制功能，防止電加熱時(shí)熱量被集熱循環(huán)熱媒帶走，這就要求控制系統(tǒng)進(jìn)人每一個(gè)住戶，且要求控制系統(tǒng)可靠性好；再者，存在分戶水箱冷熱不均，豎向失調(diào)問題，而且樓層越高，冷熱不均現(xiàn)象越嚴(yán)重，因此需要引人控制系統(tǒng)，平衡各戶水溫。3）各戶均設(shè)分戶水箱，且引入控制系統(tǒng)，系統(tǒng)造價(jià)相對(duì)較高；6 結(jié)束語本文以濟(jì)南我部18層住宅建筑為例，分析了陽臺(tái)承壓分體式太陽能熱水器、集中集熱集中供熱水系統(tǒng)、集中集熱分戶換熱水箱系統(tǒng)三種太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅建筑中應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)和不足。通過以上分析可知，陽臺(tái)承壓分體式太陽能熱水器技術(shù)成熟，安全性、穩(wěn)定性較高；集中集熱集中供熱水系統(tǒng)在解決熱水減壓問題方面和集中集熱分戶換熱水箱系統(tǒng)在優(yōu)化控制系統(tǒng)方面需要進(jìn)一步的探索。本建筑距前面建筑物凈距50m，對(duì)低層住戶的遮擋影響較小，因此本建筑采用陽臺(tái)承壓分體式太陽能熱水器。參考文獻(xiàn)：[1]楊金良.高層住宅太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì).住宅科技，2007.9：5-7.[2] 羅運(yùn)俊，何梓年，王長貴.太陽能利用技術(shù).化學(xué)工業(yè)出版社.2009.[3] 張霖.高層住宅太陽能熱水系統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)思路.建筑節(jié)能.2012.1（40） ：30-37[4] 潘平，方章聰，俞來法，住宅項(xiàng)目中的集中式太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，建筑施T.2011.4（33）：333-335