太陽能熱水系統在住宅建筑應用中存在問題及思考

黃 健

(海口市建設工程質量安全監督站,海口 570206)

太陽能熱水系統在住宅建筑應用中存在問題及思考

黃 健

(海口市建設工程質量安全監督站,海口 570206)

論文闡述了太陽能熱水系統在南方部分地區住宅建筑應用中存在的問題,呼吁推廣使用太陽能熱水系統應結合地方實際及工程項目用途加以推廣,避免社會資源的浪費。

太陽能熱水系統; 應用; 存在問題; 思考

1 太陽能熱水系統的優點

見文獻[1],太陽能是人類可利用的可再生能源之一。當前,人們對太陽能的利用大體可分為兩大方向:一是太陽能光伏發電,即根據光生伏特效應原理,利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能;二是太陽能光熱的利用,即利用太陽能集熱器,收集太陽輻射達到把水加熱的目的。而因為太陽能熱水系統在應用太陽能光熱方面具有安全可靠、環保節能、方便實用、適用性好等特點,已成為當前應用最廣泛、最具經濟價值、技術最成熟且已商業化的一項應用產品。

太陽能熱水系統具有以下優點:1)取之不盡的能源存在,最低成本供應熱水。只要有陽光,即可進行光熱轉換,一年四季均可運行;2)綠色環保,太陽能作為一種潔凈的可再生能源,具有其他能源無可比擬的無環境污染及無安全隱患等優點;3)使用壽命相對較長,主要部件集熱器設計使用壽命約為15年;4)經濟效益顯著。一次投資,長期受益。一般情況下,太陽能熱水器可在2～4年內全部收回投資。

由于上述優點,目前全國大多數省份均將推廣應用太陽能熱水系統作為經濟社會可持續發展、完成國家下達節能指標的重要手段,廣泛應用于各類建筑,產生了良好的社會經濟效益。

2 太陽能熱水系統在住宅應用中存在的問題

我國南方有些地區由于其獨特的地理、氣候特征,在住宅建筑中并不十分適合使用太陽能熱水系統,產生了很多問題。

2.1 普遍反映太陽能熱水系統并不節能

由于太陽能只能在白天及晴天時才能蓄熱,晚上不能產生熱能,而平常用水高峰期是在晚上和早上,高峰期用水只能依靠白天加熱后儲藏在熱水箱里的熱水,而一箱熱水往往不夠用,不夠部分只能依靠輔助加熱。

陰天、雨天不能產生熱能,只能依靠電輔助加熱,特別是在春節前后2～3個月,我國南方大部分地區經常是陰雨綿綿。

為了保證業主利用太陽能熱水系統的舒適性(24 h一打開閥門就有熱水供應),許多住宅設計了定時循環泵裝置以循環管道水,保證24 h有恒溫水供應。另外,為保證有充足的熱水供應,在低于設定水溫時,要自動啟動電加熱,以保證24 h有熱水供應。上述兩項也耗費大量電能。

以上都造成太陽能熱水系統耗電多,與我們估計的用多少太陽能熱水系統就節約多少電的概念有差距。

2.2 住宅類太陽能熱水系統投入使用后利用率不高,造成很大浪費

由于一般太陽能集熱器使用壽命只有10～15年(10～15年后安裝新的太陽能熱水系統費用如何落實,許多住宅小區無明確規定,國家和地方政府也無該類明確規定),業主擔心以后沒有熱水使用,基本上在室內都安裝有采用其他能量源的熱水器,造成大部分業主都不使用太陽能熱水。

許多住宅小區前期入住率低,用水量少,前期分攤費用高(如海口地區太陽能熱水系統物業收取的費用大概在25～35元/t之間,是一般自來水的10倍!),漸漸的造成業主都不愿意使用,形成惡性循環,導致太陽能設備閑置不用,造成更大浪費。

我國南方許多地區夏季時間長(有些地區夏季長達7至8個月),早晚溫差小,晚上基本上不用熱水。而太陽能熱水系統一但長期不使用,由于屋頂管道、設備長時間處于高溫高壓狀況,老化非常快,設備很快就損壞,造成很大浪費。

綜上所述,太陽能熱水系統在住宅中的應用不像預想的那么美好,上述問題值得政府部門認真思考。有些地區為完成建筑節能指標,而在住宅建筑中最大化應用太陽能熱水系統,結果工程竣工后大部分被閑置-損壞-拆除,造成了很大的社會資源浪費。

3 幾點思考

3.1 政府部門在推廣應用太陽能熱水系統時應制定適合本地區利用太陽能熱水系統的方案

應充分調研,結合本地區地理、氣候條件,嚴格遵循物盡其用、不浪費的基本原則,在適當類別的建筑中推廣應用太陽能熱水系統。并應根據應用情況及時對存在問題加以分析,調整具體實施措施。我國南方有些地方不適合在住宅項目(特別是多層、高層住宅建筑)單一推廣使用太陽能熱水系統,容易產生更大浪費,反而更耗能。實踐證明,太陽能熱水系統就全國范圍來說(包括南方地區)比較適合在公共項目中使用,如工廠、單位集體宿舍、賓館、醫院病房、公共浴池等公共建筑,政府應將主要精力和資金補助放在此類建筑的強制推廣上。

3.2 政府部門在推廣太陽能利用過程中,不應強制單一推廣太陽能熱水系統

應制定多種靈活的方案及配套措施,以便企業根據需要自主選擇,避免造成浪費。以下是目前技術較先進的太陽能熱水系統組合方案,這些方案能夠應對許多地區獨特的地理、氣候條件,經濟上相對合理。

3.2.1 太陽能熱水系統與空氣能熱水系統相結合的熱水系統

1)屋面太陽能與集中空氣能相結合熱水系統

即在屋面設有太陽能與集中空氣能相結合的熱水系統。以太陽能熱水為主,設定工作水溫,當陰雨天、晚上、冬天單靠太陽能工作水溫不夠的時候,屋面空氣能熱水系統工作,保證熱水供應。

2)屋面太陽能與分散空氣能相結合熱水系統

即在屋面設有太陽能熱水系統,各樓層各用戶設有空氣能熱水系統。以屋面太陽能熱水為主,屋面熱水進入各樓層各用戶空氣能水箱(應該有過熱控制),設定工作水溫,當陰雨天、晚上、冬天單靠太陽能工作水溫不夠的時候,各樓層各用戶空氣能熱水系統工作,保證熱水供應。

3.2.2 太陽能光伏發電與空氣能熱水系統相結合的熱水系統

1)屋面太陽能光伏發電為主與集中空氣能相結合的熱水系統

即屋面太陽能光伏發電,用電池儲存,僅用于驅動屋面集中空氣能的熱泵。不并入電網,但有繼電器。當太陽能光伏電池電力不足時,通過繼電器轉換到電網配電,驅動熱泵。

2)并入電網的屋面太陽能光伏發電與空氣能相結合的熱水系統即屋面太陽能光伏發電,并入電網,不僅用于驅動熱泵,還用于照明、空調等等。空氣能熱水器可以選擇屋面集中型,也可以選擇各樓層各用戶分散型。

3)屋面太陽能光伏發電為主與分散空氣能相結合的熱水系統

即屋面太陽能光伏發電,用電池儲存,僅用于驅動各樓層各用戶空氣能的熱泵。同樣當太陽能光伏電池電力不足時,通過繼電器轉換到電網配電。缺點是需配置電池至各樓層各用戶的輸電線路,造價高,電有線路損耗。

3.2.3 用電網配電驅動的純空氣能熱水系統

即目前居民普遍使用的空氣能熱水系統,有屋面集中型,也有各樓層各用戶分散型。

4 結 語

太陽能熱水系統在我國南方部分地區住宅項目應用中遇到了一些問題,政府部門應當給予重視,深入調查研究,科學嚴謹地制定推廣措施,將我國節能減排的大政方針落實好,確保物盡其用,避免資源的浪費。

[1] 太陽能熱水系統,百度百科.

[2] 楊西偉,李宏軍.太陽能與建筑一體化發展現狀——部分省市太陽能熱利用技術與建筑結合推廣應用管理情況的調研[J].建設科技,2009(2):22-29.

[3] 空氣能熱水器,360百科.

[4] 韓廣田.空氣能熱水器的應用與擴展(上)[J].太陽能,2012(9):13-15.

Application Problems and Thinking in Solar Water Heating System in Residential Construction

HUANG Jiɑn
(Haikou City Construction Engineering Quality Safety Supervise Station,Haikou 570206,China)

This paper elaborated the existing problems which solar water heating system used for the residential construction in the southern parts,call on the use of solar energy hot water system should be combined with local actual and the project purposes,avoid the waste of social resources.

solar water heating system; apply; existing problem;think

2014-06-15.

黃 健(1970-),高級工程師.E-mail:398139321@qq.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.028