太陽能熱水系統在建筑給排水設計中的應用

康喆

（運城市建筑設計研究院，山西運城 044000）

0 引言

隨著科技的發展，太陽能熱水系統已經成為人們生活中重要的組成部分，該系統的有效應用不僅可以節約熱水成本，同時也可以降低能源消耗，實現環境保護延續能源利用發展的目標。除此之外，通過有效構建太陽能熱水系統并將其應用于建筑及排水設計當中，可以形成良好的能量聯動體系。讓太陽能熱水系統在建筑給排水當中通過水帶動熱量的傳輸，從而達到水能利用、熱量應用的目標，使整個系統的運行效率進一步優化，實現有效控制整個系統運行成本并保障建筑及排水效果的目的。

1 太陽能熱水系統對建筑給排水設計的重要性

太陽能熱水系統作為一種集中式供暖的方法，不僅可以應用于家庭當中，同時，也可以實現公共建筑供暖當中。而在建筑及排水設計過程中，需要對水流的輸送和排放管理進行相關設計，而太陽能熱水系統在整個過程中可以達到利用水為介質實現熱能傳輸的目的，不僅可以使水資源得到有效的循環利用，同時也可以讓水作為傳輸介質，實現熱能的傳輸以及應用，從而有效控制整個系統的運行成本。

其次，通過在建筑及排水設計過程中應用太陽能熱水系統，不僅能夠降低，相關能源資源的消耗，保障建筑運行的經濟效益。同時，也能夠使太陽能熱水系統與排水系統形成一個整體，有利于整個系統的管理，進一步減少相關資源的浪費，從而使集中式的能源消耗與太陽能熱水供應系統形成良好的運作循環，將太陽的熱量直接以水源當中的熱能形式傳送給整個建筑物當中的所有用戶，降低對電力、熱能使用，達到保護環境，合理使用綠色能源，促進建筑運行可持續發展的目標。

2 太陽能熱水系統的構造

太陽能熱水系統是指利用太陽光照所傳輸的熱能為加熱裝置，使太陽集熱器在陽光的照射下采集太陽的光能并轉化為熱能，通過自動控制系統將熱能傳輸至保溫水箱中進行存儲，從而實現水溫加熱的目標。該系統的有效應用不僅可以降低人們對電力、燃氣、燃油等能源的依賴，同時也能夠保障熱水箱當中水溫的穩定，提高能源清潔度，降低環境污染的概率，使其應用于生產用水和生活用水領域，成為當下最具經濟發展價值的能量轉換方式。

在一般情況下，太陽能熱水系統主要由水資源循環系統、控制系統、輔助能源系、儲熱系統等四大模塊組成，而在不同模塊當中又根據系統硬件的不同，分化為太陽能真空管集熱器、可連接水箱、調整支架以及換熱器。相應的硬件設備在整個系統當中發揮著不同的作用，主要通過無動力循環方式，使真空管內的水在遇到光照輻射后開始吸收光照中的熱能，從而讓水溫進一步上升。在管中溫度達到一定的標準后，將這些熱水傳輸到水箱當中進行保暖并通過外圍的集熱裝置加熱水箱中的水，從而實現太陽能熱水系統加熱水的目標。

2.1 集熱器

集熱器作為系統當中的集熱元件，其主要作用是通過收集光照光能并轉化為熱能，從而實現太陽輻射熱量的有效應用。使所需要加熱的目標物體升溫，讓其達到使用的標準。

目前，常見的集熱器主要是全玻璃的太陽能真空集熱管，根據結構分為外管和內管。內管外壁上涂有選擇性吸收涂層，作用是加強光照的吸收能力，促進熱能的轉化效率進一步提升，使太陽能熱水器桶在最短時間內實現水溫升高的目的。

2.2 保溫水箱

保溫水箱的作用是保障熱水溫度的恒定，作為儲存熱水的容器其主要應用目標是減少熱量輻射的發散，維持熱水的溫度。確保用戶使用熱水時能夠達到滿意的程度。主要工作原理是經過太陽能真空集熱管加熱后的水源輸送到保溫水箱當中，通過保溫水箱的溫度維持作用，避免相中的熱水溫度下降，保障客戶的使用體驗。

2.3 連接管路

整個熱水系統需要有不同模塊的連接管路進行連接，其作用是輸送水資。根據加熱模塊的不同，又可分為將熱水從集熱器輸送到保溫水箱以及將冷水從保溫水箱輸送到集熱器當中兩種模式，使其形成一個閉合的環路，促使整個系統當中的水能達到有效利用的目標，保障熱水的溫度。

為此，熱水管道必須做防凍保溫處理，避免外部自然天氣因素對管道產生影響，提升管道的質量，維持使用的恒定并延長使用壽命。

3 太陽能熱水系統的在建筑給排水設計中的應用優勢

由于太陽能熱水系統整體具有極高的性價比，且能夠實現水能熱能的可持續發展應用，所以，常被應用在于建筑的給排水設計當中。本文通過探究太陽能熱水系統在建筑及排水設計中的應用優勢，從而為下一階段該系統在建筑給排水建造過程中的問題總結以及排水設計應用優化提供相應的參考數據，保障優化的效果和質量。

3.1 降低建筑及排水設計與施工成本

由于太陽能熱水系統在運行過程中會使用到大量的連接管道，這與建筑及排水的建造施工時以及設計存在一定的聯系。通過引入太陽能熱水系統到建筑給排水系統當中，不僅能夠結合太陽能熱水系統的控制作用實現給排水功能拓展應用的目標，同時，還可以進一步減少相關資金的消耗，合理控制建筑給排水建設成本，提高建筑企業的經濟效益。

其次，太陽能熱水系統通過收集光能并轉化為熱能的溫度加熱方式加熱水源是一種非常高效率的經濟能源利用方法。不僅可以減少建筑給排水系統運行過程中電能的消耗，同時也可以達到保護環境，維持自然平衡的目的，為我國綠色能源的使用發展做出相應的貢獻。

3.2 降低外來環境對系統運行的干擾

由于太陽能熱水系統是一個整體，其高水平的控制有效性能夠推動給排水系統的智能控制和智能應用。而傳統的排水系統具有較強的局限性，不僅無法做到水源即時加熱，同時還會在加熱過程中浪費大量的熱能。致使被加熱且未用完的熱水白白散發熱量，造成資源的浪費。

其次，傳統給排水系統容易受到外界多種因素的影響，包括人為因素、自然因素、突發因素的出現都會使人們對水源的需求產生急劇的變化，從而導致無法滿足其需求與應用的情況，致使整個排水系統運行狀態呈現出一種較差的狀態。

而通過將太陽能熱水系統引入建筑給排水系統的設計當中并加以運用，可以從根本上解決上面的問題。確保在最短時間內能夠為用戶提供即時熱水，并且還能夠減少資源的消耗以及浪費，使水箱中的熱水溫度持續保持在穩定狀態。即使在低溫地區，也能夠立即享受熱水所帶來的好處，體現出太陽能熱水系統不受外界因素影響或外界因素影響較小的優勢。

3.3 可持續性發展狀態良好，環境污染非常低

由于太陽能熱水系統在運行過程中是以太陽能為熱能進行熱水的溫度加熱。所以，在整個過程中并沒有使用電力、熱能或者燃油等能源，從而在源頭上解決了能源使用過程中造成環境污染的問題，減少對自然環境的破壞以及污染物的排放。

由于太陽能資源清潔、環保且具有良好的穩定性，再加上整體獲取渠道非常的方便的原因，使得太陽能熱水系統在太陽能資源的支持下，成為一種清潔、高效、可利用性強、發展持續狀態良好的能源利用方式。不僅能夠降低污染物產生的可能性，同時也可以達到保護環境的目標。

4 建筑給排水系統的設計要點

建筑給排水系統作為建筑運行的水源輸送保障，能夠維持整個建筑內部的水資源輸送和應用。本文通過分析建筑給排水施工設計技術要點，找到給排水系統施工過程中的關鍵因素，從而保證太陽能熱水系統與給排水系統的構建合理性。

4.1 確保給排水施工材料的質量

給排水系統由不同的硬件設施以及硬件設備組成，整個系統當中每一部分的材料質量都關系到給排水系統運行的穩定性和運行的安全性。為確保施工安裝以及建設設計的質量，要以保障及排水施工材料質量為前提，委托采購人員在采購過程中嚴格控制報銷制度，選擇信譽良好的供應商并在采購過程中對不同批次的系統硬件進行隨機抽查檢驗，檢查這部分硬件設備是否達到安全施工以及運行管理的標準。

經過多人的檢驗和安裝測試，使材料在進場過后能夠有效應用于及排水系統的建設施工當中，避免材料二次污染，提高建設的質量，為下一階段及排水的有效應用和穩定運行奠定堅實的基礎。

4.2 給排水設備的安裝質量和安裝順序

在建筑給排水系統的施工過程中，必須要求相應的施工人員按照正確的步驟進行給排水設備的安裝。在安裝作業完成后，對不同的結構、不同的部分和不同的模塊進行質量驗證，在連接處等可能發生問題的地方進行多次質量測試，確保該部分在給排水系統的正常運行過程中，保證水資源傳輸的有效性。

其次，為提升給排水安裝質量，要在施工做以前核對硬件設備的信息、確保所有的硬件或零件均來自正規的生產廠商，符合國家質量標準并按照相應的說明書進行安裝作業。如發生損壞、缺件、腐蝕等情況要立即聯系后勤部進行材料的替換和補充，確保整個給排水系統構建的有效性，做到系統項目的按時交付，保障企業的建設進度和建設經濟效益。

4.3 給排水系統設計的合理性

給排水系統在整個建筑物的安裝設計過程中，需要確定不同的模塊、不同的結構并根據建筑物內部的溝槽進行管道的設計安裝以及測試。以排水道的安裝為例，設計師要滿足合理設計的需求并在安裝過程中強調施工人員確保伸縮直節之間的距離達到4m。其次，還要對排水主干管道及水平管道做通球測試，觀察其是否會發生擁堵的情況，要求所有管道必須達到100%的通球率，從而保障排水管道的排水效率。

5 太陽能熱水系統在建筑給排水設計中存在的問題

雖然太陽能熱水系統能夠有效節約能源，提升資源的使用效率，保障綠色能源的可持續性發展。但是，在建筑給排水系統的設計應用過程中仍然存在許多問題。本文簡要對這些問題進行分析并介紹其產生的原因，從而為下階段的太陽能熱水系統在建筑給排水系統設計中的應用優化提供重要的參考數據。

5.1 構建太陽能熱水系統的設備硬件質量較差

現階段市面上存在許多不同種類、不同品牌商以及不同質量的太陽能熱水硬件設備。而太陽能熱水系統的穩定性受設備硬件的質量所影響，高質量的設備硬件能夠保障太陽能熱水系統的運行穩定性，強化該系統在建筑及排水設計當中的應用。

但現實情況非常復雜，由于采購人員拿回扣或因價格因素等原因選擇價格較低、質量較差的太陽能熱水硬件設備和零件，導致太陽能熱水系統質量下降，影響其運行穩定性，從而間接影響該系統在建筑及排水設計中有效應用。其次，較差的太陽能熱水系統在保溫方面也無法起到長時間穩定維持的作用，致使經過太陽能加熱過后的熱水傳輸到保溫箱當中，溫度快速下降、熱能快速失散的情況出現。不僅會造成相應資源的浪費，同時，還會導致用戶在熱水系統的使用過程中整體的體驗感變差。

5.2 工作人員的設計合理性較低

由于太陽能熱水系統與建筑及排水系統是兩個較為獨立的系統，分別作用于建筑領域的不同方面。所以，要根據建筑及排水的目標進行有效融合，才能夠發揮其真正的效用，保障太陽能熱水系統的穩定運行。

然而，在建筑起排水設計過程中，很多設計工作人員生搬硬套的使用太陽能熱水系統并將其強行糅合在給排水系統設計過程當中，致使系統的兼容性大大下降，影響太陽能熱水系統在建筑給排水系統運行過程中的效能。

最直接的體現就是熱水傳輸過程中出現堵塞或傳輸不到位等情況，或者在傳輸過程中因傳輸距離較長，導致熱水溫度進一步下降，影響用戶的使用體驗。造成這種情況出現的主要原因是給排水系統設計工作人員不負責任、設計不用心，整體專業水平較低，導致所設計出來的建筑給排水系統無法達到太陽能熱水系統與高度兼容的目標，從而造成水管當中的熱水因水壓不足無法到達指定樓層，使熱水水管呈現出空轉的狀態。

6 太陽能熱水系統在建筑給排水設計的應用優化措施

為保證太陽能熱水系統在建筑給排水設計中的有效應用，需要結合對太陽能熱水系統內容的認知和理解，在了解太陽能熱水系統的應用優勢之后并在此基礎上針對性地提出應用優化措施。從而保障太陽能熱水系統在建筑及給排水系統設計中的應用效果，為下一階段該能源加熱方式的有效應用奠定堅實的基礎。

6.1 給排水系統的能源應用

傳統的排水系統在設計過程中會因為集中式能源的方式，只能對系統總體能源進行調配，無法實現各分支系統能源的調控，從而導致人們分支系統管理過程中的能量使用受到限制，表現出較差的使用體驗。

通過引入太陽能熱水系統，提高建筑排水系統設計有效性，可以針對建筑及排水系統運行過程中能量分配不均勻，分支能量使用受到限制等情況進行改善，并拓展出許多其他的應用功能。比如，在排水系統的運行過程中，利用太陽能加熱系統對排水系統的水源進行加熱或者是散熱，實現溫度調節的目的，確保在不同季度、不同溫度條件下實現溫度控制的目標。在氣溫較高的季節，利用太陽能加熱系統進行溫度散熱，可以降低建筑內部溫度，保障用戶的居住舒適性。其次，也可以在氣溫較高的季節，通過搜集光照熱能并加熱水源，提高建筑物內部溫度時，使建筑物內部居住人群的居住舒適度進一步強化，從而達到排水系統利用太陽能熱水系統實現各分支系統能源有效調配的目標，提高能源的使用效率，保障給排水系統運行的穩定性。

6.2 在循環系統當中的有效應用

眾所周知，太陽能熱水系統通過太陽能光能轉化為熱能的方式加熱水源，從而實現熱能的積累、應用以及傳輸。尤其在水循環系統當中，通過使用太陽能熱水系統加熱水源，結合傳輸管道水源傳輸的作用，實現熱能的有效分配和管理，促進水循環系統運行狀態進一步穩定，保障該系統的運行效率。

為實現這個目標，可以利用太陽能熱水系統加熱水源，收集太陽能資源。并將加熱后的水源傳遞到收集管當中，最終被運送到供暖水箱之內。結合水箱的保溫保暖效果對水源進行保溫或者加熱，滿足群眾的實際需要。然后在此基礎上加強水體與水箱之間在溫度領域內的關聯，促使溫度升高后的水源能夠提高水箱的溫度，用水管傳輸的方式實現水循環系統的有效運行，從而達到熱能傳輸的目的，使給排水運行過程中的各種能量的消耗進一步減少，提升系統的工作效率和質量。

6.3 系統節能目標的達成

在建筑給排水系統的設計、建設以及施工過程中，需要使用大量的能源。而對能源的限制不明顯，會導致能源以及施工資源的二次浪費，從而影響企業的經濟效益，壓縮施工成本。

通過應用節能設備，能夠實現能源節約的目標，促使整個給排水系統運行所消耗的資源進一步減少，使其達到穩定運行、高效運行的目標，為該領域的節能環保質量的體現做出重要的貢獻，推動太陽能熱水系統的有效應用，規避污染問題的發生，保障建筑給排水系統的運行質量。

而且，通過節能目標的確定、節能設備的引進、節能系統的構建等一系列流程的完善，促使太陽能熱水系統在下一階段的給排水系統能源節約中達到效能發揮的作用，進一步減少給排水系統運行消耗。

7 結語

綜上所述，太陽能熱水系統作為一種清潔能源利用的系統，整體具備綠色能源可持續發展的特性。通過將其引入建筑給排水系統的設計過程當中，不僅可以減少該系統對能源的消耗，同時，也可以實現環保性能提升，保障自然環境平衡的目標。使太陽熱水系統通過太陽能光照熱能的轉化、收集以及傳輸實現熱能的應用，保障建筑內部人群對熱水的使用需求，達到太陽能有效應用的目的。而本文通過介紹太陽能熱水系統在建筑及排水設計中的應用優化措施，結合給排水系統能源運用、循環系統有效應用和系統節能目標的達成等措施的規劃與設計，使給排水系統在太陽能熱水系統的加持下，進一步保證運行的質量和運行穩定性。