太陽能熱水系統在公共浴室的應用

葛恢棄

(山西省建筑設計研究院，山西 太原 030013)

0 引言

近幾年，隨著我國經濟實力的蒸蒸日上，伴隨著傳統能源的需求日益增加;但傳統能源為不可再生能源且往往會造成環境污染，因此為了我國長期的可持續性發展，我們對能源的需求已向多元化、清潔化發展。太陽能熱水系統作為一種可持續性清潔能源已成為當今能源發展的熱點之一。

1 太陽能與常規能源相比有三大特點

1)它是人類可再利用的最豐富能源。據估計，在過去在地球出生至今的11億年中，太陽消耗了自身能量的2%，如此看來，地球人還可依賴太陽能幾十億年，真可謂取之不盡，用之不竭。

2)太陽總是能照射在地球上任何一個地方，因此地球上無處不可利用太陽能，不存在運輸問題，這對于交通不發達的地區有重要意義。

3)太陽能是一種潔凈能源，在利用時不會產生污染，也沒有噪聲，更不會影響生態平衡，絕不會造成污染和公害。

2 工程實例

下面我將結合工程中的實例對太陽能熱水系統在浴室中的應用做一個討論。

實例工程為太原鐵路局太原職工培訓基地浴室，場地南臨勝利東街，東臨新村路，西、北臨城市規劃道路。本工程地上二層，無地下層。一層為浴室及配套更衣、管理用房，二層為太陽能熱水器儲水箱及相配套的設備用房，淋浴間共計132個淋浴噴頭。面積:本工程總建筑面積646.86 m2。其中一層建筑面積565.23 m2，二層建筑面積81.63 m2。建筑高度:本工程一層層高為4.0 m，二層層高為3.9 m，室內外平均高差0.45 m，建筑高度8.35 m。

本工程系統原理圖如圖1所示。

3 太陽能熱水系統組成

根據系統原理圖不難看出，本設計中太陽能熱水系統可分為三個部分:高溫熱水產出部分，冷熱水混合部分以及常溫水供回水部分。

1)高溫熱水部分，本部分有三種加熱方式。

a.當系統需補水時，由值班人員開啟冷水入口處的閥門向系統補水，冷水首先進入太陽能集熱板換熱，然后加熱水進入高溫水箱。如高溫水箱內的加熱水溫度不到60℃，則啟動強制循環泵使加熱水不斷的在太陽能集熱板與高溫水箱間循環加熱，直至60℃，則停止強制循環。

b.空氣源熱泵可把空氣中的低溫熱能吸收進來，經過壓縮機壓縮后轉化為高溫熱能，以加熱冷水。當遇到連續陰雨天等太陽光照射不足的情況時，由值班人員開啟空氣源強制循環泵，由空氣源熱泵輔助加熱高溫水，當高溫水箱溫度計達到60℃時，停止強制循環。

c.本工程設于北方地區，冬季時室外溫度很低，空氣源熱泵外會結霜，此時如果啟動空氣源熱泵，其做的功主要會消耗在克服霜凍上，且功率極其低下，也會損壞設備。因此當在冬季連續陰雪天時，本系統將用非常傳統的蒸汽換熱加熱的方式來補足高溫水箱內熱水的熱量。

本設計中并沒有采用常見的電輔助加熱系統，因為電加熱雖然穩定，卻是一種比較消耗能源的加熱方式，這一理念與我們使用太陽系統的目的正好相反。

2)冷熱水混合部分。此部分在許多設計中有兩種情況:使用常溫水箱混合，或使用壓力式自控恒溫裝置混合冷熱水，兩者相比，我認為采用常溫水箱的方式在控制供水壓力上有優勢，但其需二次加壓供水，且占地面積大，無形中加大了投資且不經濟，因此本設計中采用壓力式自控恒溫裝置混合冷熱水。

自控恒溫裝置內有溫包，可時刻檢測冷熱水混合后的溫度，以調節冷水入口電動調節閥的開啟。當溫包測取的溫度低于39℃時，電動調節閥減小閥門開啟量，此時溫度上升;當溫包測取的溫度大于41℃時，電動調節閥加大閥門開啟量，此時溫度下降。

一般太陽能系統都會涉及到一個過熱水的問題，即在太陽照射充足的情況下，高溫水箱內的水有可能會被太陽能集熱板加熱到90℃以上。此時為了保證冷熱水混合時的穩定與安全，冷水供水壓力略大于熱水供水壓力，此設計中冷水供水壓力為0.15 MPa，熱水供水壓力為0.10 MPa。其原理為:當遇到過熱水混合時，冷水的電動調節閥完全敞開，此時因冷水供水壓力大于熱水供水壓力，則冷水可順利進入混合裝置，直至壓力式自控恒溫裝置溫度下降到40℃左右。若冷熱水供水壓力相等或者熱水壓力大于冷水壓力，不可保證冷水順利進入恒溫裝置。

3)常溫水供回水。此部分由一套變頻供水泵保證，常溫水供水管道在淋浴間呈環狀布置，回水管最后進入高溫水箱。

設計此部分時筆者注意到在回水前，整個系統的設備與管道內已有足量的水量，即整個系統內的水量已經滿負荷。但回水時，在混水部分仍需注入冷水，此時系統內的水量將超出水量負荷，即由供水泵循環回來的冷水注入高溫水箱，高溫水箱內的水位超出設計水位，部分高溫水就會溢流出系統。這種情況會造成水量及能量的浪費，因此筆者設計高溫水箱時加大了水箱的容量，以保證回水時不會有高溫水溢流。

4 結語

本項目為太陽能熱水系統在公共浴室中應用的實例，在對能源要求越來越高的今天，研究新型能源的具體應用就越有意義，而本項目具有低生態損耗、低排放、高效率的基本特征，符合節能、節地、節水、節材、資源綜合利用和有效保護、改善環境的原則，符合以最少的資源消耗和環境代價獲得最大的經濟利益和社會效益的核心理念，符合可持續發展理念的循環經濟增長模式，力求把經濟社會活動對自然資源的需求和生態環境的影響降低到最小程度，既美化了環境，又使用戶從中獲得了最大的實惠。

［1］GB 50364-2005，民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范［S］.

［2］張 東.大面積聯體太陽能采集熱水系統的特點及應用［J］.山西建筑，2010，36(16):224-225.