關于給排水設計中太陽能熱水系統應用的研究

【摘要】隨著太陽能熱水系統應用的深化，研究其在給排水設計中的應用凸顯出重要意義。本文首先介紹了不同太陽能熱水系統的優缺點，分析了太陽能與建筑一體化。在探討太陽能熱水系統在給排水設計中存在問題的同時，研究了其在給排水設計中的應用。

【關鍵詞】給排水設計；太陽能熱水系統；應用；研究

一、前言

作為一項實際應用效果良好的熱水系統，太陽熱水系統在近期得到了長足的發展和應用。研究其在給排水設計中的應用，能夠更好地提升其實踐效果，從而保證給排水設計的整體水平。

二、不同太陽能熱水系統的優缺點

1.集中集熱―集中儲熱輔熱系統

集中集熱―集中儲熱輔熱系統是指太陽能集熱器、儲水箱及輔助加熱部分全部集中設置，統一安裝集熱器，統一設置儲水箱及輔助加熱設備，然后將熱量再次分配至各用水終端的太陽能系統。系統優點有：（1）太陽能集熱系統、輔熱系統、供水系統高度集成化，集熱系統熱損失小；（2）系統集成化，便于維護和管理。系統存在的缺點有：（1）熱水儲水箱集中設置，水質容易受污染；（2）樓頂水箱體積大，結構荷載大；（3）隨著住宅樓層的增加，以及住戶和使用人數的相應增加，所需集熱器面積會越來越大，將會出現無法滿足系統設計對集熱器面積的設置要求的情況。

2.集中集熱―分戶儲熱輔熱系統

系統的優點主要有以下幾點：（1）集熱器集中統一設置，集熱循環管路較少，減少了對公共空間的占用；（2）不受樓層高低限制，并可以實現太陽能熱能資源共享；（3）熱水系統分戶供應，水費、輔助加熱電費計費容易；但是，分散供熱水系統也存在著很多的缺點，例如：（1）系統設計相對較為復雜，需著重考慮熱量分配不均及高層的壓力平衡問題；（2）管線繁多，占用公共管道井面積較大；（3）整個太陽能熱水系統不同部分產權歸屬不盡相同。在多層及高層小區里集熱器統一使用，為公有設備，而各終端設備為各戶私有，在設備的使用過程中，易造成責任混亂，設備的管理及問題處理易發生糾紛。

3.分戶集熱―分戶儲熱輔熱系統

分戶集熱―分戶儲熱輔熱系統就是太陽能集熱器、儲水箱及輔助加熱部分全部分戶設置。通常在每戶住宅南面陽臺欄板或臥室窗間墻處設置太陽能集熱器，在住戶陽臺或設備平臺處設置儲水箱，然后將熱水輸送到戶內各用水點。系統的優點有：（1）熱水系統分戶供應，水費、輔助加熱電費計費容易；（2）基本沒有豎向管線，不需要占用公共部位管井面積；（3）不受住宅有限屋頂面積制約，更適合高層住宅建筑；但是該系統也存在一些缺點，例如：（1）每戶太陽能集熱器的面積是固定的，太陽能資源不能平衡互補；（2）存在遮光問題，尤其是底層住戶。

三、太陽能與建筑一體化

1.太陽能熱水系統的設計必須納入民用建筑的工程設計。與建筑設計達到同步，它不是太陽能與建筑的簡單相加。在工程的前期，就應根據國家或地方的政策要求，并考慮建筑的使用功能和用水要求，進行統一規劃、合理布局、同步設計，并在后期實現同步施工、同步驗收、同步后期管理。

2.太陽能熱水系統要有技術可靠、經濟合理的工程技術方案。太陽能熱水系統與建筑的一體化工程，是一項近年來新發展和應用的技術，因此無論是生產廠家還是設計單位，都沒有太多的經驗可循，只有在方案設計的初期，根據工程的具體環境條件、熱水需求情況、建設單位的要求以及所選用設備的性能，制訂出最適合于該工程的方案。

3.通過各專業之間的相互配合，經過一體化設計和安裝的太陽能熱水系統，在技術經濟上達到節能可靠、經濟合理；在外觀上達到和諧統一。

四、太陽能熱水系統在給排水設計中存在的問題

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，許多住宅設計了定時循環泵裝置以循環管道水，保證24小時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小時有熱水供應。上述兩項也耗費大量電能。

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，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，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，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?？欤O備很快就損壞，造成很大浪費。

五、太陽能熱水系統在給排水設計中的應用

1.整體式非承壓自然循環式

太陽能熱水系統在給排水設計中的應用的方式之一就是整體式非承壓自然循環式。這種自然循環式可以滿足用戶的個性化需求，在建筑中安裝整體式非承壓自然循環式可以實現安裝與建筑的一體化，同時整體式非承壓自然循環式采用了水位和定溫相結合的循環方式，實現了太陽能系統的有效利用，在給排水過程中可以調節水的溫度，自動回水功能更是可以有效減少冷水的損失，將其與常規的能源相結合，保證太陽能系統在任何天氣情況下都可以應用到給排水工程中，這樣太陽能熱水系統便可以在任何氣候下有效使用。

2.承壓型分戶水箱

如果給排水工程的集熱系統為閉式，便可以采用承壓型分戶水箱，這類水箱可以將太陽能系統與給排水工程結合，并且可以根據需要安裝在指定地方。高層建筑很難將太陽能系統應用到給排水工程中，但承壓型分戶水箱就可以很好地解決屋面集熱器安裝面積不足的問題，實現了太陽能系統應用到高層建筑中。此外，將承壓型分戶水箱應用到給排水工程中可以減少系統的循環管路，在一定程度上提高了集熱效率，同時減少了管路的安裝資金。

3.集中式太陽能熱水系統

集中式太陽能熱水系統兼具了太陽能熱水系統與相對非集中式太陽能熱水系統的優點以及太陽能資源的高效利用，管理集中的特點，在給排水工程應用中主要適用于供水保障性要求不高的場所。在選擇集中式太陽能熱水系統的輔助加熱裝置時一般選用熱泵、電能等，這樣的輔助加熱裝置更有利于給排水工作的施行，同時可以節約一定程度的能量，做到節能減排。

在夏季給排水工作中可以直接依靠太陽能集熱器，不需要其他輔助加熱設備的配合，而其他季節時則可以先用太陽能對水進行預熱，如果太陽能集熱器無法達到指定溫度，則用熱泵、電能等進行補充。一旦太陽能系統出現問題需要檢修，輔助的加熱設備便可以替代太陽能集熱器對水進行加熱，保證給排水工作的順利進行。

六、結束語

通過對給排水設計中太陽能熱水系統應用的研究，我們可以發現，該項工作的開展有賴于對其多項優勢因素的掌控，有關人員應該從給排水設計的客觀實際出發，研究制定最為行之有效的太陽能熱水系統應用實施方案。

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