陽臺(tái)掛壁式太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中的運(yùn)用

摘要：通過南京市丁家莊保障房中設(shè)計(jì)、使用太陽能熱水系統(tǒng)的實(shí)際案例，對(duì)高層住宅項(xiàng)目太陽能熱水系統(tǒng)運(yùn)用中的存在問題、解決方案、注意事項(xiàng)進(jìn)行分析，有助于提高高層住宅項(xiàng)目太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和利用水平，保障太陽能熱水系統(tǒng)的質(zhì)量穩(wěn)定和使用安全。

關(guān)鍵詞：高層住宅;太陽能;熱水系統(tǒng);運(yùn)用實(shí)例

前言

國家為控制建筑能耗，在住宅建設(shè)中強(qiáng)制推行太陽能熱水系統(tǒng)已成為建筑領(lǐng)域節(jié)能減排的一個(gè)重要手段。近年來，太陽能熱水系統(tǒng)的運(yùn)用日趨廣泛，太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)及工藝也日趨成熟，“建筑一體化”設(shè)計(jì)理念日趨完善，但同時(shí)也暴露出來不少問題。本文意在結(jié)合南京市丁家莊保障房項(xiàng)目02地塊的7棟33層住宅樓近3000套住宅陽臺(tái)掛壁太陽能熱水系統(tǒng)運(yùn)用實(shí)例，對(duì)系統(tǒng)的選型和建筑一體化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和總結(jié)。

一、太陽能熱水系統(tǒng)運(yùn)用中當(dāng)前存在的主要問題

1、現(xiàn)行的配套法規(guī)還有待完善。

雖然太陽能熱水系統(tǒng)在民用建筑中推運(yùn)使用已成為各地政府的強(qiáng)制要求，但相應(yīng)的許可和技術(shù)性法規(guī)還處于相對(duì)滯后的狀態(tài)。以江蘇為例，集約用地原則下的住宅大都為高層建筑，而現(xiàn)行的《江蘇省建筑節(jié)能管理辦法》僅規(guī)定十二層以下住宅應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定統(tǒng)一設(shè)計(jì)、安裝太陽能熱水器，高層建筑適配太陽能熱水系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)范、設(shè)計(jì)和施工規(guī)范也同樣空白，導(dǎo)致目前質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門、建筑設(shè)計(jì)單位、建筑工程質(zhì)量監(jiān)督部門在高層住宅的太陽能熱水系統(tǒng)推行運(yùn)用和監(jiān)督驗(yàn)收工作中尚處于無據(jù)可依的摸索狀態(tài)。

丁家莊保障房項(xiàng)目02地塊的太陽能熱水系統(tǒng)是2011年的設(shè)計(jì)，為了解決相關(guān)規(guī)范缺失的問題，建設(shè)方在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上組織技術(shù)監(jiān)督、建筑安裝質(zhì)量監(jiān)督、生產(chǎn)廠家及建筑給排水設(shè)計(jì)方面的專家對(duì)太陽能熱水系統(tǒng)市場(chǎng)產(chǎn)品的可靠性、安裝及使用中的安全性進(jìn)行了充分研討和論證，最終采用了陽臺(tái)掛壁太陽能熱水系統(tǒng)方案。

2、外部環(huán)境條件不利的矛盾突出。

2.1太陽能熱水器集熱效果要求每個(gè)晴天日照時(shí)間不得少于4小時(shí)，但實(shí)際規(guī)劃設(shè)計(jì)中往往受區(qū)域內(nèi)南側(cè)相鄰建筑的影響，低樓層集熱器不同程度存在日照時(shí)間不足的問題，尤其冬季日照時(shí)間較短時(shí)更加突出。例如，根據(jù)日照分析，冬至日丁家莊保障房項(xiàng)目02地塊達(dá)不到4小時(shí)日照時(shí)間的戶數(shù)超過了30%。

2.2陽臺(tái)掛壁式太陽能集熱器是安裝附著在陽臺(tái)欄板外側(cè)的，故集熱器基本處于豎向垂直狀態(tài)，陽光入射角度非常不理想，集熱效果也會(huì)相對(duì)較差。

2.3遇雷電天氣，當(dāng)有側(cè)擊雷擊打在高層住宅外墻上時(shí)，高空中的陽臺(tái)掛壁太陽能熱水系統(tǒng)易成為接閃器，易造成系統(tǒng)破壞和各類傷害事故的發(fā)生。

2.4如有高空拋物或晾曬等不良行為發(fā)生，遇到冰雹及大風(fēng)等惡劣天氣，以及產(chǎn)品自身質(zhì)量、自然腐蝕等原因造成爆管、部件脫落，會(huì)衍生陽臺(tái)掛壁太陽能熱水系統(tǒng)使用過程中的墜物傷害事故。

3、陽臺(tái)掛壁太陽能熱水系統(tǒng)的自身缺陷非常明顯。

3.1在目前設(shè)計(jì)中，陽臺(tái)掛壁太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)水罐通常放置在相鄰集熱器較近的陽臺(tái)側(cè)壁墻上，儲(chǔ)水罐至用戶熱水出水端口的連通管較長，需穿過室內(nèi)廳（臥），熱損失較大，且存在結(jié)露現(xiàn)象，而穿廳（臥）管道的滲漏隱患依然是個(gè)問題。此外，系統(tǒng)端口出熱水前需要排放掉管路中的冷水，無法滿足用戶即時(shí)使用熱水的要求，而且每次排放量相對(duì)較大，也不符合水資源集約的社會(huì)要求。

3.2集熱器中吸熱板的鍍膜顏色、合金邊框?qū)ㄖ饬⒚娴目傮w設(shè)計(jì)效果會(huì)有較大影響，系統(tǒng)集熱器和儲(chǔ)水罐的連接管路穿墻鋪設(shè)以及管路的保溫處理，也會(huì)對(duì)建筑外立面的整潔度造成一定的破壞。

二、陽臺(tái)掛壁太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅項(xiàng)目上的運(yùn)用

1、首先要重視陽臺(tái)掛壁太陽能熱水系統(tǒng)的選型。

1.1受屋面面積以及長距離管道熱損限制的影響，為降低運(yùn)行能耗，提高系統(tǒng)可靠性，高層住宅應(yīng)該優(yōu)先采用分戶式、自然循環(huán)的陽臺(tái)掛壁式太陽能熱水系統(tǒng)，并將系統(tǒng)中的集熱器和儲(chǔ)水罐分開放置，儲(chǔ)水罐采用承壓運(yùn)行方式。

1.2集熱器采用平板式，不宜采用傳統(tǒng)的真空管，減少因爆管等原因產(chǎn)生的高空墜物安全隱患。平板集熱器應(yīng)選用銅質(zhì)流道和導(dǎo)熱管，吸熱板選擇性涂層可選用藍(lán)膜，鋁合金邊框整體設(shè)計(jì)加工，管路整板焊接，集熱器蓋板為布紋鋼化玻璃;平板集熱器的質(zhì)量控制關(guān)注點(diǎn)主要是吸熱板的涂層和吸熱體流道的板管焊接，直接關(guān)系到集熱效果以及使用年限。

1.3陽臺(tái)掛壁式太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)采用二次循環(huán)換熱，即集熱器與儲(chǔ)水罐的熱媒介質(zhì)封閉系統(tǒng)循環(huán)和熱媒介質(zhì)與儲(chǔ)水箱內(nèi)水體的熱交換循環(huán)。儲(chǔ)水罐宜選用夾套式搪瓷儲(chǔ)熱水箱，并優(yōu)選承壓方式運(yùn)行。夾套式搪瓷儲(chǔ)熱水箱的質(zhì)量控制關(guān)注點(diǎn)主要是內(nèi)膽漏水和腐蝕問題，會(huì)影響使用效果和使用安全。

1.4為滿足陰雨天氣以及日照不足工狀下的熱水供應(yīng)需求，陽臺(tái)掛壁式太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)配備電輔助加熱功能，并設(shè)計(jì)防干燒、防過熱以及漏電保護(hù)功能，防止系統(tǒng)損壞和人身傷害發(fā)生。

1.5高層住宅中日照時(shí)間常年不足的下部樓層不宜配置陽臺(tái)掛壁式太陽能熱水系統(tǒng)，丁家莊保障房項(xiàng)目02地塊高層住宅的一至四層就改為通過配置空氣源熱泵熱水系統(tǒng)來達(dá)到節(jié)能減耗的效果。

2、建筑“一體化”設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。

2.1規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)通過合理的確定、優(yōu)化建筑朝向和樓棟位置，最大限度地提高每棟建筑的太陽輻射強(qiáng)度，包括日照時(shí)間及相對(duì)應(yīng)的輻射面范圍。

2.2為防止金屬支架日久腐蝕及物體墜落的安全隱患，陽臺(tái)應(yīng)采用現(xiàn)澆欄板，并在欄板外側(cè)預(yù)留集熱器安裝平臺(tái)。平臺(tái)外挑尺寸應(yīng)滿足集熱器傾斜放置時(shí)傾斜角為15°左右，集電器邊框材料及顏色，平板防護(hù)玻璃色澤納入建筑外立面效果設(shè)計(jì)范疇中。

2.3為了方便設(shè)備安裝，陽臺(tái)側(cè)壁墻采用現(xiàn)澆薄墻，儲(chǔ)水罐懸掛點(diǎn)設(shè)置預(yù)埋鐵件，供電回路及供回水管路布設(shè)到位。為了便于檢修維護(hù)，閥門的質(zhì)量等級(jí)要高，陽臺(tái)地漏需滿足更換儲(chǔ)水罐進(jìn)出水閥時(shí)瞬時(shí)排空箱體的泄水排量要求。

2.4為了減小對(duì)外立面的影響，項(xiàng)目建設(shè)時(shí)應(yīng)統(tǒng)一設(shè)計(jì)、集中配置陽臺(tái)掛壁式太陽能熱水系統(tǒng)，靠近陽臺(tái)側(cè)壁墻位置的陽臺(tái)欄板以及儲(chǔ)水罐冷熱水管道路路徑所涉墻體，需預(yù)留過墻孔，儲(chǔ)水罐優(yōu)先選用臥式型號(hào)。室內(nèi)冷熱水管道可沿天棚陰角布置，室內(nèi)外均做保溫處理，保溫材料外表層宜選用硬質(zhì)防護(hù)。

2.5集熱器安裝的輔助金屬支架需就近接入接地環(huán)網(wǎng)，并在系統(tǒng)供電回路上加裝浪涌保護(hù)器，以消除不良天氣雷擊破壞的安全隱患。

結(jié)語

太陽能熱水系統(tǒng)在住宅項(xiàng)目上的推廣使用，是太陽能熱利用的發(fā)展方向，是綠色建筑技術(shù)的重要方面，需要全社會(huì)共同推動(dòng)太陽能熱利用主導(dǎo)的太陽能熱水技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展。但我們也要看到，目前技術(shù)條件下高層住宅中太陽能熱水系統(tǒng)的性價(jià)比還不明顯，部分樓層的電輔助加熱功能的耗電量雖然有了降低，但與用戶的心理預(yù)期相比還有很大差距。一方面，現(xiàn)階段政府在太陽能熱水系統(tǒng)推廣使用中還需要進(jìn)行多方面的扶持，例如丁家莊保障房項(xiàng)目02地塊的太陽能熱水系統(tǒng)，其設(shè)備系統(tǒng)及相應(yīng)的水電輔助系統(tǒng)都是項(xiàng)目建設(shè)時(shí)由政府出資集中統(tǒng)一配置后免費(fèi)提供給用戶使用的;另一方面，我們還要進(jìn)一步加大太陽能熱水技術(shù)的研發(fā)力度，不斷提高太陽能熱采集和利用效果，不斷提升太陽能熱水系統(tǒng)在住宅、尤其高層住宅中建筑一體化設(shè)計(jì)以及運(yùn)用的高效、穩(wěn)定、可靠、安全水平。