太陽能熱水器與建筑一體化方案設(shè)計
——以蔚萊城住宅項目為例

河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉 喜 姚玉娟

太陽能熱水器與建筑一體化方案設(shè)計
——以蔚萊城住宅項目為例

河南建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 劉 喜 姚玉娟

太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計是當(dāng)前節(jié)能建筑發(fā)展的一大趨勢，它一方面可以提高建筑設(shè)計水平，另一方面還可以充分發(fā)揮太陽能熱水器技術(shù)在建筑節(jié)能中的作用，減少住宅建筑對生態(tài)環(huán)境的不利影響。本文，筆者以蔚萊城住宅項目為例，詳細(xì)論述了太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計的概念，以及相關(guān)設(shè)計的基本要求，通過研究希望能夠推動太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計的應(yīng)用和發(fā)展，使其能夠在建筑節(jié)能中發(fā)揮更大的作用。

一、太陽能熱水器與建筑一體化

1.太陽能熱水器與建筑一體化的概念。隨著太陽能技術(shù)的發(fā)展，太陽能熱水器已經(jīng)走進了千家萬戶，在給人民群眾的生活帶來極大便利的同時，降低了人民群眾生產(chǎn)生活中的能源消耗。在此種背景下太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計理念開始興起。太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計主要指將太陽能熱水器的設(shè)備作為建筑構(gòu)件之一，在作為建筑表皮起到維護作用的同時，亦能提供太陽能加熱的熱水供給建筑本身使用。從這一概念中可以看出，太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計是將太陽能熱水器的選擇、設(shè)計及安裝，作為建筑設(shè)計的一部分，與墻面、屋面、建筑結(jié)構(gòu)一起構(gòu)成了建筑設(shè)計的主要內(nèi)容。

2.太陽能熱水器與建筑一體化發(fā)展現(xiàn)狀。在建筑設(shè)計過程中，設(shè)計師處于主體地位，他們需要根據(jù)建筑規(guī)劃的需要和建筑設(shè)計的基本要求選擇合適的太陽能熱水器，使之不僅能夠起到一般的太陽能熱水器的作用，還能成為建筑表皮維修構(gòu)建的一部分，由此設(shè)計的太陽能熱水器與建筑一體化建筑被稱為太陽能建筑。要想達(dá)到這一設(shè)計目標(biāo)，必須正確處理太陽能熱水器與建筑構(gòu)件之間的關(guān)系，需將集熱器、貯水箱、管弦等作為建筑要素之一，在設(shè)計的過程中通過組織與協(xié)調(diào)，使之成為建筑設(shè)計造型的一部分，即集熱裝置、水箱等熱水器設(shè)備的建筑構(gòu)件化。現(xiàn)在很多城市出于節(jié)約能源的需要，都開始進行太陽能熱水器與建筑一體化方案設(shè)計工作。

二、太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計方案

方案設(shè)計要符合3個要求，即造型一體化、結(jié)構(gòu)一體化和設(shè)備一體化。山東德州蔚萊城住宅項目建設(shè)中，就嚴(yán)格遵循了這一要求，成為了太陽能熱水器與建筑一體化方案的典范。

1.造型一體化的要求。蔚萊城住宅項目作為德州市最高端的房地產(chǎn)項目，采用的是典型的太陽能熱水器與建筑一體化方案，具體來說選擇的是定頂置整體式太陽能熱水器與建筑，屋面造型采用平坡結(jié)合的設(shè)計方案。這種設(shè)計方案，不僅降低了太陽能熱水器的占地面積，還有利于太陽能熱水器的維修及維護。在造型與坡屋面、立面造型上形成一種清新、典雅的整體建筑風(fēng)格，使太陽能熱水器與建筑造型能夠充分融合在一起。在色彩選擇上，為了與集水器的顏色相協(xié)調(diào)，設(shè)計師采選用了深灰色的瓦屋面，局部的線腳也選擇了深灰色的防水、保溫材料。這就使太陽能熱水器的造型與建筑外觀造型有效地融為一體，能夠保證視覺上不會出現(xiàn)突兀或者不協(xié)調(diào)感。

2.結(jié)構(gòu)一體化的要求。在該項目的結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中，設(shè)計人員充分考慮了平屋面的常規(guī)的屋面載荷，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)詳細(xì)計算了太陽能集熱器、貯水箱等傳遞的各種作用力(包括檢修荷載)，通過強化平屋面的載荷，以保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性。在此基礎(chǔ)上，在太陽能熱水器的安裝上采用了預(yù)埋件固定安裝的方式，這種安裝方式能夠最大程度地減少太陽能安裝過程中對已經(jīng)完成的防水層的不利影響。而且在平屋面設(shè)計了高出底面高度的女兒墻，利用女兒墻的遮擋作用降低風(fēng)荷載對熱水器的影響。并且在平屋面上已經(jīng)預(yù)留出集排水管、電器線路出屋面所需的孔洞，并對孔洞進行了相應(yīng)的防水處理。考慮到維護、維修的要求，設(shè)計人員還在樓梯間的位置設(shè)置專門的安裝、檢修上人孔，方便了檢修與維修工作，確保了太陽能熱水器的正常使用。

3.設(shè)備一體化的要求。在使用安裝設(shè)計上，該項目將每個樓道的住戶太陽能立管與水、暖立管進行了整合，安裝在樓梯間的管道井內(nèi)，有效地增加了管道井的使用效率，方便了使用過程中的各種維修活動，保證了太陽能的正常使用。入戶的太陽能水平管置于地面墊層內(nèi)，與衛(wèi)生間及廚房的用水設(shè)備相連，熱水器的電線與建筑物的電線統(tǒng)一布置、集中隱蔽，這樣在室內(nèi)看不到任何太陽能管線，提高了室內(nèi)舒適度、增加了戶內(nèi)的有效使用面積。該工程建設(shè)一期工程自2011年正式交付使用以后，經(jīng)過將近一年的運行，經(jīng)過檢測使用的太陽能熱水系統(tǒng)100%達(dá)到了項目設(shè)計要求，在冬季日常水平熱水溫度可以超過55℃，而夏季熱水溫度甚至超過了85℃，滿足了住戶的日常用水需求。

綜上，太陽能熱水器與建筑一體化設(shè)計過程需要設(shè)計人員根據(jù)項目建設(shè)的基本目標(biāo)和要求對每一個設(shè)計環(huán)節(jié)進行仔細(xì)的推敲、比較、互動，真正將太陽能熱水器當(dāng)做一個建筑構(gòu)件來進行建筑方案設(shè)計。