太陽能熱水體系商業(yè)居住區(qū)一體化應用

太陽能熱水體系商業(yè)居住區(qū)一體化應用

太陽能熱水系統(tǒng)的分析

太陽能熱水系統(tǒng)組成

太陽能集熱器

平板集熱器：由鍍膜吸熱板與銅管壓合一起組成。熱效率高，國外90%以上的用戶使用本產(chǎn)品。集熱器形狀結構可靈活設計，尺寸可與建筑材料的模數(shù)和建筑結構達到較好的相容性，是與建筑一體化的首選產(chǎn)品。平板式集熱器對安裝方向角度有較高的要求。全玻璃真空管集熱器：主要部件為真空吸熱管，我國使用的最為普遍，具有一定的抗凍能力，可在-15℃的環(huán)境中照常工作。真空管對安裝角度無特殊要求，但存在一定的安全隱患，有可能發(fā)生爆管現(xiàn)象，且系統(tǒng)不能承壓運行。熱管式集熱器：能抗-40℃低溫，而平板式、真空管式都無法抵抗如此低溫，適合高寒地區(qū)用戶選用，但造價高昂。

貯熱水箱

貯熱水箱是儲存熱水的容器。因為太陽能集熱器只能白天工作，而人們一般在晚上才使用熱水，須通過貯熱水箱把集熱器在白天產(chǎn)出的熱水貯存起來。

連接管道

將熱水從集熱器輸送到貯熱水箱，將冷水從貯熱水箱輸送到集熱器的通道，使整套系統(tǒng)形成一個閉合的環(huán)路。

支架

太陽能水箱及集熱器的支撐部件。支架設計應合理，應有足夠的強度和剛度，在一些日常風力較大的地區(qū)，尤其是沿海地區(qū)，在設計上應有足夠的抗風能力。

控制系統(tǒng)

系統(tǒng)采用全自動控制操作方式以保證太陽能集熱系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)和集中熱水供應系統(tǒng)之間要達到正常、穩(wěn)定、高效的工作，保證全天候的給用戶提供設定溫度的熱水。太陽能熱水系統(tǒng)與普通太陽能熱水器的區(qū)別就是控制中心。

按太陽能熱水系統(tǒng)與建筑相關特點的分類

按組合方式分類

一體式太陽能熱水器：常見的直接安裝在屋頂?shù)囊惑w機，由于產(chǎn)品成熟市場保有量大，所以，相對較便宜。分體式太陽能熱水系統(tǒng)：該系統(tǒng)將集熱器與水箱分開，通過強制循環(huán)將集熱器吸收到的熱量傳輸?shù)劫A熱水箱，從而獲得熱水的系統(tǒng)。由于它的集熱器與貯熱水箱是分開的，集熱器可以放在能曬到陽光的任何地方，并可通過合理的規(guī)劃設計與建筑融為一體，實現(xiàn)建筑一體化。而貯熱水箱也同樣可以放在任一位置。它們之間的循環(huán)一般采用強制循環(huán)方式，且配套相應的控制系統(tǒng)和輔助能源系統(tǒng)，可達到全天候24h供水，可多路供水。此種產(chǎn)品功能較多，價格相對較高。

按供熱水范圍分類

集中供熱水系統(tǒng)：采用集中的太陽能集熱器和集中的貯水箱供給一棟或多棟建筑物所需熱水的系統(tǒng)。一般集熱器集中布置在樓頂，貯熱水箱布置在樓頂或地下室，通過強制循環(huán)將貯熱水箱的水加熱。貯熱水箱到每家每戶之間有共用的供水管路。集熱器集中于屋頂或采光好的位置，與各戶實際日照條件無關。系統(tǒng)安裝簡潔、效率高，管線少、易安裝，熱水共用，利用率高。需要分攤輔助加熱費用及水費，因此，需要分戶計量收費，給系統(tǒng)管理、維護帶來困難。集中供熱水系統(tǒng)在居住類建筑的應用案例不多，主要是物業(yè)管理收費及維修問題較困難。集中-分散供熱水系統(tǒng)：采用集中的太陽能集熱器和分散的貯水箱供給一個單元或一幢建筑物所需熱水的系統(tǒng)。一般集熱器集中布置在樓頂，貯水水箱布置在樓頂或地下室，系統(tǒng)內(nèi)每家每戶配置一個承壓使用帶輔助電加熱的戶內(nèi)換熱水箱，通過強制循環(huán)將太陽能轉化成的熱量傳遞給每家每戶。分散供熱水系統(tǒng)：采用分散的太陽能集熱器和分散的貯熱水箱供給各個用戶所需熱水的小型系統(tǒng)，其優(yōu)點是無需熱水收費管理，產(chǎn)權明晰，維護方便。分散供熱水系統(tǒng)有：一體式系列、別墅分體式系列、陽臺分體式系列。前兩種由用戶自行選擇，廠家安裝，可能影響屋面防水，破壞小區(qū)整體形象，均不適宜中高層建筑。陽臺分體式系列可能出現(xiàn)前樓遮擋陽光時，高層的低層用戶則不適宜安裝；塔樓非朝陽面住戶不適宜安裝；用水點離陽臺較遠時需要排空較多管內(nèi)冷水。

太陽能集熱器與商業(yè)居住區(qū)的安裝結合形式

太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器可根據(jù)居住區(qū)建筑、環(huán)境的規(guī)劃及設計情況，安裝在屋頂、陽臺、墻面、女兒墻，或作為景觀獨立安裝等。商業(yè)居住區(qū)建筑多屬多層以上建筑，其中多層建筑屋頂面積一般能滿足太陽能集熱器面積需求，故安裝形式以屋頂安裝為主。高層建筑由于建筑面積大，相對屋頂面積過小，故不能滿足集熱需求，可利用東、南、西這3個建筑立面的陽臺、窗間墻、女兒墻等部位解決集熱面積不足的問題。

太陽能集熱器屋頂安裝

平鋪式：將集熱器直接固定在建筑的坡屋頂上，利用模塊化的集熱器通過合理設計，能很好地與屋面一體化。支架式：將集熱器固定在建筑平屋頂上設計安裝的固定支架上。鑲嵌式：將集熱器鑲嵌在建筑平屋頂?shù)念A留位置上，它既是一個集熱器，同時又仿佛屋頂上的瓦一樣，是建筑必不可少的，能與建筑完美結合，簡單美觀。當然，集熱器在平屋頂安裝時，如果直接布置在屋面上，將影響屋面的使用，建筑設計時可考慮將集熱器安裝在屋面上的架空鋼架上，如能在設計時將集熱器本身作為坡屋頂來考慮，則集熱器將不影響原樓面的利用，甚至可以起到美化和遮陽的作用。

太陽能集熱器陽臺安裝

將集熱器固定在建筑物陽臺上的固定件上，或直接將集熱器作為陽臺護欄進行設計。此方式不影響采光通風，但要求陽臺有一定寬度，有足夠的日照時間。樓距較小時謹慎選用。

太陽能集熱器墻面安裝

將集熱器固定在建筑窗間墻面上，適用沒有陽臺或陽臺寬度較窄的戶型以及屋頂集熱器面積不夠的情況。還可將集熱器設計成幕墻的形式。

太陽能集熱器女兒墻安裝

將集熱器固定在女兒墻上。

景觀獨立安裝

通過獨具匠心的景觀設計，如景亭、回廊等，營造居住區(qū)獨特氣質，獲取更多人的關注與認同感，提高居民對太陽能利用的認知及節(jié)能環(huán)保意識。

其他部位安裝

可將集熱器與建筑遮陽棚、雨篷結合設計，在集熱的同時起到遮陽與擋雨的作用；集熱器還可以安裝在南立面空調(diào)機位外側，起到遮擋空調(diào)機的作用。

太陽能熱水系統(tǒng)在商業(yè)居住區(qū)規(guī)劃設計中的一體化應用要求

太陽能熱水系統(tǒng)與商業(yè)居住區(qū)結合是一個系統(tǒng)工程，在商業(yè)居住區(qū)的概念設計階段即應作為營銷策劃的一個重點加以統(tǒng)籌把握，在其規(guī)劃設計之初就應將太陽能熱水系統(tǒng)包含的所有內(nèi)容，都作為建筑元素加以綜合，做到統(tǒng)一規(guī)劃、同步設計、同步施工、同步驗收、與建筑工程同時投入使用、同步后期管理，使其成為整個商業(yè)居住區(qū)的有機組成部分。設計院在進行設計規(guī)劃時應和太陽能熱水系統(tǒng)廠家、開發(fā)商在前期進行深入的溝通。這樣將有效避免后期出現(xiàn)廠家拿出的設計方案開發(fā)企業(yè)不能用，設計院設計出的方案，廠家在生產(chǎn)和安裝方面根本無法實現(xiàn)等尷尬現(xiàn)象。

一體化的基本要求

太陽能熱水系統(tǒng)與商業(yè)居住區(qū)建筑一體化，主要包括4個方面內(nèi)容：外觀上的一體化。在外觀上，實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)與商業(yè)居住區(qū)建筑完美結合，把太陽能的利用納入環(huán)境的總體設計，把建筑、技術和美學融為一體，太陽能設施成為居住區(qū)建筑的一部分相互間有機結合，根據(jù)居住建筑外形特點合理選擇和擺放太陽能集熱器，使太陽能集熱器成為居住區(qū)建筑的一部分，實現(xiàn)兩者在色彩、造型、質感上的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。管路布局的一體化。太陽能熱水系統(tǒng)的各種管道、電器、電纜應綜合安排，滿足安全、隱蔽、集中布置，便于使用與維修。太陽能熱水系統(tǒng)的冷熱水管要安裝到戶，管路布置做到合理化，合理布置太陽能熱水系統(tǒng)的循環(huán)管路以及冷熱水供應管路，盡量減小熱水管路的長度。建筑結構上的一體化。在建筑結構設計時應妥善解決太陽能集熱器的擺放和安裝問題，確保建筑物的承重、防水等不受影響，并且太陽能集熱器應具有抗強風、冰雹等能力。太陽能熱水系統(tǒng)管理的方便性。太陽能熱水系統(tǒng)的運行和管理，應可靠、穩(wěn)定、安全，易于檢修、維護，合理解決太陽能與輔助能源的匹配問題，實現(xiàn)太陽能系統(tǒng)的智能化全自動控制。應方便系統(tǒng)的后期管理，如方便物業(yè)的計費與收費，避免物業(yè)與業(yè)主之間的矛盾等。

規(guī)劃設計的要求

應綜合考慮當?shù)貧夂颉⒕暥取⑷照諚l件。并了解用戶對熱水使用需求和當?shù)剌o助能源的分布情況，綜合確定太陽能熱水系統(tǒng)的規(guī)模、形式，做到統(tǒng)一規(guī)劃、合理布局。確定合理的太陽能應用方案，選擇合適的太陽能設備廠家，降低一次性投資和運行成本，使得整個方案在商業(yè)化的意義下具有可操作性。應優(yōu)先考慮在建筑平屋面、坡屋面上安裝太陽能集熱器。當屋面條件受限制時，也可考慮在陽臺、南向外墻面等適宜的位置設置太陽能集熱器，建筑間距應滿足所在氣候區(qū)日照建筑間距的要求。安裝太陽能熱水系統(tǒng)的建筑單體或建筑群體，主要朝向盡量為南向，建筑體型和空間組合與太陽能熱水系統(tǒng)應緊密結合，以使太陽能集熱器上有更多的陽光照射。與景觀設計統(tǒng)籌考慮。景觀規(guī)劃設計時，景觀布置、廣告牌、綠化等的布置應避免對投射在集熱器上的陽光造成遮擋。

建筑設計的要求

應首先總體考慮太陽能集熱器的設置位置及對周圍環(huán)境的影響。建筑設計應合理確定太陽能熱水系統(tǒng)各組成部分在建筑中的位置，布置在建筑屋面、外墻面、陽臺或其他位置的太陽能集熱器與建筑共同構成圍護結構時，應與建筑整體有機結合，并與建筑周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，盡量避免集熱器的反射光對附近建筑物的光污染。應設計合理的建筑體型及空間組合。建筑的體型和空間組合應避免安裝太陽能集熱器部位受建筑自身及周圍設施的遮擋，并應滿足太陽能集熱器有不少于4h日照時數(shù)的要求。比如在建筑設計時為爭取更多的采光面積，平面往往凹凸不規(guī)則，容易造成建筑自身對陽光的遮擋，尤其對于L型、凵型的平面，要注意自身的遮擋。當在平屋面上安裝較大面積的太陽能集熱器時要考慮影響相鄰建筑的日照標準問題。應使建筑造型優(yōu)美有序。在保證建筑功能需求的前提下，應盡量安排好集熱器的位置。集熱器安裝在坡屋面時，坡屋面上集熱器擺放位置應綜合考慮立面比例；集熱器安裝在外墻面時，應調(diào)整集熱器與墻面的比例，并將集熱器與墻面外裝飾材料的色彩、分格有機結合，處理好集熱器與周圍墻面、外窗的分塊關系。應充分考慮使太陽能設施與建筑有機融合。如在陽臺上安裝時，陽臺的防護欄板可由太陽能集熱器構成，又如利用太陽能設施可完全取代或部分取代屋頂覆蓋層，以減少成本，提高效益。貯熱水箱和相關設備可放置在建筑樓梯間頂部的設備間中或坡屋頂?shù)膴A層中，貯熱水箱布置在室內(nèi)，減少連接管道熱損耗。采用各種手段使太陽能熱水器與建筑有機結合，減少太陽能熱水系統(tǒng)對城市景觀所造成的影響，相反使建筑造型別有一種科技成分，提升建筑品質。應考慮為太陽能熱水系統(tǒng)提供安全的安裝、檢修條件，對安裝太陽能集熱器的部位采取防護措施，應設置防止太陽能集熱器損壞后部件墜落傷人的安全防護設施。對安裝在墻面、陽臺或挑檐等部位的太陽能集熱器，可采取設置挑檐、入口處設雨篷或進行綠化種植等使人不易靠近的技術措施。構造要求：太陽能集熱器無論安裝在平屋面、坡屋面、陽臺、外墻面，均應與預埋件連接牢固，并采取防水構造措施；設置在外墻面的集熱器支架必要時在預埋件處增設鋼筋混凝土構造柱，支架和預埋件應滿足防腐要求。太陽能集熱器與貯熱水箱相連的管道需穿過屋面時，應在屋面預埋防水套管，并對其與屋面相接處進行防水密封處理。防水套管應在屋面防水層施工前埋設完畢。

結構設計的要求

建筑的主體結構或結構構件及連接件應能夠承受太陽能熱水系統(tǒng)產(chǎn)生的荷載和作用，并滿足安全性和耐久性要求。太陽能熱水系統(tǒng)結構設計應考慮重力荷載、風荷載和地震作用效應。太陽能熱水系統(tǒng)的結構設計應包含太陽能熱水系統(tǒng)安裝埋設預埋件或其他連接件。連接件與主體結構的錨固承載力設計值應大于連接件本身的承載力設計值。安裝在屋面、陽臺、墻體的太陽能集熱器與建筑主體結構宜采用預埋件連接，有條件時預埋件應在鋼筋混凝土主體結構施工時預埋，位置準確；當無條件采用預埋件連接時，應采用其他可靠的連接措施，并通過試驗確定其承載力。給水排水設計的要求太陽能熱水系統(tǒng)的管道應有組織布置，做到安全、隱蔽、易于檢修。豎向管線宜布置在豎向管道井中。坡屋面上集熱器冷熱水管應與給水管道同步設計，以管道最短、阻力最小為原則布設。

太陽能熱水系統(tǒng)在商業(yè)居住區(qū)規(guī)劃設計中一體化應用工程案例

某多層商業(yè)居住區(qū)，由于開發(fā)商的積極探索與實踐，在居住區(qū)概念設計階段即提出應用太陽能熱水系統(tǒng)并配套一系列的營銷策劃，在居住區(qū)規(guī)劃與建筑設計中，經(jīng)過與太陽能企業(yè)及建筑設計院的大力配合，有效地設計施工預留，合理配合，集熱器安裝在屋頂，與建筑物同步設計、同步安裝，管路系統(tǒng)與建筑物同步設計、同步安裝。實現(xiàn)了太陽能和建筑完美結合，實現(xiàn)了太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化。再配合媒體的積極宣傳，取得了良好銷售業(yè)績，在太陽能利用上取得了可喜成績。

系統(tǒng)介紹

采用“集中集熱-分戶貯水-分戶使用”的太陽能熱水系統(tǒng)，即在樓頂傾斜屋面上安裝一套太陽能集熱器，每戶設置安裝一個貯熱水箱，貯熱水箱集中放置于建筑樓頂?shù)钠轿蓓敽推挛菝嬷g的夾層內(nèi)，貯熱水箱具有不銹鋼盤管換熱器換熱功能和輔助加熱功能，太陽能集熱器與貯熱水箱內(nèi)安裝的不銹鋼盤管換熱器，通過管路連通，形成一個循環(huán)回路，通過換熱方式，將每戶貯熱水箱內(nèi)的水加熱；貯熱水箱的冷水上水由各戶的冷水管補入，貯熱水箱內(nèi)的輔助電加熱用電也由各戶分別接線，用戶直接使用自家的水和電，不需要物業(yè)另行收取太陽能水費和電費等。

系統(tǒng)特點

整棟建筑一套太陽能，可以實現(xiàn)太陽能熱能資源共享；太陽能集熱器可根據(jù)建筑結構靈活布局，可以實現(xiàn)與建筑相協(xié)調(diào)；各用戶使用自家水箱里的熱水和輔助能源，不存在收費問題；太陽能系統(tǒng)的造價成本低；太陽能只有一個系統(tǒng)，運行可靠；樓面太陽能可由物業(yè)負責維護管理。

建筑一體化設計

建筑屋頂為平屋頂，在平屋頂上采用覆蓋式鋼結構框架支撐