太陽熱水系統與建筑整合設計運用

趙琦慧

【摘要】隨著建筑行業中太陽熱水系統的應用不斷增加，進行建筑設計時，將太陽熱水系統和建筑進行有機的整合，通過綠色建筑理念的滲透促進建筑行業大發展，進行整合設計需要發揮太陽熱水系統的最大限度的功能，將建筑整合的思路加入太陽熱水系統的設計過程，向二者的整合有效途徑予以研究，最終推動建筑行業健康發展。本文就圍繞太陽熱式系統和建筑整合設計進行探討，希望能夠為提升綠色建筑水平具有參考價值。

【關鍵詞】太陽熱水系統;建筑整合;設計運用

當前，建筑設計從策劃定位，施工圖設計和安裝設計施工等各個環節進行了綠色理念的滲透，例如太陽能熱水系統的設計，要求符合住宅工程的設計要求前提下，將建筑給排水電氣等專業技術應用加以整合，綜合考慮建筑所在地區資源條件、居民的住宅類型以及建筑布局，考慮熱水用量、集熱器形式功能等，發揮技術優勢，充分體現出太陽能輔助能源的優勢，將太陽能熱水系統與建筑實現一體化整合設計。

1、太陽能熱水集熱器的技術與建筑結合

隨著現代社會的不斷發展，人們的生活水平不斷提高，對質量的需求也逐步增大，常規的能源使用逐漸帶來了一定的污染，造成了人類生活的嚴重問題。太陽能作為一種可再生清潔的資源，在利用上受到各國重視，充分發揮太陽能資源的優勢，將太陽能補充到能源運用過程中，是未來技術應用領域中普遍關注的話題。隨著太陽能熱水系統的不斷普及和推廣，當前將建筑和太陽能熱水器加以一體化設計，采用太陽能熱水器的安裝形式的優化方式，實現建筑綠色化設計與應用。

1.1在結構上妥善解決太陽能熱水系統的安裝問題，考慮到建筑物和太陽能集熱器要共同抵御外部環境的干擾，例如自然因素，雷電、地震、暴雨、冰雹等，要確保建筑物的承載和防水功能不受影響，同時要提升建筑物的承受災害的能力[1]。

1.2在外觀上，將太陽能集熱器安裝在陽臺外墻面墻體內等各個部位，要實現太陽能熱水器系統與建筑的有機結合，將建筑作為太陽能集熱器的載體，實現二者的統一和和諧。

1.3在系統運行上，應確保系統能夠安全穩定運行，同時易于維護和管理。

太陽能與輔助能源加熱系統應該進行合理匹配，逐漸實現系統的智能化和自動控制化。管線布置上要防止管線的接口通道等出現滲漏，尤其是熱水供應管路以及太陽能循環管路等。經過熱能耗的降低，實現熱水管路長度的有科學設計，選定的太陽能熱水系統應該確定集熱器的形式尺寸大小等，在安裝面積和安裝位置等方面，適應地區的氣候特點，將太陽能熱水系統各個組成部分在建筑中的位置加以科學合理的布設，滿足相關防水排水，通風、隔熱防潮等需求[2]。

2、太陽能熱水系統與建筑一體化設計思路

提倡清潔用能、循環用能的項目理念，某項目從結構設計之初，就考慮加入太陽能方案，提出了太陽能供熱理念，營銷價值點。從施工安裝和后續投入方面來看，實行太陽能集熱器的安裝，與屋頂建筑完美結合，屋頂太陽能集熱器的鋪設在施工安裝方面比較簡便，在建筑全生命周期之初不影響建筑的整體美觀。對于分戶水箱的安裝，結構設計中把太陽能熱水系統考慮其中，設計及施工、初期及預留管路鋪設方案選擇的管路均為市場中常規管線，對于系統的使用和維修以及后續室內環境改裝都提供了拓展空間。

2.1在坡屋頂上進行建筑的安裝設計，可以將太陽能集熱器嵌入在建筑物的天窗上，作為建筑物維護的一部分。這種方式能夠有專門的排水板系統和固定系統，實現單戶供熱，尤其是用于高檔小區、學校、賓館等，既可以實現集中供熱，又能滿足普通的熱水需求。在建筑物的剖面上實現太陽能熱水器建筑的構建，科學化合理化。坡屋頂的建筑安裝設計，將太陽能熱水器一般建安裝在建筑物的最高位置，其熱水器的角度可以按照不同的光柱角度進行自行調整，顏色也與周圍的環境協調。

疊檐式則進行電源的設計，將熱水器儲水箱子嵌入到建筑中，同時也能發揮建筑排水和承重的功能，屋面層次富于變化的建筑往往適用于這一形式。

天窗式則將太陽能集熱器放置在建筑物的屋面上。這種方式集水器被設計為熱水器完全嵌入屋頂進行完全鑲嵌[3]。

2.2平屋頂則實現遠程的控制，將集中供熱水系形式，通過配備的輔助設備，采用強制循環設計，實現分戶計量，插卡取消享受熱水的供應，同時造型獨特美觀，能夠點綴建筑物，展現出國際品質的綠色熱水健康生活。項目經過優化后，整體設計思路是采用壁掛的方法，將集熱器固定在建筑物的立面墻壁上，儲水箱則安裝在室內，可以進行熱水的壓力平衡，熱水更加充足，同時配備輔助能源系統，實現單家單戶的24小時熱水供應這種方式。高層建筑可以實現管路不走水，避免冬季凍管的問題。咸寧市則結構比較簡單靈活，具有流線型設計的優點，能夠對于花園、泳池、庭院等進行設置。這種太陽能熱水器采用光電板和納涼休閑于一體，尤其適用于建筑美學的整合，為城市建筑增添亮麗風景。瓢板式則使用輕鋼免焊飄板式結構固定集熱器，使得建筑物具有風格性的完美點綴，保證熱水實現恒溫供應。

采用強制循環設計，實現完整的遠程控制系統，并且采用分戶計量的方法，使得輔助能源能夠被配備。太陽能集熱水是太陽能熱水系統的重要組成部分，在建筑一體化設計中屬于核心領域，隨著工程具體要求和使用要求，太陽能集熱器一般設置在建筑物的外立面，例如外墻面、屋面，也有安裝在墻體內，安裝在墻體內的部分則屬于嵌入式，飄臺上和遮陽板上等能夠充分接受太陽光的位置，均可以進行嵌入。

結語：

按照現行的行業標準，平均日效率應該是在有太陽光輻射的一天內，太陽能集熱器獲得的熱量應大于等于45%。因此在進行建筑物外圍的任何部位進行太陽能集熱器的安裝時，只要其設計保證排列整齊，規則有序，則能發充分發揮出太陽能集熱器的使用功能，同時與建筑外部造型相契合。

參考文獻：

[1]郝夢琳，楊賓，高麗媛，等.槽式太陽能供熱光伏系統集熱器集熱性能的實驗研究[J].可再生能源，2019，37（4）：521-524.

[2]賈斌廣，劉芳，王達，等.擾流板太陽能空氣集熱器的流道優化[J].化工進展，2019，38（2）：819-825.

[3]曹穎.平板太陽能集熱器技術問題淺析[J].商品與質量，2018，（43）：128.