太阳能热水器有关知识

1、 摘要 本文通过介绍具体的案例，介绍了太阳热水器与建筑结合的一种方式，包括与建筑设计院的合作方式、热水器楼面摆放、屋面管道布置、楼面基础预留、管井预留等，并提出希望，以期真正实现“太阳能建筑”这一理念。关键词 与建筑结合 管道布置 基础预留 管井预留 太阳能建筑引言太阳能热利用现在已经进入了一个崭新的阶段太阳能设备安装与建筑设计逐渐走近，并向最终接轨的方向发展。目前，由于太阳热水器的普及、太阳能设备厂家的宣传以及人们对绿色、环保、健康的追求，加之城市有关政府部门对市容市貌的要求及规定，使得太阳能热利用设备与建筑特别是住宅相结合越来越被房地产开发商及建筑设计院所重视，并且成为建筑新的亮点和卖点。

2、如何使太阳能设备与建筑完美结合，不破坏建筑的外观及室内管路系统，并且使太阳能系统正常运行，是摆在太阳能厂家、房地产开发商及建筑设计院面前的一个难题。要达到真正意义上的结合，即太阳能设备作为建筑的必备构件安放在建筑上，还需要多方的共同努力。下面谨以安徽蚌埠“山水华庭”一期工程太阳能与建筑设计结合的案例为例，提出一种解决方案，以期能够抛砖引玉，希望各界有识之士共同推动太阳能与建筑结合的发展。沟通合作“山水华庭”一期工程共有幢住宅楼，设计有种户型，楼层高低各不相同，每一户型均是平顶跟尖顶两种房顶交错。平顶靠南部分有与尖顶高度相同的排气口，太阳热水器安装难度较大，因此需要我们与建筑设计院共同合作，拿出

3、一套可行的解决方案。合作之初双方先进行技术方面的沟通，主要涉及屋面承重、整体布置、安装固定方式、太阳能专用管道预留、屋面上管路如何布置等问题。接下来，由太阳能厂家和建筑设计院共同参与有关太阳能系统与建筑接口的设计。鉴于整体图纸已经确定，经研究，决定仅在原有图纸上改进和附加。由建筑院提供原始图纸，我们根据建筑图纸设计屋面热水器及管路布置图、室内热水管路系统图包括预留管井位置以及屋面预留图，然后由设计院修改定稿并做出建筑施工图纸，工程方负责施工。方案设计屋面布置该工程前期幢楼的种户型，每种户型的结构是相同的，屋面情况也一样，只是楼层数不同。因此，可以按户型确定屋面布置情况，包括热水器布置、管路布置

4、以及楼顶预留管井位置等，初步确定热水器屋面布置情况。由于楼顶是斜屋面与平顶交错的形式，屋脊要比平顶高出左右，而且平顶的前部中央有与屋脊等高的左右的装饰柱，因此热水器不宜摆放在平顶上，只能布置于斜屋面上。因斜屋面的长度有限，需要分两排进行太阳热水器的布置（如图）。楼面管道布置由于太阳热水器集中摆放在斜屋面上，为了避免破坏屋面防水层及阁楼层管道杂乱等现象，上下水管道布置于屋面上，分左右两个方向引下斜屋顶，汇集到平顶上的预留太阳能管道井口如图。每一排热水器管道汇集到一起集中保温，外表面喷涂与屋面相同颜色的防护漆，并使管道固定在热水器支架上，离开屋面一定距离，以利于屋面排水（如图）。屋面基础预留为了达

5、到与建筑结合更好的效果，同时，也使热水器处于屋脊等处的避雷带的防护区域内，采用前屋面式热水器，即热水器固定在斜屋面上。此种热水器的支架与屋面平行，为了方便热水器的固定，要在屋面防水施工之前做预留水泥支墩、预埋钢板等预埋件。水泥支墩上表面要与屋面平行，也可在水泥支墩上表面预埋钢板，用来安装热水器时焊接固定件。该工程是直接预埋钢筋，钢筋高出找平层如图，在瓦面下用混凝土加固。在预埋钢筋位置要挂的瓦上对应位置打孔，使钢筋穿过瓦面并把瓦挂好，瓦与预埋钢筋的缝隙用防水水泥做好防水处理。另外楼面上还要预留太阳能管道井的出口，用来引入太阳热水器的上下水管道，其位置由室内卫生间位置确定。管井预留由于热水器安放在

6、楼顶，上下水管道要从热水器连接到室内，因此需要在建筑施工时预留太阳能管道井，用来走太阳热水器的上下水管道。管井可隐藏也可明置。如条件允许，最好隐藏于墙内，不仅美观而且为室内节省了空间。由于该工程建筑结构已定型，只能附加预留管井。在卫生间适合地方比如马桶旁边的墙角处，与室内排水管路合理布置预留管井，可做成圆形或长方形。本次是预留中穿线管，并在管井离地面一定距离该工程距离为处留一管道口中以上，用来引出热水管道及维修用（如图）。水设施系统太阳能热水管路作为整个建筑水设施系统的附加部分，融合到整个系统中去，要和谐统一如图。前景展望由于该工程是对外与建筑设计院合作设计，不是在建筑设计最初把太阳能装置安装

7、考虑到整体设计中去，而是在整体建筑成形后再附加设计，在设计太阳能装置安装方案时受到建筑结构的限制。另外，由于经验不足，相关的预留方式有待进一步研究，以使各种结合方式更丰富、更灵活。目前，太阳能与建筑结合只是作为建筑整体的“后天”附加设施，难免有些不和谐，还不够浑然天成，但作为未来太阳能建筑的雏形，已经具有相当重要的意义。真正意义上的太阳能与建筑结合应该是在建筑的最初设计阶段不是图纸设计阶段而是在构思建筑造型及功能的阶段把太阳能利用考虑到建筑的造型及结构中去，使这种建筑不只是传统意义上的建筑与太阳能装置结合在一起，而是建筑为太阳能利用提供载体，太阳能装置美化建筑、提供能源，真正实现“太阳能建筑”

8、这一理念。在未来的诸多建筑中，“太阳能建筑”必将成为一支“生力军”，受到人们的关注与喜爱。因为“太阳能建筑”符合社会发展的需求，符合绿色环保的现代生活理念，真正节省常规能源，造福于人类社会，并且有助于我们留给子孙后代蔚蓝的天、洁白的云。美印罗太阳能热水器市场分析 美国在美国太阳能热水器市场上，玻璃太阳能热水器约占10%的市场份额，用在游泳池的低温非玻璃太阳能热水器约占88%的市场份额。和前几年相比，2008年美国太阳能热水器市场的增长速度有所减缓。受金融危机和房地产市场低迷的影响，2009年美国太阳能热水器市场下降约8%。虽然政府大力支持发展可再生能源，但仍无法阻止市场下滑。随着美国经济的复苏

9、，太阳能热水器市场有望在2010年有所恢复，并在2011年之后的5年中呈两位数增长。平板式集热器是民用建筑中最常用的太阳能集热器。成本低、美观、且是美国本土生产的唯一一种集热器这些因素让平板式集热器成为美国市场的标准产品，占市场份额的90%。整体式太阳能系统(Integral collector storage systems)主要是在北美生产，它由一个或多个细的铜储水器组成。这些储水器装在一个绝缘的玻璃箱里，凉水通过这里进行预热，加热后的水升至集热器的顶端再流到储水器中。真空管集热器通常比平板式集热器贵，该类产品在美国用于商用和工业采暖。在美国市场，没有本地生产的真空管集热器。许多美国公司在

10、当地设计产品，但在中国生产。其他的真空管集热器从欧洲(例如Viessmann、Thermomax)和以色列(例如Chromagen)进口。市场上主要的真空管太阳能热水器厂家有：Apricus、Viessmann、Thermomax、Chromagen、Sunmaxx和Solar Panel Plus。从太阳能热水器用途看，美国民用市场份额逐渐减少，商用建筑市场的需求逐渐增加。例如PepsiCo近期在两个项目中安装了1万平方米的集热器。目前，美国市场上只有4%的太阳能系统是和采暖相结合的。不过，分析认为，将太阳能系统用于采暖的市场潜力巨大。税收和其他优惠政策、随着技术进步带来的价格下降、规模生产

11、带来的成本下降以及消费者对产品认知度的逐渐提高等因素，足以让一大批消费者愿意通过太阳能系统来进行采暖和获取热水。印度近几年，印度太阳能热水器市场保持了较大的增长，2008年的市场容量为45万平方米，2009年增长约20%。印度太阳能热水器市场所有产品均由在印度的厂家提供。其中，大部分是印度本土厂家，一部分为由外国公司控股的合资企业。印度市场上，平板式集热器一直占主导地位。但近几年真空管集热器的增长速度非常快，未来有可能超过平板式集热器。平板式集热器多在印度本地生产，而绝大部分的真空管集热器从中国进口，在印度组装。真空管集热器的优势在于价格低廉，但在性能方面，两种产品并无太大差别。印度市场的快速

12、增长并不是源于政府或者政策的支持，不过有利的经济政策和立法会帮助市场更快地增长。卡纳尔卡邦的班加罗尔是印度太阳能热水器销量最大的地区，太阳能产品在当地非常流行，几乎在所有新建建筑中都会用到。班加罗尔是印度太阳能工业中心，众多的太阳能生产商在那里或者附近建厂。另外，浦那、德里和海得拉巴等地也有一些生产商。在印度，超过90%的平板式集热器是铜制的，而且将铜作为材料的趋势还在不断扩大。印度的真空管集热器多从中国进口。在印度，热管的使用量非常小，U型管在这个市场上基本看不见。热管的产品受损率较高，制造厂家需要更高的技术水平。印度的消费者没有意识到太阳能热水器使用的真空管的不同。在印度，太阳能民用市场庞

13、大，新建建筑的安装占主导，但是改造建筑中的应用也不少。在商用领域，主要应用在工厂、医院、宾馆和学校等建筑中。最近几年，用于商用建筑的份额有所增加。替换市场可以忽略不计，因为当地几乎所有的产品都未到使用年限。印度的太阳能市场潜力非常大，随着人口增加和新兴中产阶级队伍的扩大，对新建住宅和大量热水的需求也不断增加。经济发展带来的购买力提升，使越来越多消费者选择太阳能热水器。在印度，能源供给是个非常大的问题，即使是较发达的地区，也会经常停电。除了孟买和吉吉拉特，印度的大部分地区是没有燃气管道的。液化石油气热水器的使用在近几年有所增加，但是存在安全问题，且液化气的价格在不断上涨。太阳能热水器的优势在于它

14、可以脱离燃气和电独立运行，并且非常安全。另外，太阳能热水器一旦安装后，几乎没有运行成本。因此，太阳能热水器会在未来成为印度的主流产品。罗马尼亚虽然有许多不稳定因素，但罗马尼亚太阳能市场2008年仍增长约26%，达到1.8万平方米。经济危机爆发时，罗马尼亚太阳能市场正值发展势头良好之时，几乎达到了有史以来的最大增幅。但是经济危机过后，中产阶级购买力下降，建筑市场停顿，货币列伊贬值，众多因素都不利于市场发展。2008年秋季，罗马尼亚政府曾宣布，将为家庭提供名为Casa Verde的补贴计划，许诺为家庭太阳能和热泵产品的安装提供补贴。但由于该计划推迟，使得2008年秋季太阳能热水器的销售完全停止。2

15、009年，政府最终公布了Casa Verde计划，但是补贴只针对公共机构而不包括家庭住户。罗马尼亚的大多数太阳能系统安装在民用建筑中，只有20%的产品安装在非民用建筑中，包括购物中心、学校、公共学院和教会等。但这种情况在2009年有所改变， 2009年罗马尼亚非民用市场的销售比例升至40%。暖通空调批发商在太阳能集热器的分销上起到了非常重要的作用，将来可能更是如此。这不只是对主要厂家而言，如Romstal Imex、Black Sea，对一些小厂家也是如此，如Secpral Pro Instalatii、TMS和Melinda Impex等。对于国外品牌的代理商或者代表处来说，与安装商的紧密合

16、作至关重要。欧洲的太阳能辐射值非常高，罗马尼亚是其中一个非常适合安装太阳能产品的国家。由于罗马尼亚的森林覆盖非常高，用固体燃料(如木头)采暖基本是零成本。因此，太阳能产品在罗马尼亚发展，主要的阻力来源于系统的高成本。我国地域广阔,大部分国土属于太阳能利用的、类区域,可利用太阳能的条件得天独厚.据统计,1m2太阳能热水器,晴天每天产热相当于3kWh电产热,可提供30以上热水60100kg,每年可节电700800kWh.大面积安装使用太阳能热水器,可为建筑物隔热,降低建筑物顶层室温.但目前我国只有约10%的住户在使用太阳能热水器,普及率并不高.究其原因是多方面的,其中传统的管道沿墙成排布置方式所带

17、来的严重视觉污染、产生的负面影响,在一定程度上影响了太阳能热水器的普及.目前大多数开发商在开发住宅时,都未予留出太阳能热水器的室内管线接口和安装空间,用户在室内安装时,需要逐层穿墙打洞,极不方便.若在外墙敷设时,由于安装不规范,一些生活小区的居民楼外墙到处都拖着管道,既不安全,又不美观.为了管理方便,许多城市的小区物业管理部门严禁居民安装室外太阳能热水器管道.因此,有必要进一步规范住宅太阳能热水器管道与建筑一体化的设计、安装,改善住宅功能,以推动绿色生态住宅的发展进程.住宅建筑中太阳能热水系统应用的几种形式摘要：介绍住宅建筑中常用的几种太阳能热水系统型式特点，并比较分析其优缺点。对住宅建筑中太

18、阳能热水系统的选用方法进行了推介。 关键词：太阳能 分户式 集中式 半集中式1前言 建筑节能已成为我国节能减排战略的重要组成部份，充分利用太阳能是减少常规能源消耗的有效途径，在建筑节能领域中有广阔的发展前景。开发利用可再生能源，是建设资源节约型和环境友好型社会的重要保证。 为促进武汉市在建筑工程中推广应用太阳能热水系统，依据中华人民共和国可再生能源法、建设部民用建筑节能管理规定、省建设厅湖北省建筑节能管理办法、国家发改委、建设部关于加快太阳能热水系统推广应用的通知，武汉市建委2008年颁布“市建委关于在新建建筑工程中推广使用太阳能热水系统的指导意见”（武建20085号）。在这个政府文件明确规定

19、，在武汉市行政区划范围内具备太阳能集热条件的新建12层及以下的住宅工程和医院病房楼、学校宿舍楼、宾馆饭店、健身中心、游泳馆（池）等热水需求较大的建筑，以及政府民用建筑工程和政府投资兴建的民用工程、新农村建设中的农民居住用房，自2008年4月1日起，应积极使用太阳能热水系统，且太阳能热水系统应与建筑工程同步设计、施工、验收和投入使用。 湖北省建设厅与湖北省质量技术监督局即将联合发布湖北省地方标准武汉城市圈低能耗居住建筑设计标准，在这个地方标准中也明确规定“具备太阳能集热条件的建筑，需供应卫生热水时，应设置太阳能热水系统，且太阳能热水系统应与建筑工程同步设计、施工、验收和投入使用。” 以上两项省市

20、政府文件的发布，旨在提升武汉市太阳能与建筑一体化应用水平。建筑节能是一项综合性的系统工程，太阳能热水系统是其中的重要组成部分。 目前，太阳能热水器虽然可以实现节能目标，但有的系统集热器的安装形式给城市景观、建筑维护等带来了一系列问题，难于满足太阳能与建筑一体化要求，引起了社会各界的越来越多的关注和重视。因此在大力提倡使用太阳能的同时，也需要在工程设计中强调建筑的整体美、造型新以及技术的先进性，关注设计中选用的太阳能集热板在屋顶墙面的安装方式，集热器型式和面积大小与建筑立面的造型及环境是否协调等多方面因素。 2住宅建筑中常用的太阳能热水系统型式 住宅建筑与太阳能热水系统一体化的实现，需要多个专业

21、的合作，首先是太阳能行业的产品开发与建筑设计行业一体化应用的同步进行；其次是选用的太阳能集热器在外形上与建筑造型的融合，这需要由建筑学专业的合作才能保证，第三是太阳能系统与建筑室内热水系统的融合，把太阳能的收集、贮存和利用与建筑室内热水供应、辅助热源等结合，充分利用太阳，又保证室内热水的供应。由于太阳能建筑系统的特殊性，它的实现需要多方面的综合考虑，如果多方面的因素中一个处理不好，就容易降低系统的可靠性、实用性和美观性。太阳能热水系统与建筑的一体化是太阳能在住宅建筑中成功应用的重要前提条件。下面介绍几种在住宅建筑中常用的太阳能热水系统型式。 2.1分户式系统 住宅建筑中常用的太阳能热水系统主要

22、有分户式和集中式两种系统。 分户式系统是最常见的系统形式，各家各户自成独立的系统，没有各户之间的流量分配问题，以及复杂的控制问题，安全隐患也比较好解决。但由于各户之间使用的不平衡，不能够充分利用太阳能集热设施，利用率不高，从而造价相对较高。分户式系统又有分体式和整体式两种形式，如图1和图2所示。2.2集中式系统 集中式的太阳能热水系统是指集中集热和集中供热，集中集热系统太阳能利用效率高，热水资源实现共享。常见的集中太阳能热水系统原理如图3所示。系统通过集热器集中集热，将热水放于储水箱中，水温达到设定温度时，热水进入恒温水箱储存供用户使用，没有达到要求时启用辅助加热设施加热后进入恒温水箱，系统可

23、根据要求实现24小时供水或定时供水。 集中式太阳能热水系统集成化程度高，管路简单，初期投资较少。但由于系统集中运行，一旦某点出现故障，维修服务不及时，则将影响一大片用户，使许多用户热水供应不能得到保证。且在管路系统设计不当时，会出现支管较长，使用时需先放出较多冷水，浪费水资源。 2.3半集中式系统 集中式系统除了上述完全集中式外，还有另外一种半集中式系统。 半集中式太阳能热水系统的原理为：集热器集中集热，通过循环泵将热水输送到每个用户的承压水箱中，通过判断水箱中的水温和集热管中的温度由温差控制启动电磁阀，在水箱中采用换热盘管将水箱中的水加热。水箱中的水温没有达到设定温度则启用辅助加热。用水时，

24、热水由冷水顶出，水压稳定。各户单独使用，热水资源分配均匀。集热部分可承压运行，系统闭式循环，避免因水质引起管路和集热器结垢，运行控制方式简单。该系统的最大特点是将热水储存于每户中，这样可以减少水箱占用屋面或地下室面积，整个系统的管路在建筑中不影响建筑美观。系统只需少量的循环水泵能耗，热水免费使用，不存在计费问题，物业管理简单。常见的半集中太阳能热水系统原理如图4所示。 2.4太阳能热水系统型式特点 1分户式太阳能热水系统的优缺点： （1）分户式太阳能热水系统的独立性能好，各户单独使用，互不影响，管理方便； （2）分户式太阳能热水系统管路较多，总成本高于集中式太阳能热水系统。 2集中式太阳能热水

25、系统的优缺点： （1）集中式太阳能热水系统的集成化程度高，集中储热有利于降低造价并减少热损失；集中辅助加热系统能源利用效率高；热水集中供应可优化设计，管路简单；干管循环回水保证供水品质，但支管较长的用户放冷水量较多。 （2）对于住宅小区，集中式太阳能热水系统相对分户式太阳能热水系统，具有初投资少、集成化程度高的优势，同时模块化的集热器与建筑结合也比较美观。 （3）集中式太阳能热水系统需通过分户计量收取生活热水费，物业管理难度加大。（4）集中式太阳能热水系统集中运行，一旦出现局部故障，用户热水将不能得到保证，同时可能由于设计不当，使用户长时间空放冷水而造成浪费。 （5）集中式太阳能热水系统定时供热水时，用户用热水的随意性受到限制，会增加用户投诉，给物业管理带来麻烦。3半集中式太阳能热水系统的优缺点： （1）半集中式太阳能热水系统具有类似集中式太阳能热水系统的优点 （2）半集中式太阳能热水系统集热部分可承压运行，系统闭式循环，避免因水质引起管路和集热器结垢，运行控制方式简单。 （3）该系统的最大特点是将热水储存于每户中，这样可以减少水箱占用屋面或地下室面积，整个系统的管路在建筑中不影响建筑美观。（4）系统只需少量的循环水泵能耗，几乎不存在计费问题，物业管理简单。 （5）半集中式太阳能热水系统的总成本略高于集中式。 3 住宅太阳能热水系统选择 住宅建筑项目的建筑