陽臺承壓式太陽能熱水系統在某住宅小區的應用

祁昌陽

【摘要】隨著我國經濟快速發展，人們的生活水平有了顯著提升，對建筑物的品質要求隨之不斷增長，為了滿足社會需求，建筑行業不斷深入改革創新?，F階段建筑物的功能、舒適度直接或間接受到給排水設計的影響，人們對舒適生活的需求及綠建設計規范的要求督促著我們在進行建筑給排水設計時更應注重綠色、節能、環保。本篇文章著重介紹了陽臺承壓式太陽能熱水系統在住宅小區中的應用，針對有限的平屋面面積和每戶需要布置太陽能制備熱水的矛盾，給出了適宜的解決措施。

【關鍵詞】關鍵詞：陽臺承壓式太陽能熱水系統；給排水設計；常見問題；解決措施

1、導言

隨著社會的不斷進步和現代化城市建設進程的加快，人們對生活品質的要求不斷增長，住宅作為人們主要的生活場所，其外觀、環境、性能、舒適度都直接影響著人們的生活質量。在建筑工程中，給排水設計作為重要環節，其完善度與質量好壞直接影響著建筑物的整體功能。隨著能源的不斷減少，各種節能措施在住宅中的應用層出不窮。給排水工程在住宅中的節能措施主要為利用太陽能制備生活熱水。

2、住宅設計中利用太陽能制備生活熱水遇到的問題

2.1太陽能擺放面積受限制的問題

隨著用地越來越緊張，開發商普遍傾向開發高層住宅。本案例為18層的二類高層住宅。開發商希望每戶都布置太陽能來制備熱水以提高品質、增加賣點，如果均布置屋面太陽能，屋面需布置72套整體式太陽能，本工程屋面約400平方，考慮屋面的檢修通道以及防止女兒墻、前后排太陽能的遮擋等，可布置太陽能的有效面積很少，不足以全部布置72戶住宅的太陽能。若住宅層數更多，住戶更多，在有限的平屋面上布置太陽能更顯得捉襟見肘。

2.2水井中太陽能管道過多的問題

本案例為一梯兩戶，共18層住宅，若太陽能全布置在屋面，考慮每戶一根上水管和一根下水管，則水井內僅太陽能管道將多達72根。敷設管道及住戶后期檢修均特別麻煩。

2.3太陽能管道過長，熱損失過大的問題

因本工程為高層住宅，屋面太陽能到一層住宅的高差50多米，加上連接太陽能水平管的長度、住宅戶內水平管的長度，使得從屋面太陽能到最不利住戶的熱水管道長達七八十米，造成熱損失過大，每次使用熱水前都要放空熱水管道內的冷水，即浪費水資源又浪費時間，給住戶使用帶來諸多不便。

2.4高差過大，入戶水壓過大的問題

屋面太陽能到一層住宅的高差50多米，《建筑給水排水設計規范》GB50015-2003規定：各分區最低衛生器具配水點處的靜水壓不宜大于0.45MPa；靜水壓大于0.35MPa的入戶管，宜設減壓或調壓設施。節能規范更有入口壓力不宜大于0.2MPa的規定。為了防止超壓，需在入戶-管上增加可調節減壓閥或加裝減壓孔板等減壓措施，占用空間，增加了造價。

3、住宅設計中利用太陽能制備生活熱水遇到的問題的解決對策

3.1進行合理分區，按分區布置太陽能

本工程為18層住宅，1-2層采用市政自來水直接供水；3-10層采用1區變頻調速泵增壓供水；11-18層采用2區變頻調速泵增壓供水；根據冷水的供水分區，結合屋面最大可布置太陽能的面積，本案例13-18層住宅太陽能布置在屋面，采用整體式太陽能，1-12層住宅太陽能布置在陽臺欄桿外，采用陽臺承壓式太陽能。既解決了每戶布置太陽能制備熱水的需求，又巧妙解決了上面提到的各種問題，具體做法如圖1：

3.2陽臺承壓式太陽能熱水系統的構成及工作原理

陽臺承壓式太陽能熱水系統由陽臺平板型集熱器、承壓式貯熱水箱、循環泵、膨脹罐、控制器及連接管路等幾大部分組成。陽臺平板型集熱器由高效率太陽能專用鋼化玻璃、高效率吸熱板芯、全紫銅集熱板芯及介質流道一體化焊接，工作壓力不大于0.6Mpa承壓貯熱水箱內膽采用食品級不銹鋼或搪瓷內膽，在原熱水器內膽里增加換熱盤管，換熱介質在盤管內流動進行換熱，內膽外保溫層采用高壓聚氨脂整體發泡制作而成，提高了承壓水箱的保溫效果；循環泵的作用是使介質在管路中不斷循環，使得太陽能集熱器收集的熱量傳遞到水箱中；膨脹罐起到平衡容量和壓力的作用，因為整個系統是閉式承壓系統，介質被加熱或冷卻時會出現體積和壓力的變化，膨脹罐起到了調節作用；控制器是系統的中樞神經，通過傳感器產生的電信號來控制整個系統啟停；當然，為了最不利環境下也能產生熱水、自動維護水箱上部水溫恒定，貯熱水箱內設置了電輔助加熱器。

工作原理：陽臺平板型集熱器吸收太陽能熱量，通過換熱介質將吸收的熱量傳遞給承壓熱水器內膽里的換熱盤管。換熱介質在盤管內流動，通過盤管把熱量傳遞給內膽里的冷水。如此的循環將承壓熱水器內的冷水轉換成熱水。

3.3陽臺承壓式太陽能熱水系統的優點

1）陽臺承壓式太陽能熱水器使得太陽能熱水器的布置更為靈活，高層建筑非頂層的住戶也可以使用太陽能熱水器.解決了集熱器全部設置在屋面，屋面布置不下的問題。太陽能集熱板整齊有序地安裝于陽臺欄桿外，使得熱水器和建筑融為一體，更加美觀大方。

2）采用防凍液介質間接換熱的強制循環方式，大大提高了太陽能熱水器的使用時間，冬季也能安全有效的制備熱水，避免了常規太陽能到冬季不能使用或凍管的情況；同時也能大大提高換熱效率，采用循環泵將系統中少量的介質強制循環，使得貯熱水箱能的冷水得到更多的熱量，因此在冬季比常規的玻璃管型太陽熱水器能提供更多的熱水，且安全可靠。

3）每層每戶獨立安裝，管道短，熱量損失少，且貯熱水箱安裝在室內，保溫效果好，熱損小。

4）因為有控制系統，所以溫度可控，若受雨天等環境影響水溫滿足不了使用要求，則電輔助加熱啟動，將水加熱到使用溫度，保證24小時熱水供應。

4、陽臺承壓式太陽能熱水系統安全及建筑一體化措施

由于陽臺式太陽能熱水系統的集熱器是安裝在陽臺欄桿外的，安裝方式不合理或者安裝時偷工減料都會導致集熱器固定不牢或者墜落，對于高層住宅來說會造成很大的安全隱患。故本工程考慮到陽臺式太陽能防墜落的措施，即在設計初期土建專業就在陽臺外設置一個外置擱置臺，太陽能集熱器固定在外置擱置臺上。使得太陽能集熱器與建筑一體化設計，既美觀又安全。本工程的具體做法如圖2：

結語：

本文重點分析了屋面整體式太陽能和陽臺承壓式太陽能熱水系統的優缺點，并結合工程實例，著重介紹了陽臺承壓式太陽能熱水系統在高層住宅中使用更可靠更安全。隨著建筑技術和材料技術的不斷發展，新型的節能、可靠的給排水系統設計成為必然趨勢，這將導致建筑給排水設計的難度提升，也督促著我們積極思考尋求解決問題的辦法，因此，作為給排水設計人員，必須不斷學習先進的給排水設計理念和技術，努力研究建筑給排水設計新方法，在實際工作中不斷嘗試與調整，爭取實現建筑給排水設計的持續進步和發展。