太阳能热水系统的设计原则

摘要：当今社会，太阳能热水系统有着巨大的经济效益和社会效益，充分有利于生态平衡，一方面可以节约能源，另一方面可以减少对常规能源的耗费、对环境的污染。因此，本文介绍了太阳能热水系统设计的一般要求并且系统地分析了太阳能热水系统中各个部件的设计原则，从而使太阳能热水系统在建筑中能够合理地运用。

关键词：热水系统；太阳能；设计

1 太阳能热水系统设计的一般要求

太阳能热水系统设计要求，应纳入建筑的工程设计，进行统一规划统一设计，并且应符合国家的有关标准。首先，太阳能热水系统内置加热系统，应保证安全可靠，须带有保证安全使用的装置，并根据使用地域的不同，采取防冻、防过热、防结霜、防雷、抗风、抗雹、抗震等一系列技术措施；第二，太阳能热水系统在选择系统型式和安装位置时，需要根据建筑物的使用功能、使用者的用水或供热要求、空间地理位置、冷暖气候条件及安装条件等综合性因素，并进一步与该建筑物整体及其周围的环境相互协调呼应；第三，如果是直接构成简直围护结构的集热器或者是安装在建筑物上的太阳能集热器，应设置防止太阳能集热器损坏后的部件坠落伤人的安全保障措施，并应设置有防止热水渗透的安全保障措施；第四，对于建筑物上安装的太阳能热水系统，不可以影响到相邻建筑物的日照标准；第五，太阳能热水系统中的集热器、贮水箱、支架等主要部件，应具有不少于10年的正常使用寿命，其热性能应满足国家相关的太阳能产品现行设计要求和设计标准；第六，对于建筑单体或群体上安装的太阳能热水系统，则应满足不少于4h/日的日照时数要求，太阳能热水系统的主要朝向应为南向；最后，太阳能热水系统应在便于安装、使用、保养和维护的基础上，尽量满足安全、实用、可靠、美观等四项原则。

2 太阳能热水系统各部件的设计原则

2.1 贮水箱设置的设计原则

（1）太阳能热水系统的贮水箱，因系统型式的不同，如因分户贮水、集中贮水的不同而有不同的容积大小。分户贮水箱容积一般较小，可以为其设计单独的设备间，也可将其安置在半地下室、室内、阳台、阁楼间或技术夹层等设备空间内。集中贮水箱的容积一般较大，在室内安装此类贮水箱时，应考虑在设计中设置运输通道，可以将水箱整体进入安装地点。对于大型贮水箱，其设计位置应保证安全运转且便于操作、检修，可专门设计的设备间，也可设置在、顶层的设备间、或技术夹层中的设备间。

（2）设计时要充分考虑贮水箱所在位置的载荷要求。

（3）应具有良好的排水防水措施。

（4）贮水箱应尽量靠近太阳集热器设置以减少其连接管道中的熱损耗。

（5）应将辅助热源设置在靠近贮水箱的位置，或者与贮水箱共同放置在设备间内，并且应便于操作及维护，。

（6）贮水箱周围及其上方空间内，应提前预留有符合相关规范要求的安装、检修空间，一般情况下此预留空间应不小于600mm。

2.2 太阳集热器布置原则

（1）集热器在安装时要能够最大限度地获得太阳照射。集热器在安装时需要有一个倾斜的角度，其最佳倾斜角度一般为当地纬度±10°。集热器安装在坡屋顶时，屋面的坡度应在建筑设计阶段就考虑集热器的最佳倾斜角，使得集热器安装后可贴敷在屋面上，与屋面成为一体。

（2）应在太阳能集热器附近设相应的给水点及排水设施。

（3）集热器安装要满足安全坚固的要求。集热器与建筑要有可靠的连接。

（4）太阳集热器的面积应根据热水量、建筑允许安装面积、供水水温、当地的气象条件等综合因素确定。

（5）集热器在平、斜屋面安装时宜排列整齐，且在前后两排集热器之间应留有足够间距，并满足每天4小时的日照要求。屋顶楼梯出入口宜作为安装维修的出入口，屋面为上层屋面。

2.3 管道、管线设置和选型原则

（1）太阳能热水系统电器控制线路应作相应地处理。

（2）管道、管线应做到隐蔽、安全且易于检修，应合理有序安排管道走向。竖向管线应布置在竖向管道中，且管线应在预埋套管中穿过围护结构。做到既不能影响到建筑功能及外观，又有组织布置。

（3）采用的管材和管件，其管道的工作温度和工作压力都应符合现行产品标准的要求，应小于产品标准标定的允许工作温度和压力。

2.4 与太阳能热水系统相关建筑设备的综合设计原则

太阳能热水系统不但需要有辅助热源，而且需要备有相关的设施，以此来保证使用者在使用时可以根据实际需要来方便地获取热水。如贮水箱水位观察仪器、水温调节自动控制器、水温显示表、计量装置、以及一系列泵、阀门等相关设备。所以，为确保相关的辅助设备可以安全使用的同时还可以且便于操作及维护管理，则需建筑设计人员妥善安排其空间位置。

对于系统的整体设计，应本着管路简单、方便维护的原则进行布置；集热器的选用，应全面考虑到抗热冲击能力、抗冻性能、承压能力等因素。如平板型集热器不宜在寒冷地区使用，则热管真空管集热器可优先采用为寒冷地区的大型热水系统；全玻璃真空管集热器，可优先用于寒冷地区的小面积热水系统；此外，气候特征、用户特征、运行效率、工程造价等综合因素，也是热水系统的选择时应全面考虑的必要因素，如建筑物正向朝南，南向坡屋面面积有限，由于自然循环式系统的贮水箱必须置于集热器的上方，不利于在坡屋面设置储水箱，而强制循环系统就能避免这样的问题，故选用强制循环系统；寒冷地区应采用可靠的防冻方式，采取在太阳能集热系统中充注防冻液以作为传热工质的防冻液系统。集热系统管路和设备不应使用自动排气阀，宜采用手动排气装置。

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作者简介：李婷（1987），女，汉族，内蒙古包头人，本科，助教。