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浅议太阳能与建筑一体化的应用 摘要文章介绍太阳能热水系统与建筑一体化过程中，太阳能热水系统与建筑工程在设计、施工各环节的结合以及所出现的一些问题的处理办法。 关键词太阳能；与建筑一体化 作者简介廖金荣，南宁市政房地产投资有限公司总经理，工程师，研究方向：工程施工现场管理、工程预结算、工程设计管理、工程招投标管理、企业管理，广西南宁，530011 中图分类号TU18 文献标识码A 文章编号10077723(2007)08-0064-0004 一、当前我国在建筑中安装太阳能热水器存在的问题 建设部建筑节能“十五”计划和2010年规划提出，到2015年，全国家庭太阳能热水器普及率要达到2030。2006年1月1日实施的可再生能源法规定“在建筑物的设计和施工中，为太阳能利用提供必备条件。对已建成的建筑物，住户可以在不影响其质量与安全的前提下安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统”。 由于太阳能热水器行业和建筑行业间协调不够，传统的住宅设计、施工往往不能与太阳能专业要求相符，这样不仅给太阳能热水系统造成了先天不足，而且太阳能热水系统安装对建筑结构、屋面防水、建筑景观和整个城市美观等都会造成影响。 由于这些问题，一些业主安装太阳能热水器时遭遇物业管理公司、邻里阻拦等而引起的纠纷时有发生；一些新建小区根本不允许购房者安装使用太阳能热水器；有些地方建设主管部门规定，整幢建筑物加装太阳能热水系统的，要征得小区业主委员会同意。这些都影响了太阳能技术的推广。 二、太阳能热水系统与建筑一体化的优点 要避免安装太阳能热水系统出现的问题，在建筑中实现太阳能热水器的有效结合，就要做到太阳能热水系统和建筑同步设计、同步施工，实现太阳能热水系统与建筑的一体化。 太阳能热水器与建筑一体化，就是将太阳能热水系统与建筑充分结合并实现外观的和谐统一，使建筑使用功能与太阳能热水系统的利用有机地结合在一起，形成多功能的建筑构件。它具有以下几方面优点： 1、实行太阳能热水系统与建筑“一体化”设计，使太阳能热水系统能够与建筑得到完美结合。经过一体化设计和统一安装的太阳能热水系统，避免了安装太阳能对建筑的外观影响，既达到了节能的目的，又创造了良好的视觉环境。 2、建筑使用功能与太阳能热水系统利用有机地结合，使太阳能设施成为建筑的一部分；利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层或替代屋顶保温层，既消除了太阳能集热板的安装对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。 3、同步规划设计和施工安装，综合使用材料，节省太阳热水系统的安装成本和建筑成本，降低了总造价，一次安装到位，避免后期施工对用户生活造成的不便以及对建筑物已有结构、功能的损害，也便于物业的统一管理。 正是由于太阳能与建筑一体化有这些优点，国外早就开始了这方面的研究，欧洲有一些国家已将太阳能热水器作为配件，与住宅楼形成一体化。我国的一些太阳能专业公司也在这方面进行了大量的研究，并掌握了太阳能与建筑结合的核心技术，使太阳能热水系统能够与建筑完美结合。据了解，我国政府正在组织相关部门和专家学者，编制太阳能热水器与建筑一体化结合的标准规程，并在一些地区开展了一系列的太阳能热水器与建筑一体化结合的项目试点。 三、太阳能热水系统与建筑一体化在翡翠园小区的应用 翡翠园小区位于南宁市民族大道168号，小区占地近540亩，开发商品房建筑面积约57万平方米，总投资约13亿元。其中一期工程占地约177亩，总建筑面积约14.4万平方米。一期工程于2002年3月开工建设，2005年5月全部竣工。 该小区于1998年开始进行规划设计，于2000年9月向建设部申报实施翡翠园国家康居示范工程，2000年11月正式获得建设部国家康居示范工程立项批文，是目前广西唯一的经国家建设部审批列入康居示范工程实施计划的小区。 国家康居示范工程是国家建设部审批的最高居住标准的住宅小区之一。它的主要任务是以示范性带动和推进住宅产业现代化的实施，通过科技创新和先进适用成套技术的集成和推广，加速对传统住宅产业的改造，实现住宅的集约化生产，实现科技成果向现实生产力的转化。翡翠园小区大量运用了国内先进的新材料、新技术、新设备、新工艺，太阳能热水系统与建筑一体化技术的运用是其中的一项。 1、在工程设计阶段就考虑建筑结构专业设计与太阳能专业设计的结合 翡翠园小区规划设计时就考虑了太阳能技术在小区的应用，把太阳能热水系统的应用进行了统筹安排。在进行各建筑工程的建筑结构专业设计时，要求太阳能专业单位参与进来，介入工程设计工作，实现建筑结构设计与太阳能专业设计的结合。 (1)集热器是收集太阳能的主要部件，也是太阳能热水系统中对房屋的屋面功能、结构安全、建筑物外表美观和城市美观等方面影响最大的部件。要实现太阳能热水器与建筑一体化，首要解决的问题就是集热器的位置问题。 集热器与建筑的结合方式有：檐顶式、壁挂式、阳台式、叠檐式、天窗式、飘板式案、多功能闲庭式等。太阳能专业技术人员需要根据设计结果，结合建筑物的建筑风格、屋面结构布置来考虑集热面板的安装方式。 翡翠园小区中太阳能集热器的安装方式有两种： 第一，别墅工程为了保留屋面露台的完整性，考虑尽量将太阳能集热板安装在斜屋面上。经计算认为：一些别墅屋面的朝向对太阳能的收集不是最有利的，但由于单栋别墅热水使用量不多，在采用集热效率高的太阳能集热板的情况下，集热板面积不会很大，便采用了镶嵌天窗式方案，使太阳能采集板与整体建筑合为一体。 太阳能专业技术人员参与设计时，根据各单体别墅的屋面位置、太阳能辐射数据等因素，选定集热器的安放位置、确定太阳能集热器的面积。建筑、结构设计人员再根据太阳能专业人员提供的技术指标进行屋面建筑结构的设计。 通过各专业技术人员的共同努力，最后的设计结果实现了建筑、结构、太阳能集热器三方面的有机结合，做到了太阳能热水器“建材化”，也提高了屋面的保温和防水能力。 第二，翡翠园每栋多层和小高层住宅的屋顶都有平屋面和坡屋面两个部分，经过太阳能专业技术人员根据本地区1999年太阳能辐射数据和住宅小区各单体建筑的单元户数、热水用量、朝向等情况，计算出各栋楼房需要的太阳能集热板面积和集热面板的倾斜角度，认为太阳能集热板放于平屋面已经能满足要求。因此，多层住宅和小高层住宅的太阳能集热器都是放置在住宅的平屋面部分，这样也利用太阳能集热板隔阻太阳光对屋面的直接照射，有利于顶层房屋的夏、秋季的降温。 (2)太阳能热水器另一个大的部件是热水箱，由于体量大，其设置位置的好坏也是影响到一体化的成败。在别墅工程中，将热水箱放置在地下车库；在多层和小高层住宅中，将其安装在屋面的阁楼内。这样热水箱都安装在隐蔽处，不仅避免了水箱受到风吹雨淋等影响，还有利于热水的保温，也避免了热水箱的设置对房屋外立面景观的破坏，更减少了屋面结构的负荷，可谓一举多得。 (3)水电专业设计人员结合各栋号的单元户数和居民热水的使用特点、太阳能热水供应方式和户内厨房、卫生间的布置，考虑户内给排水管网的合理设置，设计各栋单体的热水循环系统、给排水管网、电气设备和消防设施布置；并根据各栋太阳能系统特点选择合理的辅助能源方式和水电管网的布置和设备安装。根据太阳能热水系统的专业要求如水压、水温等，合理选择给排水管材料、管道保温材料和保温厚度等。 选择热水管材时，最初选用的是PPR管，该管材是一种新型的绿色建材，卫生无毒，质轻、耐压、耐腐蚀、耐酸耐碱、不结水垢，无污染、耐老化、柔软并且长度长，弯曲时不变形，施工简单，容易连接(热熔接)，无需套丝，施工速度快，进行水压试验十分方便，节省费用，无渗漏等优点，价格也比镀锌管低。 目前极少有厂家生产1.6 MPA等级的热水管，虽然1.6 MPA的冷水管也可用于热水管，但与1.2MPA的冷水管区别很小，容易造成施工中的混用。同时该管材耐紫外线特差，不能用于户外太阳照射到的地方，用于热水管时变形大，不易固定，影响了外墙效果。所以经过改进，最后选用了不锈钢衬塑管。 2、在施工过程中，协调好土建等项目施工与太阳能系统安装的相互配合 施工阶段土建、水电、消防、智能化等工程项目和太阳能热水系统同步施工是实现太阳能热水与建筑一体化的关键。 目前土建工程承包单位基本不具备太阳能施工技术，即同一个建筑工程项目中，土建施工单位与太阳能专业施工单位是不同的施工企业。由于施工内容中增加了太阳能热水系统，使整个工程施工增加了许多工序，各工序之间的交叉作业大量增加。施工过程中各工序能否互相配合、积极协调，是保证太阳能热水系统与建筑一体化顺利实施、避免施工导致房屋其他功能的损坏，降低工程造价的关键。 为此甲方多次召开了由监理方、土建施工方、太阳能热水系统施工等各方参加的协调会，就有关工程施工过程中的互相配合、工序交叉、成品和半成品保护等问题进行讨论，主要解决以下问题：一是建筑屋面防水工程、隔热工程等分项工程施工与太阳能系统集热面板支撑结构安装的综合施工组织安排问题。 为防止太阳能集热板安装给屋面防水层造成破坏，引起屋面渗漏，在平屋面安装太阳能集热板时，先在隔热层安放预制混凝土支墩，再在支墩上安置角钢支架，然后将太阳能集热板安置在角钢支架上。这样既不影响屋面防水层、隔热层的施工，又避免了太阳能热水系统对屋面防水层、隔热层的破坏，又方便太阳能集热板的维修，同时也避开了屋面拦板对集热板的遮挡，能延长太阳照射时间，更多地吸收太阳能。 在别墅屋面上，由于坡屋面上没有设置隔热层，太阳能集热板是直接安装在防水层的保护层之上，为了便于固定集热板，在屋面混凝土板上预埋了钢筋，对没有预埋钢筋头的，用膨胀螺钉进行固定，施工中只需要在预埋的钢筋头或膨胀螺钉部位进行防水处理即可。 翡翠园作为国家建设部审批的最高居住标准的住宅小区，其建筑单体中的配置比较完善，除了普通住宅一般都具有的给排水系统、消防系统、配电系统、管道燃气系统外，还配置了智能安防控制系统、智能化自动抄表系统等高科技系统。这些系统的设备及其管线的施工与太阳能热水系统中冷热水管路、热水箱安装、辅助能源设备、控制设备安装的施工交织在一起，使得现场施工协调更加复杂。为了使各系统的设备及其管线都能顺利施工，避免彼此之间的冲突，甲方、监理方、各施工方的专业技术人员多次就工程施工中出现的问题进行研究，合理安排各管线的施工顺序，保证各系统都能够顺利施工，减少了工序反复造成的损失。 三是厨房、卫生间内热水接水点与厨房、卫生间设施的施工组织安排问题。按照“国家康居示范工程建设技术要点”、建设部住宅产业促进中心的有关文件和商品住宅性能评级标准和指标体系，为达到康居工程国家1A级住宅标准，翡翠园住宅厨房、卫生间除了墙面、地面、天棚全部进行装修外，厨房、卫生间设施如整体厨柜、洗碗池、洗菜池、盥洗池、浴缸、淋浴喷头甚至连燃气炉、抽油烟机等也要安装到位。这些装修工程特别是一些用水设施的安装与太阳能热水的接水安装存在着工序交叉，特别是整体厨柜安装后，给接水连接安装、检查的操作带来很大的不便，工程到此已是收尾阶段，各分项工程都存在赶工现象。为了处理好工序交叉问题，工程施工过程中，以精装修主要施工单位为主，甲方、监理方督促各专业施工单位积极配合，几乎每天都召开一次现场协调会，就工