浅析太阳能热水系统在建筑给排水设计的应用及发展

浅析太阳能热水系统在建筑给排水设计的应用及发展

梁靓

梁靓

宁夏建筑设计研究院有限公司

摘要：发展可再生能源是经济社会可持续发展的必然选择。太阳能热水系统在建筑工程中的应用已成为重要发展趋势。我相信在未来的设计中太阳能热水系统将得到更为广泛的应用，其经济和社会效益也将凸显出来。

关键词：太阳能热水系统；给排水设计；应用；发展前景

随着经济的高速增长，城镇化建设进程的加快，能耗问题已经逐渐显现出来，太阳能作为清洁能源成为了未来发展方向。在建筑设计中应用太阳能热水系统必然会成为发展趋势。以下就太阳能热水系统在建筑给排水设计中的应用及发展进行简要分析。

一、太阳能热水系统在我区给排水设计中应用的优势

太阳能是真正的取之不尽，用之不竭的能源。太阳能绝对干净，不产生公害，被誉为最理想的能源。以宁夏为例：宁夏是我国太阳辐射高能区之一，全区年均太阳辐射量达5781MJ/（m2.a）,年均日照时数达2835h，年日照百分率64%。北部地区属于太阳能一类地区，南部地区为太阳能二类地区。太阳辐射中直接辐射多、散射辐射少，非常利于太阳能应用。自2009年起，宁夏已经在5个地级城市，12层以下新建，改建和扩建的居住建筑强制推行太阳能建筑一体化热水供应系统，以此提高太阳能在建筑领域的应用比率。经过几年的实践，太阳能热水系统的优势已显现而出。

1、安装方便。太阳能热水系统可以广泛适用到学校、酒店、住宅小区等建筑。太阳能储热罐作为设计中的重要设备，其最大的优势就在于可以安装在任意部位。集热器可与建筑有机结合，做到造型美观，构件耐用，安装维护方便。

2、节能环保。太阳能最大的特点就在于其可再生性。应用于居住建筑中能够大量节省煤，燃气，电等不可再生能源。并且热能可以被直接利用，无需转化，效率高。最重要的就是太阳能是绿色能源，不存在任何的环境污染，用太阳能供应热水便可以在保证能效的同时对环境起到保护作用。

3、经济效益。以银川市平均每户人口为3人、每人日平均热水用量为50kg、安装太阳能集热器面积为2.2㎡的普通家庭为例，利用太阳能热水器与使用电热水器、燃气热水器供应生活热水的经济分析见下表：

生活热水系统经济分析

注：1）太阳能热水系统年能耗费用包括冬季辅助热源和春、夏、秋季阴雨天辅助热源的能耗费用；

2）电辅助加热初始温度为10℃，出水温度为50℃的热水耗电量约为50度/吨；燃气辅助加热初始温度为10℃，出水温度为50℃的热水耗气量为7.8m3/吨。

显而易见，使用太阳能热水器的费用远低于使用电热水器或燃气热水器的费用。

二、太阳能热水系统的主要应用方式

1、整体式非承压自然循环。这种方式可以满足用户的个性化需求，在建筑中安装可以实现安装与建筑的一体化，同时整体式非承压自然循环式采用了水位和定温相结合的循环方式，实现了太阳能系统的有效利用，在使用过程中可以调节水的温度，自动回水功能更是可以有效减少冷水的损失，将其与常规的能源相结合，保证太阳能系统在任何天气情况下都可以应用到工程中，这样太阳能热水系统便可以在任何气候下有效使用。整体式非承压自然循环式在初设时的投资低，施工周期也比较短，运行稳定。但需占用屋面面积。此种方式多层住宅建筑应用较多。

2、承压型分户水箱。这种方式集热与储热分离，易于实现系统与建筑立面的结合安装。很好地解决了高层建筑屋面集热器安装面积不足的问题，实现了太阳能系统应用到高层建筑中。此外，还可以减少系统的循环管路，在一定程度上提高了集热效率，同时减少了管路的安装资金。经多次实际应用观察发现，承压型分户水箱运行稳定，性能也更为高质，在使用时可以承压运行，有效保证冷热水的水压一致。除此之外，承压型分户水箱的控制已实现了自动化，在使用时安全可靠，充分体现了其设计的人性化。

3、集中式太阳能热水系统。这种方式兼具了相对非集中式太阳能热水系统的优点，并且具有高效利用太阳能，管理集中，集成化程度高的特点。集中集热和集中供热，热水资源可共享。在选择辅助加热装置时一般选用热泵、电能等，这样的辅助加热装置更有利于工作的施行，同时可以节约一定程度的能量，做到节能减排。夏季可以直接依靠太阳能集热器，不需要其他辅助加热设备的配合；而其他季节时则可以先用太阳能对水进行预热，如果太阳能集热器无法达到指定温度，则用热泵、电能等进行补充。一旦太阳能系统出现问题需要检修，辅助的加热设备便可以替代太阳能集热器对水进行加热，保证热水的供应。

结束语

现今能源紧缺，太阳能作为可再生资源可以很好地解决能源问题。充分利用太阳能，可以很好地降低能耗。然而实现太阳能热水系统在设计中的有效应用不仅需要与建筑的整合设计，更需要多方面的参与合作。

参考文献：

[1]《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003（2009年版）

[2]《太阳能热水器安装建筑构造应用图集》宁07J16