某高層住宅小區(qū)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)

【摘 要】為了達(dá)到節(jié)能減排及建筑節(jié)能，各地政府相繼出臺(tái)了一系列“強(qiáng)制安裝”太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的政策，北京市也于2012年3月1日頒布并施行了《北京市太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)城鎮(zhèn)建筑應(yīng)用管理辦法》。對(duì)于高層住宅來(lái)說(shuō)，采用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)解決生活熱水問(wèn)題得到了越來(lái)越多的關(guān)注，技術(shù)討論也越來(lái)越多。但是高層住宅成功設(shè)計(jì)安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的案例少之又少，本項(xiàng)目就是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在高層住宅應(yīng)用的一個(gè)例子，拿來(lái)與大家探討，旨在交流學(xué)習(xí)，有不當(dāng)之處還請(qǐng)批評(píng)指正。

【關(guān)鍵詞】一體化太陽(yáng)能；熱水系統(tǒng)；高層住宅；應(yīng)用與探討

本項(xiàng)目位于北京東五環(huán)外，為27層住宅樓，應(yīng)甲方要求安裝太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。本項(xiàng)目是精裝入住，所以不存在預(yù)留太陽(yáng)能管線，讓業(yè)主自己來(lái)安裝太陽(yáng)能系統(tǒng)的可能。結(jié)合項(xiàng)目的特點(diǎn)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)太陽(yáng)能系統(tǒng)。太陽(yáng)能系統(tǒng)首先需要確定選擇哪種方案，集熱器和儲(chǔ)熱器安裝位置，輔助熱源的方式，日后管理維護(hù)這幾個(gè)問(wèn)題。需遵循的原則如下：

1.在選擇不同的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)方案時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇運(yùn)行可靠，成本投資少，管理方便，便于攤銷運(yùn)行費(fèi)用，而且容易被住戶接受原則；

2.系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到優(yōu)先利用太陽(yáng)能源加熱熱水，當(dāng)太陽(yáng)能不足時(shí)，再讓輔助能源補(bǔ)充加熱。實(shí)現(xiàn)充分利用太陽(yáng)能源，降低輔助加熱能源的原則；

3.系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化原則；

4.系統(tǒng)管路布置要合理，盡可能的減少熱損耗，系統(tǒng)日常使用維護(hù)檢修應(yīng)方便；

5.儲(chǔ)熱器的布局與擺放應(yīng)與建筑物相協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì)；

按照這幾個(gè)原則，對(duì)目前市場(chǎng)上比較成熟的幾種方案進(jìn)行了一次方案對(duì)比。

方案一：分戶集熱分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能系統(tǒng)。集熱板放于南面陽(yáng)臺(tái)外墻面上，儲(chǔ)熱水箱和輔助電加熱合二為一，放于南面陽(yáng)臺(tái)上。

優(yōu)點(diǎn)：各住戶的太陽(yáng)能系統(tǒng)相互獨(dú)立，互不影響；運(yùn)行過(guò)程中，不存在收費(fèi)管理問(wèn)題；運(yùn)行較穩(wěn)定，技術(shù)成熟；安裝簡(jiǎn)單方便。

缺點(diǎn)：低層住戶的太陽(yáng)能，受到日照的影響，效率較低。高層各戶的太陽(yáng)能集熱器放于陽(yáng)臺(tái)外墻，增加了維護(hù)的難度，同時(shí)帶來(lái)高空墜物的危險(xiǎn)。受傾角影響，陽(yáng)臺(tái)型集熱板采光效率低，成本高。集熱單元維修不方便，另外集熱板外觀不易與建筑物相協(xié)調(diào)，影響觀瞻；戶內(nèi)熱水管線由陽(yáng)臺(tái)至衛(wèi)生間，過(guò)多的管道敷設(shè)增加了管道泄漏的可能性，同時(shí)也增加了熱損耗；各戶集熱系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)熱水資源共享，太陽(yáng)能資源存在吸收不均的問(wèn)題。整個(gè)樓綜合算下來(lái)太陽(yáng)能系統(tǒng)總成本較高。

方案二：集中集熱集中儲(chǔ)熱系統(tǒng)。在樓頂安裝一個(gè)集中儲(chǔ)熱的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，通過(guò)管道供熱水至每家每戶。

優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)熱水資源共享，不受樓層高低限制；便于根據(jù)建筑情況靈活布局，可以實(shí)現(xiàn)與建筑物相協(xié)調(diào)；只有一個(gè)系統(tǒng)，運(yùn)行可靠，上樓維修率低，樓面太陽(yáng)能可由物業(yè)負(fù)責(zé)維護(hù)管理；系統(tǒng)投資較低，運(yùn)行較穩(wěn)定，運(yùn)行成本低，技術(shù)成熟。

缺點(diǎn)：需要在樓頂放置一個(gè)大儲(chǔ)熱水箱，建筑設(shè)計(jì)需考慮樓頂承重問(wèn)題。輔助能源用量受天氣陰晴影響，不便于核算運(yùn)行成本和費(fèi)用；同時(shí)需要較大的輔助電加熱負(fù)荷，增加電氣投資。運(yùn)行過(guò)程中，熱水需要收費(fèi)；收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)制定不當(dāng)，易造成物業(yè)和住戶的矛盾。

此方案因?yàn)楦邔游菝娴慕ㄖ娣e不足以擺放足夠的太陽(yáng)能集熱板，而最終放棄。

解決方案三：集中集熱分戶儲(chǔ)熱系統(tǒng)。在樓頂安裝集中集熱的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)，通過(guò)管道將熱能送至各戶，并給安裝在各戶家里的儲(chǔ)熱水箱加熱。

優(yōu)點(diǎn)：各住戶使用自家水箱里的熱水和輔助能源，不存在收費(fèi)問(wèn)題；不受樓層高低限制，并可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能資源共享；運(yùn)行過(guò)程中，不存在收費(fèi)管理問(wèn)題；只有一個(gè)系統(tǒng)，運(yùn)行可靠，上樓維修率低，樓面太陽(yáng)能可由物業(yè)負(fù)責(zé)維護(hù)管理；可以根據(jù)樓面建筑情況靈活布局，最容易實(shí)現(xiàn)與建筑物相協(xié)調(diào)；集熱系統(tǒng)集中放置在屋面位置，各戶儲(chǔ)水箱放置在各戶室內(nèi)方便的位置。

缺點(diǎn)：為方便使用和安全可靠，應(yīng)采用承壓型儲(chǔ)熱水箱，并帶有電加熱功能。為避免各住戶由于儲(chǔ)水箱溫度不同，熱量互混現(xiàn)象，電氣控制系統(tǒng)應(yīng)特殊設(shè)計(jì)。由于多個(gè)住戶可共用一條熱水主管，需要考慮管路熱水循環(huán)設(shè)計(jì)、保溫和熱水計(jì)量問(wèn)題。同時(shí)水箱成本高，從而造成總體系統(tǒng)費(fèi)用較高。

本項(xiàng)目采用解決方案：集中與分散相結(jié)合的太陽(yáng)能系統(tǒng)。將整個(gè)樓層的太陽(yáng)能負(fù)荷分上下兩個(gè)系統(tǒng)來(lái)處理。根據(jù)屋面可放置太陽(yáng)能集熱板的面積確定上部系統(tǒng)的所帶樓層數(shù)。最終算下來(lái)是七層（因考慮如果全樓采用集中集熱分戶儲(chǔ)熱系統(tǒng)，會(huì)造成整體熱水溫度過(guò)低，每戶輔助電加熱負(fù)擔(dān)較重，且閑置戶的熱資源浪費(fèi)的現(xiàn)象，所以結(jié)合每層戶數(shù)，只選了七層）。這一部分采用方案三的集中集熱分戶儲(chǔ)熱的系統(tǒng)形式。剩下樓層采用方案一的分戶集熱分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能系統(tǒng)。

這種解決方案雖然造價(jià)較高，但優(yōu)點(diǎn)突出，首先不須考慮屋頂水箱承重、供熱水循環(huán)（分戶集熱部分）、熱水計(jì)費(fèi)、輔助加熱等問(wèn)題，減少了物業(yè)和業(yè)主之間產(chǎn)生糾紛的可能，同時(shí)盡最大可能的利用了太陽(yáng)能資源。其次一體化設(shè)計(jì)和整體安裝，解決了與建筑物的外觀協(xié)調(diào)問(wèn)題。而且集中集熱系統(tǒng)的最大化使用減少了投資成本和日常的維修工作量。

方案確定之后，接下來(lái)就是系統(tǒng)的具體實(shí)施工作了。集熱器考慮到北方冬天氣溫較低，采用了熱管真空管式集熱器，產(chǎn)品抗凍、防漏、防冰雹，沒(méi)有墜落隱患，系統(tǒng)整體運(yùn)行平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)。儲(chǔ)熱水箱采用間接式帶有輔助電加熱功能的100L容積的水罐。水箱安裝在戶內(nèi)陽(yáng)臺(tái)側(cè)墻上，通過(guò)每戶住宅儲(chǔ)熱水箱內(nèi)的換熱器為用戶制備熱水，實(shí)現(xiàn)全天24小時(shí)供應(yīng)熱水。

結(jié)語(yǔ)：住宅具體采用什么形式太陽(yáng)能應(yīng)根據(jù)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在建筑中的經(jīng)濟(jì)性能、使用功能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等多方面性能綜合評(píng)價(jià)選擇。隨著越來(lái)越多的太陽(yáng)能系統(tǒng)在住宅中的應(yīng)用，集中集熱分戶儲(chǔ)熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以說(shuō)是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在高層住宅應(yīng)用中的一個(gè)重要的發(fā)展方向。太陽(yáng)能建筑一體化也必將成為太陽(yáng)能系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。相信未來(lái)還會(huì)有更為合理和先進(jìn)的太陽(yáng)能系統(tǒng)，不斷的應(yīng)用于高層住宅之中，為千家萬(wàn)戶帶去清潔、干凈、取之不盡的太陽(yáng)能熱源。

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