太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中的應(yīng)用

1、太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中的應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中的應(yīng)用 概述 太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析 高層住宅中太陽能集熱器布置與安裝方位 太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟比較(珠三角地區(qū)) 太陽能與建筑一體化在高層住宅中應(yīng)用 結(jié)束語深圳市嘉普通太陽能有限公司 -李紅兵2006年10月16日一 概 述在建筑節(jié)能方面，減少業(yè)主對一次能源消耗，充分利用可再生能源（太陽能、地?zé)崮堋L(fēng)能等），也是建筑節(jié)能一個不可缺少的要素。隨著國家推廣節(jié)能省地型住宅“四節(jié)一環(huán)?！奔夹g(shù)體系 的建立，住宅樓特別是高層住宅應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)具有現(xiàn)實的社會意義及經(jīng)濟意義。太陽能熱利用有主動式太陽能房、被動式太陽能房、太陽能空調(diào)

2、、太陽能干燥除濕、太陽能熱水系統(tǒng)等幾個方面。在住宅領(lǐng)域太陽能熱利用中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛、性價比最合理，仍然是以太陽能生活用熱水為主。在此就住宅特別是高層住宅利用太陽能熱水系統(tǒng)加以探討。二 太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析1、太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用概述、太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)用概述 太陽能熱水系統(tǒng)是以吸收太陽輻射能為熱源的熱能轉(zhuǎn)換裝置，包括太陽能集熱裝置、儲熱裝置、循環(huán)管路裝置等，是一種綠色環(huán)保的熱源系統(tǒng)。其可再生性、環(huán)保性、安全性及經(jīng)濟性有其他能源無法比擬的優(yōu)勢，但其獨立應(yīng)用存在間歇性、不穩(wěn)定性和地區(qū)差異性。在太陽能應(yīng)用中應(yīng)采取熱水保障系統(tǒng)（輔助加熱系統(tǒng)）來確保太陽能熱水系統(tǒng)全天侯穩(wěn)定供應(yīng)熱

3、水，是太陽能應(yīng)用的重要組成部分。通常采用電能、燃油、燃氣作為輔助熱源。 目前常用的太陽能熱水系統(tǒng)在住宅中應(yīng)用按承壓能力分為常壓系統(tǒng)和承壓系統(tǒng)；按集熱器類別分為平板型集熱器、真空管集熱器(包括全玻璃真空管、直流式真空管、U型真空管）和熱管集熱器；按取熱方式分為自然循環(huán)、強制循環(huán)和定溫放水等；按供熱方式分為全天侯和定時（分時段）供熱；按換熱類型分為一次換熱和二次換熱等等。2、通常太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中，由于建筑面積、朝向、用、通常太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中，由于建筑面積、朝向、用水量、工程造價等因素，將不同類型集熱、儲熱和供熱方式優(yōu)化水量、工程造價等因素，將不同類型集熱、儲熱和供熱方式優(yōu)化組合

4、，尋求一種最合適的供應(yīng)熱水方式。組合，尋求一種最合適的供應(yīng)熱水方式。高層住宅中太陽能熱水系統(tǒng)大致分成三大類型：高層住宅中太陽能熱水系統(tǒng)大致分成三大類型： 家用太陽能熱水器家用太陽能熱水器; 集中式太陽能集中式太陽能中央中央熱水系統(tǒng)熱水系統(tǒng); 半集中式太陽能中央熱水系統(tǒng)半集中式太陽能中央熱水系統(tǒng);二二 太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析2.1 家用太陽能熱水器家用太陽能熱水器是集熱、儲熱和輔助加熱部分自成一體相對獨立的戶用型太陽能熱水器。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、熱水計量簡單，特別適合城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村獨立用戶使用。在高層住宅應(yīng)用，有如下特點和不足：用戶輔

5、助加熱部分耗能相對大，熱水供應(yīng)管網(wǎng)系統(tǒng)造價相對高；特別是對于多高層建筑的低層用戶，其用水品質(zhì)（水壓、水溫）較差；由于供水管路長造成存水變涼浪費熱能；熱水資源無法共享，系統(tǒng)資源不能充分利用而產(chǎn)生浪費；系統(tǒng)綜合造價與同檔次的中央熱水系統(tǒng)相比相對較高；另外，用戶自由選擇及隨意安裝的方式導(dǎo)致建筑景觀的污染，管路維護難度大，影響建筑的其他設(shè)施。集熱器水箱二二 太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析2.2 集中式太陽能中央熱水系統(tǒng)集中式太陽能中央熱水系統(tǒng)是集熱、儲熱和輔助加熱部分高度集成的大型太陽能中央供熱水系統(tǒng)。其特點是系統(tǒng)的太陽能熱水系統(tǒng)部分集成化程度高，集中

6、儲熱方式利于降低造價并減少熱損失；輔助加熱系統(tǒng)集中利于補熱；熱水系統(tǒng)供應(yīng)優(yōu)化設(shè)計，管路簡單，合理的干管循環(huán)回水保證供水品質(zhì)，實現(xiàn)各用水終端即開即熱對于住宅小區(qū)，集中式系統(tǒng)相對分戶系統(tǒng)有初投資少、集成化程度高的優(yōu)勢。模塊化的集熱器與建筑結(jié)合也比較美觀，住戶間的用水也可以平衡。其缺點是：通過分戶計量收取運行、輔熱、用水量等費用，需增加物業(yè)管理工作量。集熱器水箱用水點二二 太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析2.3半集中式太陽能中央熱水系統(tǒng)半集中式太陽能中央熱水系統(tǒng)是太陽能集熱部分高度集中、儲熱和輔助加熱部分分戶設(shè)置，集熱器吸收太陽輻射能僅為戶用儲熱水箱供

7、應(yīng)熱能的加熱系統(tǒng)。其特點是太陽能集熱器集中設(shè)置資源共享，儲熱裝置及輔助加熱系統(tǒng)在用戶室內(nèi)設(shè)置獨立管理，二次換熱有一定的熱損失承壓供水，用水方便。該系統(tǒng)結(jié)合地板低溫輻射采暖技術(shù)，實現(xiàn)熱水、采暖分戶節(jié)能雙聯(lián)供。各戶能耗計費可通過收取自來水費、電費，對物業(yè)來說管理簡便；其缺點是：需補償換熱損失的集熱器面積，造價相對較高。集熱器水箱用水點二二 太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析由于住宅樓對于使用熱水要求具有全天侯、舒適性、安全性、經(jīng)濟性、可靠性、穩(wěn)定性等特點，住宅樓特別是高層住宅樓樓面可實施太陽能的面積有限（通常只能滿足12層以下的用水量），因此為最大可能

8、實現(xiàn)資源共享，太陽能熱水系統(tǒng)在住宅（特別是高層住宅）中宜采用集中式太陽能中央熱水系統(tǒng)集中式太陽能中央熱水系統(tǒng)或半集中式太陽能中央熱水系半集中式太陽能中央熱水系統(tǒng)統(tǒng)。且宜采用分體承壓式系統(tǒng)承壓式系統(tǒng)滿足用熱水的需求。二二 太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析太陽能熱水系統(tǒng)在高層住宅中應(yīng)用的技術(shù)分析三三 高層住宅中太陽能集熱器布置與安裝方位高層住宅中太陽能集熱器布置與安裝方位太陽能輻射量隨季節(jié)、所在地緯度、海拔高度、房屋朝向等各有不同。如下表珠三角地區(qū)(緯度23.12)太陽能集熱器安裝不同方位與傾角的補償面積比東東-80-70-60-50-40-30-20-10南南10203040506070

9、80西西9053%54%55%56%57%57%58%58%58%57%58%58%58%57%57%56%55%54%53%8060%61%63%64%65%66%66%67%67%67%67%67%66%66%65%64%63%61%60%7067%69%70%72%73%74%75%75%75%75%75%75%75%74%73%72%70%69%67%6074%75%77%79%80%81%82%83%83%83%83%83%82%81%80%79%77%75%74%5080%82%84%85%86%88%89%89%90%90%90%89%89%88%86%85%84%82%80%4

10、086%87%89%90%92%93%94%94%95%95%95%94%94%93%92%90%89%87%86%3091%92%93%95%96%97%97%98%98%98%98%98%97%97%96%95%93%92%91%2095%95%96%97%98%99%99%100%100%100%100%100%99%99%98%97%96%95%95%1097%97%98%98%99%99%99%100%100%100%100%100%99%99%99%98%98%97%97%水平水平面面98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%9

11、8%98%98%宜利用方位與傾角不宜利用方位與傾角由上表可見，雖然屋頂為吸收太陽輻射能的最有利的方位，可是每棟住宅樓可分攤的樓面公共面積，隨著層數(shù)增高而減少。據(jù)分析，每棟樓頂安裝太陽能集熱器通常僅能滿足不超過12 層的住戶用熱水需求。因此，高層住宅應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)向墻面發(fā)展。并以屋頂上安裝太陽能集熱器為主，外墻壁掛式或嵌入式太陽能集熱器或陽臺型集熱器為輔。考慮到外墻壁掛式或嵌入式太陽能集熱器更容易實施建筑一體化。因此應(yīng)該按樓面太陽能集熱器-外墻壁掛式或嵌入式太陽能集熱器-陽臺型太陽能集熱器的優(yōu)先順序排列。實施外墻壁掛式或嵌入式太陽能時，根據(jù)無遮擋情況下各立面每月每日平均太陽輻射量的分析，并

12、充分考慮冬季太陽能集熱器運行的可能。應(yīng)該按南-西-東-西南-東南的建筑立面優(yōu)先順序排列，來選擇布置太陽能集熱器的外墻立面。三三 高層住宅中太陽能集熱器布置與安裝方位高層住宅中太陽能集熱器布置與安裝方位對比項目對比項目電鍋爐電鍋爐空氣源熱泵空氣源熱泵常壓燃氣熱常壓燃氣熱水機組水機組太陽能配電加太陽能配電加熱熱太陽能配太陽能配熱泵熱泵太陽能配燃太陽能配燃氣機組氣機組能效比95%410%88%490%1630%648%能耗單價0.8元/Kwh0.8元/Kwh16.4元/Nm30.8元/Kwh0.8元/Kwh16.4元/Nm3單日能耗費39元/t11.8元/t29.8元/t陰雨天39元/t陰雨天11.

13、8元/t陰雨天29.8元/t能耗天數(shù)365天365天365天90天90天90天年運行費用14235元4307元10877元3521元1065元2690元年均每噸水運行費用39元/t11.8元/t29.8元/t11.94元/t3.61元/t9.12元/t設(shè)備壽命5年1015年810年20年20年20年年設(shè)備維護費約5000元約2000元約2000元約1500元約1500元約1500元安全性較安全安全安全安全安全安全一次性投資低較低較低較高較高較高四四 太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟比較太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟比較（珠三角地區(qū)）（珠三角地區(qū)）四四 太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟比較太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟比較（珠三角地區(qū)）（珠三角地

14、區(qū)）五五 太陽能與建筑一體化在高層住宅中應(yīng)用太陽能與建筑一體化在高層住宅中應(yīng)用高層住宅樓在建筑的外觀外觀、立面立面、使用壽命使用壽命、耐久性、耐侯性耐久性、耐侯性，以及建筑群體功能、場地條件、周邊環(huán)境都有很高的要求。太陽能熱水系統(tǒng)作為住宅建筑節(jié)能的 “四節(jié)一環(huán)?！奔夹g(shù)體系的一個部分，因其安裝條件等原因，對建筑朝向、周邊環(huán)境遮擋、氣侯、太陽能資源、可供給的條件、施工條件、維護條件等都有嚴格要求。因此高層住宅樓應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)與建筑一體化。太陽能熱水器與建筑一體化太陽能熱水器與建筑一體化是指太陽熱水系統(tǒng)、熱水輔助加熱系統(tǒng)及熱水供應(yīng)系統(tǒng)，與建筑圍護結(jié)構(gòu)融合成一體，將太陽能設(shè)備建材化，使之成為建筑

15、的部品部件，并通過智能控制裝置自動運行，以滿足全天侯24小時供應(yīng)足量的、溫度適宜且穩(wěn)定的熱水需求。應(yīng)用太陽能熱水系統(tǒng)的高層住宅及住宅小區(qū)，無論是規(guī)劃布局或單體建筑設(shè)計時，均宜與太陽能同步進行，以保證所選用的太陽能熱水系統(tǒng)各個部分及其輔助設(shè)施與建筑布局、建筑設(shè)計有機結(jié)合。同步規(guī)劃設(shè)計：同步規(guī)劃設(shè)計：以保證所選用的太陽能熱水系統(tǒng)各個部分及其輔助設(shè)施與建筑布局、建筑設(shè)計有機結(jié)合，成為建筑規(guī)劃設(shè)計中合理的不可分割的部分。確定建筑布局與規(guī)劃時，確定建筑布局與規(guī)劃時，應(yīng)結(jié)合場地地理條件、太陽能資源等確定建筑朝向、建筑間距及建筑造型，最大限度滿足太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計和安裝的技術(shù)要求。結(jié)合建筑功能及其熱水供應(yīng)方

16、式，綜合考慮環(huán)境、氣候、太陽能資源、輔助常規(guī)能源的條件、施工等因素，選用適用的性價比高的太陽能熱水系統(tǒng)選用適用的性價比高的太陽能熱水系統(tǒng)。將太陽能集熱器作為建筑的組成元素，保持建筑統(tǒng)一和諧的外觀保持建筑統(tǒng)一和諧的外觀，并與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，且安全堅固。太陽能集熱器使用壽命一般在20年左右，高層住宅建筑本體使用壽命在70年左右，因此應(yīng)為太陽能設(shè)備的安裝、維護、日常保養(yǎng)、更換安裝、維護、日常保養(yǎng)、更換提供必要的安全便利條件總而言之：在高層建筑中采用太陽能供熱，宜做到太陽能設(shè)備與建筑應(yīng)用在高層建筑中采用太陽能供熱，宜做到太陽能設(shè)備與建筑應(yīng)用“五同步五同步”， 即同步規(guī)劃設(shè)計、同步施工、同步監(jiān)理、同步調(diào)

17、試驗收、同步同步規(guī)劃設(shè)計、同步施工、同步監(jiān)理、同步調(diào)試驗收、同步交付使用交付使用五五 太陽能與建筑一體化在高層住宅中應(yīng)用太陽能與建筑一體化在高層住宅中應(yīng)用利用屋頂花架安裝平板型太陽能集熱器的效果五五 嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片花架頂平板型太陽能集熱器花架頂平板型太陽能集熱器深圳寶安高級中學(xué)深圳富士康集團利用坡屋頂安裝平板型太陽能集熱器的效果坡屋頂平板型太陽能集熱器坡屋頂真空管太陽能集熱器深圳梅沙學(xué)校江西南昌大學(xué)五五 嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片利用一體式平板型太陽能集熱器替代坡屋面瓦的效果五五 嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)

18、用圖片嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片坡屋頂平板型太陽能集熱器深圳聚豪會高爾夫利用設(shè)計建筑構(gòu)架安裝太陽能集熱器的效果構(gòu)架上安裝全玻璃真空管太陽能集熱器湖北三峽大學(xué)五五 嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片利用墻體外掛各類太陽能集熱器的效果真空管集熱器墻體外掛平板集熱器墻體外掛熱管集熱器墻體外掛真空管集熱器墻體外掛深圳梅山苑住宅小區(qū)五五 嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片利用可承壓的直流式太陽能集熱器替代縱向建筑裝飾帶的效果真空管集熱器墻體外掛真空管集熱器墻體外掛五五 嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片嘉普通太陽能與建筑一體化應(yīng)用圖片利用可承壓的一體式平板太陽能集熱器替代橫向建筑裝飾帶的效果平