太阳能热水系统与高层建筑有机结合

李婷

（包头铁道职业技术学院）

1 高层建筑中应用太阳能热水系统概况

1.1 太阳能热水系统在高层建筑的应用情况

近年来，节能与环保这两大特征在民用高层建筑建设中尤为突出，故此，在高层建筑中大规模应用太阳能热水系统，是可持续发展的必然趋势。在太阳能技术人员和建筑人员的共同努力下，太阳能热水器与建筑的结合取得了很大的进展。太阳能热水系统作为高层建筑的有机组成部分，应在其结构功能、系统设计、与建筑的整合设计、进行常规能源匹配、系统的安装调试等方面进行研究和探索，积累了实践经验，为实现太阳能热水器与建筑相结合而提供技术基础。

太阳能热水系统与高层建筑的完美融合，应与规划、结构、给排水、电气等专业的策划、设计、施工、验收、交付使用等同步进行，充分做到安全、美观、实用。为合理选择和设计建筑中的太阳能热水系统和产品：①要考虑到建筑的布局、形状、朝向、用水及光照；②要综合考虑到经济、运行管理等因素。

1.2 高层建筑应用太阳能热水系统所存在的问题

随着太阳能热水系统在高层建筑中的普及率不断升高，太阳能热水器在建筑建成后才安装的这一特点所带来的问题和矛盾也越来越明显。例如建筑物外观和城市景观被影响，房屋的使用功能被破坏，再加上无序不规范的安装增加了安全隐患。此外，最大的是缺点人均太阳能利用率低，因为大部分高层小区容积率偏高，楼间距都偏小，对于分散的太阳能热水系统，只有极少数的楼层才能满足冬至日日照4h的使用要求。目前，仅仅是建筑顶层住户安装使用了太阳能热水器。所以，太阳能热水系统与建筑结合遇到的最大难题，就是提高每栋住宅的太阳能利用率，让每一个住户都能享受并充分利用免费的太阳能资源。

但是从实际工程的运行来看，这一难题的解决存在以下困难：

（1）目前，太阳能热水系统在高层建筑中的运用较少，相关的设计方案也有待进一步研究，所以，太阳能热水系统在新型住宅小区中使用比较受限，很难规模化应用。

（2）热水供应优化方面的研究以及辅助加热热源、加热方案比较等类的研究较少，太阳能热源技术设备及配套技术方面的研究较多。

（3）太阳能和建筑有机结合较为困难，屋面集热面积的不足。运行维护的安全便捷性一般，建筑平面布置较难。

2 高层建筑中应用太阳能热水系统的主要内容

2.1 太阳能热水系统与高层建筑有机结合的基本含义

节能与环保，已经是一个全球性的重要命题，也必然的成为世界各国建筑业的两大目标，太阳能与建筑结合已成为人与自然和谐相处的必然趋势。随着太阳能热水系统的普及，全球太阳能界和建筑界都在力求太阳能与建筑的有机结合。

如何进行太阳能热水系统与建筑的结合呢？

外观上，太阳能集热器在屋顶或立面墙上的摆放都应合理，要使太阳能集热器融入建筑当中，实现与建筑的有机协调与统一。

结构上，太阳能集热器的安装不可以影响到所在建筑物的承重、防水等基本功能，且要具备抵御强风、暴雪、冰雹等恶劣气候条件的能力。

管路布局上，应尽量减小热水管路的长度。合理布置循环管路和供水管路。在建筑物的设计当中，都应提前留出所有管路的通口。

系统运行上，要求可靠、稳定、安全、便于安装维护和检修。尽可能地实现自动化控制，合理解决太阳能与辅助能源之间的匹配问题。

2.2 太阳能热水系统与高层建筑有机结合的设计原则

因涉及到开发商、物业及住户等多方的利益关系，为优化解决系统设计方案，太阳能热水系统与高层建筑的有机结合应坚持一下基本原则：

经济性：从最终使用者的角度出发考虑，在不影响高品质供热水的前提条件下，太阳能热水系统的初期投资应可能降低，其使用及维护成本需低于其他常规能源。

节能性：从开发商的角度出发考虑，太阳能集热器应可能少的占用建筑物的有效使用面积，以达到开发商利益的最大化。

方便维护管理性：从物业的利益角度考虑，太阳能热水系统应具有较高的使用寿命、较低的故障率，且便于维护、管理、取费、计量工作的进行，以满足物业公司在管理上尽可能便捷的要求。

3 不同类型的太阳能热水系统与高层建筑的有机结合

3.1 集中式太阳能热水系统

宾馆、学校、医院及宿舍等民用高层建筑一般比较适合安装集中式太阳能热水系统。太阳能热水系统会根据具体需要集中安装在屋面（平面、坡面、立面墙）上，并配有集中的大型容积储水箱，用户终端可加装计量装置。集中式太阳能热水系统可以节省总体的管道安装，且控制统一、设备安装集中，更有利于热水在供热管道内的循环，可在最大程度上节约成本。

3.2 分体式太阳能热水系统

阳台壁挂系统是高层建筑中使用的典型分体式太阳能热水系统。它的集热器与储水箱是分开放置的，集热器安装在阳台上，储水箱安装在室内。工质将集热器吸收太阳光而得到的热量转变为水的热量，并自然循环或借助强制循环将热水输送到储水箱。分体式太阳能热水系统形式快捷方便，特别适用于楼顶面积比较少的高层，成本相对集中式太阳能热水系统较高。但由于其不受楼顶面积限制，管理方便，集热器安装在阳台上，且一次性投资，免维护费用，所以，此种型式的太阳能热水系统，太阳集热器可作为建筑的一个构件，实现与建筑的完美有机结合。

[1]王旭.济南市高层住宅太阳能热水系统设计研究[D].山东建筑大学，2011.

[2]杜晓辉.高层住宅太阳能热水系统一体化设计研究[D].天津大学，2010.

[3]张贝.太阳能热水系统与居住建筑阳台整合设计研究[D].山东建筑大学，2014.