何幸蕾

（佛山市城匠建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東佛山 528000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)較之以往有了進(jìn)一步的發(fā)展，其在綠色建筑中有了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，是當(dāng)前我國(guó)建筑領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗的重要舉措之一，但從實(shí)際情況來(lái)看，中高層綠色建筑本身具有一定的特殊性，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用始終面臨一定的阻礙因素，基于此，有必要對(duì)其展開(kāi)更為深入的探究。

1 研究背景

在可持續(xù)發(fā)展以及綠色發(fā)展理念不斷推廣和應(yīng)用的過(guò)程中，我國(guó)開(kāi)始加大力度發(fā)展綠色建筑，綠色建筑最直觀(guān)的表現(xiàn)便是采用了多樣化的節(jié)能技術(shù)，其中太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是比較重要的組成部分，由于其推廣時(shí)間比較早，所以其在實(shí)踐應(yīng)用和探究中相對(duì)于其他綠色建筑節(jié)能技術(shù)來(lái)說(shuō)已經(jīng)有了相對(duì)較高的成熟度，是當(dāng)前業(yè)內(nèi)比較關(guān)注和重視的技術(shù)之一。合理使用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可以起到節(jié)約電能的作用，在降低能源消耗以及減少成本投入方面有著重要意義，同時(shí)還能夠提升項(xiàng)目整體的經(jīng)濟(jì)效益。但在綠色建筑實(shí)際應(yīng)用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的過(guò)程中依然面臨著一定的不利因素，例如，在對(duì)集熱器進(jìn)行安裝的過(guò)程中往往同建筑物整體的規(guī)劃與布局之間存在一定的矛盾，與此同時(shí)，在部分高層建筑中時(shí)常會(huì)面臨光熱利用的相關(guān)問(wèn)題，而且若是集熱器的安裝操作存在失誤，其還存在安全問(wèn)題。

尤其是針對(duì)中高層建筑而言，若是其本身對(duì)于熱水有著相對(duì)較大的需求，并且還面臨著安裝空間不足等問(wèn)題的情況，所以相關(guān)工作人員需要嚴(yán)格按照因地制宜的原則，從整體的角度出發(fā)展開(kāi)對(duì)于太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，例如，可以強(qiáng)化對(duì)于陽(yáng)臺(tái)、立面以及屋頂?shù)榷鄻踊绞竭M(jìn)行太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的設(shè)置，此舉既能夠提升資源的利用效率，還能夠支撐中高層綠色建筑的高質(zhì)量運(yùn)行。

2 中高層綠色建筑中太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的應(yīng)用分析

2.1 系統(tǒng)選擇

2.1.1 陽(yáng)臺(tái)掛壁式

陽(yáng)臺(tái)掛壁式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是比較常見(jiàn)的一種系統(tǒng)類(lèi)型，其在應(yīng)用階段能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)熱水箱以及集熱器之間的有效分離，將集熱器安裝在陽(yáng)臺(tái)的外側(cè)能夠有突破以往中高層建筑在安裝面積方面的局限性，與此同時(shí)，集熱器本身所具有的獨(dú)立性，還能夠在極大程度上提升建筑物的美觀(guān)性和整體性。在有著良好日光照射條件的情況下，其熱量能夠加熱水箱中的水，直到滿(mǎn)足用戶(hù)所需求的溫度，此時(shí)用戶(hù)便能夠?qū)μ?yáng)能熱水系統(tǒng)所加熱的水進(jìn)行直接使用，不需要再次對(duì)其展開(kāi)加熱工作[1]。為了能夠方便后續(xù)高質(zhì)量開(kāi)展管理維護(hù)工作，每一戶(hù)都需要對(duì)二次加熱裝置進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中有著更高的舒適性和便捷性，這種類(lèi)型的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)大多應(yīng)用于南方地區(qū)。陽(yáng)臺(tái)掛壁式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)如圖1 所示。

圖1 陽(yáng)臺(tái)掛壁式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

2.1.2 分戶(hù)儲(chǔ)熱式

除了陽(yáng)臺(tái)掛壁式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)以外，當(dāng)前，我國(guó)還經(jīng)常使用分戶(hù)儲(chǔ)熱式的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)，其在應(yīng)用中有著以下幾方面突出的特點(diǎn)。其系統(tǒng)是共用的，能夠有效滿(mǎn)足資源共享的相關(guān)要求，工作人員會(huì)在屋面的位置上對(duì)集熱模塊展開(kāi)集中統(tǒng)一的安裝工作，與此同時(shí)，該系統(tǒng)的集熱以及蓄熱分別屬于單獨(dú)的循環(huán)系統(tǒng)，用戶(hù)能夠自動(dòng)化地開(kāi)展對(duì)于獨(dú)立系統(tǒng)的控制工作。當(dāng)有著良好的日光照射條件時(shí)，其熱量能夠加熱水箱中的水并滿(mǎn)足用戶(hù)直接使用的需求，但若是沒(méi)有充足的日光照射條件，則要對(duì)水采取二次加熱措施。

基于此，用戶(hù)在正式使用熱水之前應(yīng)當(dāng)先對(duì)水箱內(nèi)部水的溫度進(jìn)行查看，若是其溫度并沒(méi)有符合要求，便應(yīng)當(dāng)采用手動(dòng)的方式進(jìn)行加熱，并通過(guò)電輔熱系統(tǒng)的應(yīng)用達(dá)到二次加熱的效果，一旦水溫達(dá)到要求便可以自動(dòng)停止加熱操作。此舉能夠最大限度提升太陽(yáng)能系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效率，可以達(dá)到節(jié)省能源的效果，是支撐綠色建筑持續(xù)發(fā)展的重要舉措，該系統(tǒng)在中高層住宅建筑中的應(yīng)用對(duì)于可操作性面積有著相對(duì)較大的要求。分戶(hù)儲(chǔ)熱式太陽(yáng)能熱水器如圖2 所示。

圖2 分戶(hù)儲(chǔ)熱式太陽(yáng)能熱水器

2.1.3 集中集熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

對(duì)于那些有著較大用水需求的集中供水公寓以及酒店來(lái)說(shuō)，大多會(huì)設(shè)置太陽(yáng)能中央熱水系統(tǒng)，其具體指的是利用太陽(yáng)能集熱器對(duì)水進(jìn)行加熱然后再保溫水箱中對(duì)其進(jìn)行貯存，大多屬于智能化自動(dòng)操控。

該系統(tǒng)最突出的特點(diǎn)便是可以從具體需求出發(fā)對(duì)太陽(yáng)集熱器展開(kāi)集中設(shè)置，例如在屋面以及墻壁上都存在著集中的貯水裝置，供熱終端則涉及計(jì)量裝置，因?yàn)椴煌慕K端在用水時(shí)間方面存在較大的差異性，所以在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)，總體用熱水量能夠達(dá)到自然平衡的效果，以充分展現(xiàn)出太陽(yáng)集熱器本身的熱效率。該系統(tǒng)的應(yīng)用可以在一定程度上起到節(jié)約管道的作用，可以為主管熱水循環(huán)創(chuàng)造良好的條件，并且能夠充分展現(xiàn)出該系統(tǒng)在節(jié)約投資方面的優(yōu)勢(shì)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，應(yīng)當(dāng)將其融入到現(xiàn)有的建筑給排水設(shè)計(jì)當(dāng)中，不僅應(yīng)當(dāng)能夠同本標(biāo)準(zhǔn)要求相適應(yīng)，還需要充分符合《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50015—2019）中的要求和規(guī)定[2]。除此以外，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)無(wú)論是在水質(zhì)、水壓還是在水溫方面都應(yīng)當(dāng)能夠滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)定，工作人員需要綜合考慮建筑項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)以及在衛(wèi)生、維護(hù)管理和熱水用量等方面的要求對(duì)輔助能源加熱設(shè)備的類(lèi)型進(jìn)行確定，并保障其同現(xiàn)行的建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范相適應(yīng)。集熱系統(tǒng)是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分，在對(duì)其進(jìn)行安裝的過(guò)程中應(yīng)當(dāng)符合以下幾方面要求。首先，工作人員需要將太陽(yáng)能集熱器妥善安裝在建筑物上，并確保其所安裝的位置能夠保障每日4h 以上日照時(shí)間，與此同時(shí)也不會(huì)低于相鄰建筑的日照標(biāo)準(zhǔn)。其次，若是要將太陽(yáng)能集熱器以及相關(guān)連接管路安裝在墻面、陽(yáng)臺(tái)等部位上，需要針對(duì)其和建筑整體展開(kāi)綜合性的一體化設(shè)計(jì)工作，以保障其造型和功能可以滿(mǎn)足建筑的整體性要求。最后，設(shè)計(jì)人員需要強(qiáng)化對(duì)于集熱器尺寸規(guī)格等的合理把控，可以和建筑模數(shù)之間呈現(xiàn)出相互協(xié)調(diào)的特點(diǎn)。

太陽(yáng)能集熱器總面積的確定應(yīng)當(dāng)綜合考慮系統(tǒng)每天平均的用水量以及水溫情況進(jìn)行計(jì)算，公式如下。

式中：Ac——系統(tǒng)集熱器的總面積，m2；Qw——該系統(tǒng)每日平均的熱水用量；C——水的定壓比熱容；ρτ——水的密度；tend——在貯水箱中的水所具有的終止設(shè)計(jì)溫度，ηcd和ηL分別指集熱器每月或者是每年的平均集熱效率以管路和貯水箱在應(yīng)用過(guò)程中所具有的熱損失率。

太陽(yáng)能集熱器運(yùn)行原理如圖3 所示。

圖3 太陽(yáng)能集熱器運(yùn)行原理

除此以外，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)優(yōu)化系統(tǒng)管線(xiàn)的組織布置，確保其走向的科學(xué)性以及合理性，以免其對(duì)于建筑的正常使用以及外觀(guān)造成不利影響，設(shè)計(jì)人員需要將豎向管線(xiàn)科學(xué)設(shè)置在豎向管道井當(dāng)中，確保其具有較好的隱蔽性以及安全性，此舉能夠方便其開(kāi)展高質(zhì)量的檢修工作。

2.3 系統(tǒng)安裝

在完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作之后便可以進(jìn)入到系統(tǒng)的安裝階段，其安裝的各個(gè)環(huán)節(jié)和步驟都需要能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，切忌對(duì)建筑物自身結(jié)構(gòu)造成損壞，與此同時(shí)，安裝工作不應(yīng)當(dāng)對(duì)其荷載承受能力造成負(fù)面影響，并且不會(huì)對(duì)建筑物的各種附屬設(shè)施以及屋面防水層的性能產(chǎn)生損害。針對(duì)系統(tǒng)安裝而言，相關(guān)工作人員需要對(duì)施工組織設(shè)計(jì)展開(kāi)單獨(dú)的編制工作，對(duì)各種交叉作業(yè)的開(kāi)展和相互配合的方案進(jìn)行全面的制定，同時(shí)提出相應(yīng)的安全措施。在正式開(kāi)展安裝工作之前需要準(zhǔn)備好有關(guān)設(shè)計(jì)文件，并保障其均已經(jīng)通過(guò)審查，與此同時(shí)還要確保施工方案以及組織設(shè)計(jì)的科學(xué)性以及合理性，以此為后續(xù)安裝工作提供參考依據(jù)。工作人員還應(yīng)當(dāng)深入了解施工現(xiàn)場(chǎng)道路、場(chǎng)地以及水電等條件是否符合施工要求，以免準(zhǔn)備不充分制約后續(xù)施工的高質(zhì)量進(jìn)行。

所有進(jìn)場(chǎng)并實(shí)施安裝的產(chǎn)品、材料以及配件都需要具有產(chǎn)品合格證，以保障其能夠同設(shè)計(jì)要求相適應(yīng)，在對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)進(jìn)行安裝的過(guò)程中需要在完成操作的部位開(kāi)展相應(yīng)的保護(hù)工作，在實(shí)施過(guò)程中還需要合理把控產(chǎn)品以及相關(guān)物品吊裝、搬運(yùn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，盡可能避免存在損壞以及碰撞等問(wèn)題，此外，其所安裝的分散供熱水系統(tǒng)需要確保其合理性，不會(huì)對(duì)其他用戶(hù)的正常使用產(chǎn)生負(fù)面影響[3]。

2.4 運(yùn)行與維護(hù)

在正式運(yùn)行太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)之前，相關(guān)工作人員需要對(duì)當(dāng)前我國(guó)現(xiàn)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了解，進(jìn)而為后續(xù)的安裝工作提供方向上的指引。初次運(yùn)行之前，工作人員需要先針對(duì)貯熱水箱采取沖洗措施，保障集熱器和管理內(nèi)部的情節(jié)性，然后便可以將熱工質(zhì)填充到系統(tǒng)當(dāng)中。貯熱水箱如圖4 所示。

圖4 貯熱水箱

在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，工作人員需要結(jié)合實(shí)際需求針對(duì)計(jì)量裝置以及控制器等開(kāi)展科學(xué)有效的調(diào)試工作，進(jìn)而提升各個(gè)組件的運(yùn)行成效，直到其能夠同具體的設(shè)計(jì)要求相適應(yīng)，并且還要提高系統(tǒng)整體的運(yùn)行成效。

對(duì)于集熱系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其在運(yùn)行和維護(hù)階段應(yīng)當(dāng)能夠?qū)療崞鞅砻嫔洗嬖诘幕覊m展開(kāi)定期的沖洗和清潔工作，并及時(shí)將真空管內(nèi)部的水垢去除，工作人員在日常工作中需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地針對(duì)真空管集熱器展開(kāi)檢查工作，盡可能降低其所面臨的硬物沖擊的隱患。真空管集熱器在運(yùn)行階段時(shí)常會(huì)面臨著一定的泄漏隱患，所以需要對(duì)其進(jìn)行全方位的檢查，以減少類(lèi)似現(xiàn)象的出現(xiàn)。在儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行和維護(hù)方面，工作人員需要針對(duì)貯熱水箱的密封性展開(kāi)全方位的檢查工作，一旦發(fā)現(xiàn)其存在破損問(wèn)題便要第一時(shí)間采取修補(bǔ)措施。工作人員還要注重落實(shí)對(duì)于保溫層的檢查，并且要針對(duì)其所存在的問(wèn)題開(kāi)展處理工作。在日常工作中還要定期將其中的水垢清除，并避免其中存在其他義務(wù)，這樣便可以有效化解循環(huán)管道堵塞的問(wèn)題[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在當(dāng)前我國(guó)中高層綠色建筑層出不窮的時(shí)代背景下，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)作為至關(guān)重要的節(jié)能舉措之一開(kāi)始大范圍推廣和應(yīng)用，這對(duì)于我國(guó)建筑領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展有著積極的促進(jìn)作用。因此，相關(guān)研究人員需要加強(qiáng)對(duì)其的重視，進(jìn)而在實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的高效應(yīng)用創(chuàng)造良好的條件。