太阳能在高层住宅楼应用

太阳能在高层住宅楼应用第一页，共二十九页，编辑于2023年，星期二一概述在建筑节能方面，减少业主对一次能源消耗，充分利用可再生能源（太阳能、地热能、风能等），也是建筑节能一个不可缺少的要素。随着国家推广节能省地型住宅“四节一环保”技术体系

的建立，住宅楼特别是高层住宅应用太阳能热水系统具有现实的社会意义及经济意义。太阳能热利用有主动式太阳能房、被动式太阳能房、太阳能空调、太阳能干燥除湿、太阳能热水系统等几个方面。在住宅领域太阳能热利用中技术最成熟、应用最广泛、性价比最合理，仍然是以太阳能生活用热水为主。在此就住宅特别是高层住宅利用太阳能热水系统加以探讨。第二页，共二十九页，编辑于2023年，星期二二太阳能热水系统在高层住宅中应用的技术分析1、太阳能热水系统应用概述太阳能热水系统是以吸收太阳辐射能为热源的热能转换装置，包括太阳能集热装置、储热装置、循环管路装置等，是一种绿色环保的热源系统。其可再生性、环保性、安全性及经济性有其他能源无法比拟的优势，但其独立应用存在间歇性、不稳定性和地区差异性。在太阳能应用中应采取热水保障系统（辅助加热系统）来确保太阳能热水系统全天侯稳定供应热水，是太阳能应用的重要组成部分。通常采用电能、燃油、燃气作为辅助热源。目前常用的太阳能热水系统在住宅中应用按承压能力分为常压系统和承压系统；按集热器类别分为平板型集热器、真空管集热器(包括全玻璃真空管、直流式真空管、U型真空管）和热管集热器；按取热方式分为自然循环、强制循环和定温放水等；按供热方式分为全天侯和定时（分时段）供热；按换热类型分为一次换热和二次换热等等。第三页，共二十九页，编辑于2023年，星期二2、通常太阳能热水系统在高层住宅中，由于建筑面积、朝向、用水量、工程造价等因素，将不同类型集热、储热和供热方式优化组合，寻求一种最合适的供应热水方式。高层住宅中太阳能热水系统大致分成三大类型：家用太阳能热水器;集中式太阳能中央热水系统;半集中式太阳能中央热水系统;二太阳能热水系统在高层住宅中应用的技术分析第四页，共二十九页，编辑于2023年，星期二2.1家用太阳能热水器是集热、储热和辅助加热部分自成一体相对独立的户用型太阳能热水器。其优点是结构简单、使用方便、热水计量简单，特别适合城镇和乡村独立用户使用。在高层住宅应用，有如下特点和不足：用户辅助加热部分耗能相对大，热水供应管网系统造价相对高；特别是对于多高层建筑的低层用户，其用水品质（水压、水温）较差；由于供水管路长造成存水变凉浪费热能；热水资源无法共享，系统资源不能充分利用而产生浪费；系统综合造价与同档次的中央热水系统相比相对较高；另外，用户自由选择及随意安装的方式导致建筑景观的污染，管路维护难度大，影响建筑的其他设施。集热器水箱二太阳能热水系统在高层住宅中应用的技术分析第五页，共二十九页，编辑于2023年，星期二2.2集中式太阳能中央热水系统是集热、储热和辅助加热部分高度集成的大型太阳能中央供热水系统。其特点是系统的太阳能热水系统部分集成化程度高，集中储热方式利于降低造价并减少热损失；辅助加热系统集中利于补热；热水系统供应优化设计，管路简单，合理的干管循环回水保证供水品质，实现各用水终端即开即热对于住宅小区，集中式系统相对分户系统有初投资少、集成化程度高的优势。模块化的集热器与建筑结合也比较美观，住户间的用水也可以平衡。其缺点是：通过分户计量收取运行、辅热、用水量等费用，需增加物业管理工作量。集热器水箱用水点二太阳能热水系统在高层住宅中应用的技术分析第六页，共二十九页，编辑于2023年，星期二2.3半集中式太阳能中央热水系统是太阳能集热部分高度集中、储热和辅助加热部分分户设置，集热器吸收太阳辐射能仅为户用储热水箱供应热能的加热系统。其特点是太阳能集热器集中设置资源共享，储热装置及辅助加热系统在用户室内设置独立管理，二次换热有一定的热损失承压供水，用水方便。该系统结合地板低温辐射采暖技术，实现热水、采暖分户节能双联供。各户能耗计费可通过收取自来水费、电费，对物业来说管理简便；其缺点是：需补偿换热损失的集热器面积，造价相对较高。集热器水箱用水点二太阳能热水系统在高层住宅中应用的技术分析第七页，共二十九页，编辑于2023年，星期二由于住宅楼对于使用热水要求具有全天侯、舒适性、安全性、经济性、可靠性、稳定性等特点，住宅楼特别是高层住宅楼楼面可实施太阳能的面积有限（通常只能满足12层以下的用水量），因此为最大可能实现资源共享，太阳能热水系统在住宅（特别是高层住宅）中宜采用集中式太阳能中央热水系统或半集中式太阳能中央热水系统。且宜采用分体承压式系统满足用热水的需求。二太阳能热水系统在高层住宅中应用的技术分析第八页，共二十九页，编辑于2023年，星期二三高层住宅中太阳能集热器布置与安装方位太阳能辐射量随季节、所在地纬度、海拔高度、房屋朝向等各有不同。如下表珠三角地区(纬度23.12°)太阳能集热器安装不同方位与倾角的补偿面积比东-80-70-60-50-40-30-20-10南1020304050607080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%4086%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%水平面98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%98%宜利用方位与倾角不宜利用方位与倾角第九页，共二十九页，编辑于2023年，星期二由上表可见，虽然屋顶为吸收太阳辐射能的最有利的方位，可是每栋住宅楼可分摊的楼面公共面积，随着层数增高而减少。据分析，每栋楼顶安装太阳能集热器通常仅能满足不超过12层的住户用热水需求。因此，高层住宅应用太阳能热水系统应向墙面发展。并以屋顶上安装太阳能集热器为主，外墙壁挂式或嵌入式太阳能集热器或阳台型集热器为辅。考虑到外墙壁挂式或嵌入式太阳能集热器更容易实施建筑一体化。因此应该按楼面太阳能集热器----＞外墙壁挂式或嵌入式太阳能集热器---＞阳台型太阳能集热器的优先顺序排列。实施外墙壁挂式或嵌入式太阳能时，根据无遮挡情况下各立面每月每日平均太阳辐射量的分析，并充分考虑冬季太阳能集热器运行的可能。应该按南-----＞西----＞东-----＞西南-----＞东南的建筑立面优先顺序排列，来选择布置太阳能集热器的外墙立面。三高层住宅中太阳能集热器布置与安装方位第十页，共二十九页，编辑于2023年，星期二对比项目电锅炉空气源热泵常压燃气热水机组太阳能配电加热太阳能配热泵太阳能配燃气机组能效比95%410%88%490%1630%648%能耗单价0.8元/Kwh0.8元/Kwh16.4元/Nm30.8元/Kwh0.8元/Kwh16.4元/Nm3单日能耗费39元/t11.8元/t29.8元/t阴雨天39元/t阴雨天11.8元/t阴雨天29.8元/t能耗天数365天365天365天90天90天90天年运行费用14235元4307元10877元3521元1065元2690元年均每吨水运行费用39元/t11.8元/t29.8元/t11.94元/t3.61元/t9.12元/t设备寿命5年10~15年8~10年20年20年20年年设备维护费约5000元约2000元约2000元约1500元约1500元约1500元安全性较安全安全安全安全安全安全一次性投资低较低较低较高较高较高四太阳能热水系统经济比较（珠三角地区）第十一页，共二十九页，编辑于2023年，星期二四太阳能热水系统经济比较（珠三角地区）第十二页，共二十九页，编辑于2023年，星期二五太阳能与建筑一体化在高层住宅中应用高层住宅楼在建筑的外观、立面、使用寿命、耐久性、耐侯性，以及建筑群体功能、场地条件、周边环境都有很高的要求。太阳能热水系统作为住宅建筑节能的“四节一环保”技术体系的一个部分，因其安装条件等原因，对建筑朝向、周边环境遮挡、气侯、太阳能资源、可供给的条件、施工条件、维护条件等都有严格要求。因此高层住宅楼应用太阳能热水系统应与建筑一体化。太阳能热水器与建筑一体化是指太阳热水系统、热水辅助加热系统及热水供应系统，与建筑围护结构融合成一体，将太阳能设备建材化，使之成为建筑的部品部件，并通过智能控制装置自动运行，以满足全天侯24小时供应足量的、温度适宜且稳定的热水需求。应用太阳能热水系统的高层住宅及住宅小区，无论是规划布局或单体建筑设计时，均宜与太阳能同步进行，以保证所选用的太阳能热水系统各个部分及其辅助设施与建筑布局、建筑设计有机结合。第十三页，共二十九页，编辑于2023年，星期二同步规划设计：以保证所选用的太阳能热水系统各个部分及其辅助设施与建筑布局、建筑设计有机结合，成为建筑规划设计中合理的不可分割的部分。确定建筑布局与规划时，应结合场地地理条件、太阳能资源等确定建筑朝向、建筑间距及建筑造型，最大限度满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。结合建筑功能及其热水供应方式，综合考虑环境、气候、太阳能资源、辅助常规能源的条件、施工等因素，选用适用的性价比高的太阳能热水系统。将太阳能集热器作为建筑的组成元素，保持建筑统一和谐的外观，并与周围环境相协调，且安全坚固。太阳能集热器使用寿命一般在20年左右，高层住宅建筑本体使用寿命在70年左右，因此应为太阳能设备的安装、维护、日常保养、更换提供必要的安全便利条件总而言之：在高层建筑中采用太阳能供热，宜做到太阳能设备与建筑应用“五同步”，

即同步规划设计、同步施工、同步监理、同步调试验收、同步交付使用五太阳能与建筑一体化在高层住宅中应用第十四页，共二十九页，编辑于2023年，星期二利用屋顶花架安装平板型太阳能集热器的效果五嘉普通太阳能与建筑一体化应用图片花架顶平板型太阳能集热器花架顶平板型太阳能集热器深圳宝安高级中学深圳富士康集团第十五页，共二十九页，编辑于2023年，星期二利用坡屋顶安装平板型太阳能集热器的效果坡屋顶平板型太阳能集热器坡屋顶真空管太阳能集热器深圳梅沙学校江西南昌大学五嘉普通太阳能与建筑一体化应用图片第十六页，共二十九页，编辑于2023年，星期二利用一体式平板型太阳能集热器替代坡屋面瓦的效果五嘉普通太阳能与建筑一体化应用图片坡屋顶平板型太阳能集热器深圳聚豪会高尔夫第十七页，共二十九页，编辑于2023年，星期二利用设计建筑构架安装太阳能集热器的效果构架上安装全玻璃真空管太阳能集热器湖北三峡大学五嘉普通太阳能与建筑一体化应用图片第十八页，共二十九页，编辑于2023年，星期二利用墙体外挂各类太阳能集热器的效果真空管集热器墙体外挂平板集热器墙体外挂热管集热器墙体外挂真空管集热器墙体外挂深圳梅山苑住宅小区五嘉普通太阳能与建筑一体化应用图片第十九页，共二十九页，编辑于2023年，星期二利用可承压的直流式太阳能集热器替代纵向建筑装饰带的效果真空管集热器墙体外挂真空管集热器墙体外挂五嘉普通太阳能与建筑一体化应用图片第二十页，共二十九页，编辑于2023年，星期二利用可承压的一体式平板太阳能集热器替代横向建筑装饰带的效果平板集热器墙体外挂平板集热器墙体外挂五嘉普通太阳能与建筑一体化应用图片第二十一页，共二十九页，编辑于2023年，星期二可水平放置的直流管集热器五嘉普通太阳能与建筑一体化应用图片第二十二页，共二十九页，编辑于2023年，星期二可水平放置的直流管集热器五嘉普通太阳能与建筑一