太陽能熱水系統與高層建筑有機結合

李婷

（包頭鐵道職業技術學院）

1 高層建筑中應用太陽能熱水系統概況

1.1 太陽能熱水系統在高層建筑的應用情況

近年來，節能與環保這兩大特征在民用高層建筑建設中尤為突出，故此，在高層建筑中大規模應用太陽能熱水系統，是可持續發展的必然趨勢。在太陽能技術人員和建筑人員的共同努力下，太陽能熱水器與建筑的結合取得了很大的進展。太陽能熱水系統作為高層建筑的有機組成部分，應在其結構功能、系統設計、與建筑的整合設計、進行常規能源匹配、系統的安裝調試等方面進行研究和探索，積累了實踐經驗，為實現太陽能熱水器與建筑相結合而提供技術基礎。

太陽能熱水系統與高層建筑的完美融合，應與規劃、結構、給排水、電氣等專業的策劃、設計、施工、驗收、交付使用等同步進行，充分做到安全、美觀、實用。為合理選擇和設計建筑中的太陽能熱水系統和產品：①要考慮到建筑的布局、形狀、朝向、用水及光照；②要綜合考慮到經濟、運行管理等因素。

1.2 高層建筑應用太陽能熱水系統所存在的問題

隨著太陽能熱水系統在高層建筑中的普及率不斷升高，太陽能熱水器在建筑建成后才安裝的這一特點所帶來的問題和矛盾也越來越明顯。例如建筑物外觀和城市景觀被影響，房屋的使用功能被破壞，再加上無序不規范的安裝增加了安全隱患。此外，最大的是缺點人均太陽能利用率低，因為大部分高層小區容積率偏高，樓間距都偏小，對于分散的太陽能熱水系統，只有極少數的樓層才能滿足冬至日日照4h的使用要求。目前，僅僅是建筑頂層住戶安裝使用了太陽能熱水器。所以，太陽能熱水系統與建筑結合遇到的最大難題，就是提高每棟住宅的太陽能利用率，讓每一個住戶都能享受并充分利用免費的太陽能資源。

但是從實際工程的運行來看，這一難題的解決存在以下困難：

（1）目前，太陽能熱水系統在高層建筑中的運用較少，相關的設計方案也有待進一步研究，所以，太陽能熱水系統在新型住宅小區中使用比較受限，很難規模化應用。

（2）熱水供應優化方面的研究以及輔助加熱熱源、加熱方案比較等類的研究較少，太陽能熱源技術設備及配套技術方面的研究較多。

（3）太陽能和建筑有機結合較為困難，屋面集熱面積的不足。運行維護的安全便捷性一般，建筑平面布置較難。

2 高層建筑中應用太陽能熱水系統的主要內容

2.1 太陽能熱水系統與高層建筑有機結合的基本含義

節能與環保，已經是一個全球性的重要命題，也必然的成為世界各國建筑業的兩大目標，太陽能與建筑結合已成為人與自然和諧相處的必然趨勢。隨著太陽能熱水系統的普及，全球太陽能界和建筑界都在力求太陽能與建筑的有機結合。

如何進行太陽能熱水系統與建筑的結合呢？

外觀上，太陽能集熱器在屋頂或立面墻上的擺放都應合理，要使太陽能集熱器融入建筑當中，實現與建筑的有機協調與統一。

結構上，太陽能集熱器的安裝不可以影響到所在建筑物的承重、防水等基本功能，且要具備抵御強風、暴雪、冰雹等惡劣氣候條件的能力。

管路布局上，應盡量減小熱水管路的長度。合理布置循環管路和供水管路。在建筑物的設計當中，都應提前留出所有管路的通口。

系統運行上，要求可靠、穩定、安全、便于安裝維護和檢修。盡可能地實現自動化控制，合理解決太陽能與輔助能源之間的匹配問題。

2.2 太陽能熱水系統與高層建筑有機結合的設計原則

因涉及到開發商、物業及住戶等多方的利益關系，為優化解決系統設計方案，太陽能熱水系統與高層建筑的有機結合應堅持一下基本原則：

經濟性：從最終使用者的角度出發考慮，在不影響高品質供熱水的前提條件下，太陽能熱水系統的初期投資應可能降低，其使用及維護成本需低于其他常規能源。

節能性：從開發商的角度出發考慮，太陽能集熱器應可能少的占用建筑物的有效使用面積，以達到開發商利益的最大化。

方便維護管理性：從物業的利益角度考慮，太陽能熱水系統應具有較高的使用壽命、較低的故障率，且便于維護、管理、取費、計量工作的進行，以滿足物業公司在管理上盡可能便捷的要求。

3 不同類型的太陽能熱水系統與高層建筑的有機結合

3.1 集中式太陽能熱水系統

賓館、學校、醫院及宿舍等民用高層建筑一般比較適合安裝集中式太陽能熱水系統。太陽能熱水系統會根據具體需要集中安裝在屋面（平面、坡面、立面墻）上，并配有集中的大型容積儲水箱，用戶終端可加裝計量裝置。集中式太陽能熱水系統可以節省總體的管道安裝，且控制統一、設備安裝集中，更有利于熱水在供熱管道內的循環，可在最大程度上節約成本。

3.2 分體式太陽能熱水系統

陽臺壁掛系統是高層建筑中使用的典型分體式太陽能熱水系統。它的集熱器與儲水箱是分開放置的，集熱器安裝在陽臺上，儲水箱安裝在室內。工質將集熱器吸收太陽光而得到的熱量轉變為水的熱量，并自然循環或借助強制循環將熱水輸送到儲水箱。分體式太陽能熱水系統形式快捷方便，特別適用于樓頂面積比較少的高層，成本相對集中式太陽能熱水系統較高。但由于其不受樓頂面積限制，管理方便，集熱器安裝在陽臺上，且一次性投資，免維護費用，所以，此種型式的太陽能熱水系統，太陽集熱器可作為建筑的一個構件，實現與建筑的完美有機結合。

[1]王旭.濟南市高層住宅太陽能熱水系統設計研究[D].山東建筑大學，2011.

[2]杜曉輝.高層住宅太陽能熱水系統一體化設計研究[D].天津大學，2010.

[3]張貝.太陽能熱水系統與居住建筑陽臺整合設計研究[D].山東建筑大學，2014.