太阳能热水系统在建筑给排水设计中的应用

康喆

（运城市建筑设计研究院，山西运城 044000）

0 引言

随着科技的发展，太阳能热水系统已经成为人们生活中重要的组成部分，该系统的有效应用不仅可以节约热水成本，同时也可以降低能源消耗，实现环境保护延续能源利用发展的目标。除此之外，通过有效构建太阳能热水系统并将其应用于建筑及排水设计当中，可以形成良好的能量联动体系。让太阳能热水系统在建筑给排水当中通过水带动热量的传输，从而达到水能利用、热量应用的目标，使整个系统的运行效率进一步优化，实现有效控制整个系统运行成本并保障建筑及排水效果的目的。

1 太阳能热水系统对建筑给排水设计的重要性

太阳能热水系统作为一种集中式供暖的方法，不仅可以应用于家庭当中，同时，也可以实现公共建筑供暖当中。而在建筑及排水设计过程中，需要对水流的输送和排放管理进行相关设计，而太阳能热水系统在整个过程中可以达到利用水为介质实现热能传输的目的，不仅可以使水资源得到有效的循环利用，同时也可以让水作为传输介质，实现热能的传输以及应用，从而有效控制整个系统的运行成本。

其次，通过在建筑及排水设计过程中应用太阳能热水系统，不仅能够降低，相关能源资源的消耗，保障建筑运行的经济效益。同时，也能够使太阳能热水系统与排水系统形成一个整体，有利于整个系统的管理，进一步减少相关资源的浪费，从而使集中式的能源消耗与太阳能热水供应系统形成良好的运作循环，将太阳的热量直接以水源当中的热能形式传送给整个建筑物当中的所有用户，降低对电力、热能使用，达到保护环境，合理使用绿色能源，促进建筑运行可持续发展的目标。

2 太阳能热水系统的构造

太阳能热水系统是指利用太阳光照所传输的热能为加热装置，使太阳集热器在阳光的照射下采集太阳的光能并转化为热能，通过自动控制系统将热能传输至保温水箱中进行存储，从而实现水温加热的目标。该系统的有效应用不仅可以降低人们对电力、燃气、燃油等能源的依赖，同时也能够保障热水箱当中水温的稳定，提高能源清洁度，降低环境污染的概率，使其应用于生产用水和生活用水领域，成为当下最具经济发展价值的能量转换方式。

在一般情况下，太阳能热水系统主要由水资源循环系统、控制系统、辅助能源系、储热系统等四大模块组成，而在不同模块当中又根据系统硬件的不同，分化为太阳能真空管集热器、可连接水箱、调整支架以及换热器。相应的硬件设备在整个系统当中发挥着不同的作用，主要通过无动力循环方式，使真空管内的水在遇到光照辐射后开始吸收光照中的热能，从而让水温进一步上升。在管中温度达到一定的标准后，将这些热水传输到水箱当中进行保暖并通过外围的集热装置加热水箱中的水，从而实现太阳能热水系统加热水的目标。

2.1 集热器

集热器作为系统当中的集热元件，其主要作用是通过收集光照光能并转化为热能，从而实现太阳辐射热量的有效应用。使所需要加热的目标物体升温，让其达到使用的标准。

目前，常见的集热器主要是全玻璃的太阳能真空集热管，根据结构分为外管和内管。内管外壁上涂有选择性吸收涂层，作用是加强光照的吸收能力，促进热能的转化效率进一步提升，使太阳能热水器桶在最短时间内实现水温升高的目的。

2.2 保温水箱

保温水箱的作用是保障热水温度的恒定，作为储存热水的容器其主要应用目标是减少热量辐射的发散，维持热水的温度。确保用户使用热水时能够达到满意的程度。主要工作原理是经过太阳能真空集热管加热后的水源输送到保温水箱当中，通过保温水箱的温度维持作用，避免相中的热水温度下降，保障客户的使用体验。

2.3 连接管路

整个热水系统需要有不同模块的连接管路进行连接，其作用是输送水资。根据加热模块的不同，又可分为将热水从集热器输送到保温水箱以及将冷水从保温水箱输送到集热器当中两种模式，使其形成一个闭合的环路，促使整个系统当中的水能达到有效利用的目标，保障热水的温度。

为此，热水管道必须做防冻保温处理，避免外部自然天气因素对管道产生影响，提升管道的质量，维持使用的恒定并延长使用寿命。

3 太阳能热水系统的在建筑给排水设计中的应用优势

由于太阳能热水系统整体具有极高的性价比，且能够实现水能热能的可持续发展应用，所以，常被应用在于建筑的给排水设计当中。本文通过探究太阳能热水系统在建筑及排水设计中的应用优势，从而为下一阶段该系统在建筑给排水建造过程中的问题总结以及排水设计应用优化提供相应的参考数据，保障优化的效果和质量。

3.1 降低建筑及排水设计与施工成本

由于太阳能热水系统在运行过程中会使用到大量的连接管道，这与建筑及排水的建造施工时以及设计存在一定的联系。通过引入太阳能热水系统到建筑给排水系统当中，不仅能够结合太阳能热水系统的控制作用实现给排水功能拓展应用的目标，同时，还可以进一步减少相关资金的消耗，合理控制建筑给排水建设成本，提高建筑企业的经济效益。

其次，太阳能热水系统通过收集光能并转化为热能的温度加热方式加热水源是一种非常高效率的经济能源利用方法。不仅可以减少建筑给排水系统运行过程中电能的消耗，同时也可以达到保护环境，维持自然平衡的目的，为我国绿色能源的使用发展做出相应的贡献。

3.2 降低外来环境对系统运行的干扰

由于太阳能热水系统是一个整体，其高水平的控制有效性能够推动给排水系统的智能控制和智能应用。而传统的排水系统具有较强的局限性，不仅无法做到水源即时加热，同时还会在加热过程中浪费大量的热能。致使被加热且未用完的热水白白散发热量，造成资源的浪费。

其次，传统给排水系统容易受到外界多种因素的影响，包括人为因素、自然因素、突发因素的出现都会使人们对水源的需求产生急剧的变化，从而导致无法满足其需求与应用的情况，致使整个排水系统运行状态呈现出一种较差的状态。

而通过将太阳能热水系统引入建筑给排水系统的设计当中并加以运用，可以从根本上解决上面的问题。确保在最短时间内能够为用户提供即时热水，并且还能够减少资源的消耗以及浪费，使水箱中的热水温度持续保持在稳定状态。即使在低温地区，也能够立即享受热水所带来的好处，体现出太阳能热水系统不受外界因素影响或外界因素影响较小的优势。

3.3 可持续性发展状态良好，环境污染非常低

由于太阳能热水系统在运行过程中是以太阳能为热能进行热水的温度加热。所以，在整个过程中并没有使用电力、热能或者燃油等能源，从而在源头上解决了能源使用过程中造成环境污染的问题，减少对自然环境的破坏以及污染物的排放。

由于太阳能资源清洁、环保且具有良好的稳定性，再加上整体获取渠道非常的方便的原因，使得太阳能热水系统在太阳能资源的支持下，成为一种清洁、高效、可利用性强、发展持续状态良好的能源利用方式。不仅能够降低污染物产生的可能性，同时也可以达到保护环境的目标。

4 建筑给排水系统的设计要点

建筑给排水系统作为建筑运行的水源输送保障，能够维持整个建筑内部的水资源输送和应用。本文通过分析建筑给排水施工设计技术要点，找到给排水系统施工过程中的关键因素，从而保证太阳能热水系统与给排水系统的构建合理性。

4.1 确保给排水施工材料的质量

给排水系统由不同的硬件设施以及硬件设备组成，整个系统当中每一部分的材料质量都关系到给排水系统运行的稳定性和运行的安全性。为确保施工安装以及建设设计的质量，要以保障及排水施工材料质量为前提，委托采购人员在采购过程中严格控制报销制度，选择信誉良好的供应商并在采购过程中对不同批次的系统硬件进行随机抽查检验，检查这部分硬件设备是否达到安全施工以及运行管理的标准。

经过多人的检验和安装测试，使材料在进场过后能够有效应用于及排水系统的建设施工当中，避免材料二次污染，提高建设的质量，为下一阶段及排水的有效应用和稳定运行奠定坚实的基础。

4.2 给排水设备的安装质量和安装顺序

在建筑给排水系统的施工过程中，必须要求相应的施工人员按照正确的步骤进行给排水设备的安装。在安装作业完成后，对不同的结构、不同的部分和不同的模块进行质量验证，在连接处等可能发生问题的地方进行多次质量测试，确保该部分在给排水系统的正常运行过程中，保证水资源传输的有效性。

其次，为提升给排水安装质量，要在施工做以前核对硬件设备的信息、确保所有的硬件或零件均来自正规的生产厂商，符合国家质量标准并按照相应的说明书进行安装作业。如发生损坏、缺件、腐蚀等情况要立即联系后勤部进行材料的替换和补充，确保整个给排水系统构建的有效性，做到系统项目的按时交付，保障企业的建设进度和建设经济效益。

4.3 给排水系统设计的合理性

给排水系统在整个建筑物的安装设计过程中，需要确定不同的模块、不同的结构并根据建筑物内部的沟槽进行管道的设计安装以及测试。以排水道的安装为例，设计师要满足合理设计的需求并在安装过程中强调施工人员确保伸缩直节之间的距离达到4m。其次，还要对排水主干管道及水平管道做通球测试，观察其是否会发生拥堵的情况，要求所有管道必须达到100%的通球率，从而保障排水管道的排水效率。

5 太阳能热水系统在建筑给排水设计中存在的问题

虽然太阳能热水系统能够有效节约能源，提升资源的使用效率，保障绿色能源的可持续性发展。但是，在建筑给排水系统的设计应用过程中仍然存在许多问题。本文简要对这些问题进行分析并介绍其产生的原因，从而为下阶段的太阳能热水系统在建筑给排水系统设计中的应用优化提供重要的参考数据。

5.1 构建太阳能热水系统的设备硬件质量较差

现阶段市面上存在许多不同种类、不同品牌商以及不同质量的太阳能热水硬件设备。而太阳能热水系统的稳定性受设备硬件的质量所影响，高质量的设备硬件能够保障太阳能热水系统的运行稳定性，强化该系统在建筑及排水设计当中的应用。

但现实情况非常复杂，由于采购人员拿回扣或因价格因素等原因选择价格较低、质量较差的太阳能热水硬件设备和零件，导致太阳能热水系统质量下降，影响其运行稳定性，从而间接影响该系统在建筑及排水设计中有效应用。其次，较差的太阳能热水系统在保温方面也无法起到长时间稳定维持的作用，致使经过太阳能加热过后的热水传输到保温箱当中，温度快速下降、热能快速失散的情况出现。不仅会造成相应资源的浪费，同时，还会导致用户在热水系统的使用过程中整体的体验感变差。

5.2 工作人员的设计合理性较低

由于太阳能热水系统与建筑及排水系统是两个较为独立的系统，分别作用于建筑领域的不同方面。所以，要根据建筑及排水的目标进行有效融合，才能够发挥其真正的效用，保障太阳能热水系统的稳定运行。

然而，在建筑起排水设计过程中，很多设计工作人员生搬硬套的使用太阳能热水系统并将其强行糅合在给排水系统设计过程当中，致使系统的兼容性大大下降，影响太阳能热水系统在建筑给排水系统运行过程中的效能。

最直接的体现就是热水传输过程中出现堵塞或传输不到位等情况，或者在传输过程中因传输距离较长，导致热水温度进一步下降，影响用户的使用体验。造成这种情况出现的主要原因是给排水系统设计工作人员不负责任、设计不用心，整体专业水平较低，导致所设计出来的建筑给排水系统无法达到太阳能热水系统与高度兼容的目标，从而造成水管当中的热水因水压不足无法到达指定楼层，使热水水管呈现出空转的状态。

6 太阳能热水系统在建筑给排水设计的应用优化措施

为保证太阳能热水系统在建筑给排水设计中的有效应用，需要结合对太阳能热水系统内容的认知和理解，在了解太阳能热水系统的应用优势之后并在此基础上针对性地提出应用优化措施。从而保障太阳能热水系统在建筑及给排水系统设计中的应用效果，为下一阶段该能源加热方式的有效应用奠定坚实的基础。

6.1 给排水系统的能源应用

传统的排水系统在设计过程中会因为集中式能源的方式，只能对系统总体能源进行调配，无法实现各分支系统能源的调控，从而导致人们分支系统管理过程中的能量使用受到限制，表现出较差的使用体验。

通过引入太阳能热水系统，提高建筑排水系统设计有效性，可以针对建筑及排水系统运行过程中能量分配不均匀，分支能量使用受到限制等情况进行改善，并拓展出许多其他的应用功能。比如，在排水系统的运行过程中，利用太阳能加热系统对排水系统的水源进行加热或者是散热，实现温度调节的目的，确保在不同季度、不同温度条件下实现温度控制的目标。在气温较高的季节，利用太阳能加热系统进行温度散热，可以降低建筑内部温度，保障用户的居住舒适性。其次，也可以在气温较高的季节，通过搜集光照热能并加热水源，提高建筑物内部温度时，使建筑物内部居住人群的居住舒适度进一步强化，从而达到排水系统利用太阳能热水系统实现各分支系统能源有效调配的目标，提高能源的使用效率，保障给排水系统运行的稳定性。

6.2 在循环系统当中的有效应用

众所周知，太阳能热水系统通过太阳能光能转化为热能的方式加热水源，从而实现热能的积累、应用以及传输。尤其在水循环系统当中，通过使用太阳能热水系统加热水源，结合传输管道水源传输的作用，实现热能的有效分配和管理，促进水循环系统运行状态进一步稳定，保障该系统的运行效率。

为实现这个目标，可以利用太阳能热水系统加热水源，收集太阳能资源。并将加热后的水源传递到收集管当中，最终被运送到供暖水箱之内。结合水箱的保温保暖效果对水源进行保温或者加热，满足群众的实际需要。然后在此基础上加强水体与水箱之间在温度领域内的关联，促使温度升高后的水源能够提高水箱的温度，用水管传输的方式实现水循环系统的有效运行，从而达到热能传输的目的，使给排水运行过程中的各种能量的消耗进一步减少，提升系统的工作效率和质量。

6.3 系统节能目标的达成

在建筑给排水系统的设计、建设以及施工过程中，需要使用大量的能源。而对能源的限制不明显，会导致能源以及施工资源的二次浪费，从而影响企业的经济效益，压缩施工成本。

通过应用节能设备，能够实现能源节约的目标，促使整个给排水系统运行所消耗的资源进一步减少，使其达到稳定运行、高效运行的目标，为该领域的节能环保质量的体现做出重要的贡献，推动太阳能热水系统的有效应用，规避污染问题的发生，保障建筑给排水系统的运行质量。

而且，通过节能目标的确定、节能设备的引进、节能系统的构建等一系列流程的完善，促使太阳能热水系统在下一阶段的给排水系统能源节约中达到效能发挥的作用，进一步减少给排水系统运行消耗。

7 结语

综上所述，太阳能热水系统作为一种清洁能源利用的系统，整体具备绿色能源可持续发展的特性。通过将其引入建筑给排水系统的设计过程当中，不仅可以减少该系统对能源的消耗，同时，也可以实现环保性能提升，保障自然环境平衡的目标。使太阳热水系统通过太阳能光照热能的转化、收集以及传输实现热能的应用，保障建筑内部人群对热水的使用需求，达到太阳能有效应用的目的。而本文通过介绍太阳能热水系统在建筑及排水设计中的应用优化措施，结合给排水系统能源运用、循环系统有效应用和系统节能目标的达成等措施的规划与设计，使给排水系统在太阳能热水系统的加持下，进一步保证运行的质量和运行稳定性。