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【摘 要】太阳能热水系统是一种重要的可再生能源利用技术，由于太阳能热水系统在我国得到广泛应用，因而太阳能与建筑一体化也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个新亮点。本文介绍了平板型太阳能热水系统的特点、与建筑一体化的优势，并着重介绍了平板型阳台壁挂太能能热水系统，以两个典型案例说明平板型太阳能热水系统与建筑一体化的成功应用。
【关键词】平板型太阳能；热水系统；建筑一体化；阳台壁挂
Applications of flat plate solar hot water systems and building integrated
Wu Xiao-chun
(Science & Technology Development Center of Jiangsu Housing and Urban-Rural Development Department Jiangsu 210036)
【Abstract】Solar hot water system is an important renewable energy technology. Because solar hot water system was widely used in our country, building integrated with solar energy is also increasingly showing its irreplaceable status and a new light spot in constructing building. This article describes the flat plate solar hot water system characteristics, the advantages of building integrated, and focuses on the balcony of the flat wall solar power system. Two typical cases are here to introduce the successful application of the flat plate solar water heating systems and building integration.
【Key words】Flat plate solar power;Hot water systems;Building integrated;Balcony wall
1. 前言
太阳能热水系统是一种重要的可再生能源利用技术，推广应用太阳能热水系统，对于减少矿物能源消耗、减少环境污染、缓解用能紧张形势、促进节能减排、实现可持续发展都具有重要意义。太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康居住环境，不仅让住户家庭生活舒适，而且节能环保。然而近年来，一些大中型城市的开发商或物业管理部门禁止居民私自安装太阳能热水器，主要原因有以下两点：一是顶楼零散安装不美观；二是住户单独安装，容易破坏房子结构，带来漏水隐患。因而太阳能热水器与建筑物的结合问题，一度成为太阳能热水器的推广障碍。事实上，太阳能集热器本身具有防水隔热的作用，这与建筑物屋顶的作用具有相似之处，即可以利用太阳能集热设施部分或全部代替屋顶覆盖层的作用，从而可节约投资。因此，若能把建筑物与太阳能设施放到一起考虑，实现相互间的有机结合，不仅可节约投资，而且可保持建筑物的整体美观性不受破坏，一般简称作“太阳能与建筑一体化”。 ［ 1］
我国太阳能热利用经过数年的研究和开发，已取得显著成果并转化为生产力。目前，我国有1000多家有一定规模的太阳热水器生产企业，尤其是我国自主创新的真空管热管技术，技术水平居于世界领先地位，真空管热水器以其优良的性能，出口亚洲、欧洲、非洲等几十个国家，约占世界真空管热水器市场的90%以上。由于太阳能热水系统在我国得到广泛应用，因而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个新亮点。
2. 平板型太阳能热水系统与建筑一体化优势
太阳能和建筑一体化是太阳能热水系统应用的发展方向，平板型太阳能热水系统在与建筑一体化方面独具优势。由于平板型太阳能热水系统能够实现分体、承压运行，所以储热水箱和集热器的安装具有很大灵活性和自由度。储热水箱安装可以立式也可卧式；安装位置可以根据业主意见，可以安装在屋顶、阁楼间、卫生间、楼梯间、地下室、阳台、庭院等任何部位。集热器可以安装在平屋顶，也可以安装在坡屋面；可以安装在阳台，也可以壁挂于外墙；可以做成幕墙、遮阳罩、护栏、飘板、屋顶等。
平板集热器可以根据太阳能介入时间优选与建筑结合方案。对尖顶建筑，如果在建筑设计阶段介入，可优选嵌入式集热器，坡屋面上预留天窗口，预制连接件，做好防水处理，太阳能集热器嵌入安装，管道隐蔽，非常美观，简便；如果在建筑封顶阶段介入，优选半嵌入式集热器，屋顶铺瓦时为集热器预留空间，将集热器固定后，连接管道，插接防水板、导流槽，这种与瓦面结合的半嵌入安装，也比较美观；如果在建筑竣工后介入，优选平铺式集热器，将集热器平铺在瓦面上，连接管道难以隐蔽，美观方面差一些，但便于维修更换。另外在既有建筑“平改坡”改造工程上，可以用平板太阳能替代屋顶建筑材料，做成太阳能集热屋面，不仅提供热水或供暖，还能够有效地解决防水、隔热、承重和美观等问题，真可谓一举多得。
3. 平板型太阳能集热器的结构特点［ 2］
平板型太阳能热水系统的关键部件是平板集热器。平板集热器是太阳能光热转化装置，它决定了太阳能热水系统的产热量。平板集热器由多个部件组成，由外到里依次是压条、玻璃盖板、密封胶条、吸热板芯、保温材料、背板、边框和其它附件。压条和密封胶条用来封装玻璃盖板；玻璃盖板具有透光隔热功能，形成温室效应；吸热板芯是光热转化和热能传输的关键部件；保温材料用于阻止热量散失；背板、边框等其它附件构成集热器外壳，将集热空间封闭，防止散热，防止雨水渗入，对内部构件起到保护作用。
集热器的核心材料是涂有太阳能选择性吸收涂层的板芯。目前，市场上有多种平板集热器，各家产品无论外形和颜色如何多样化，结构都大同小异，但选材用料各不相同。根据集热器板芯流道结构和吸收涂层分类，大概可以分为铜铝复合、阳极氧化涂层板芯，铜铜复合、化学镀黑铬板芯，还有铜铝或铜铜复合、喷涂吸热涂料板芯等，这三类板芯外观都是黑色，吸热体都是条带状，透过集热器玻璃可以看到流道主管（即集管）未被吸热板遮盖，减少了有效吸热面积。
近年来，一种新型平板太阳能集热器己投放市场。这种新型平板太阳能集热器所选玻璃是太阳能专用高透过率超白玻璃，密封胶条无缝连接，板芯吸热体是天蓝色的，吸热体是整张板而不是条带，集管被吸热体覆盖，吸热体和流道的焊接采用激光焊接，正面几乎看不到焊接痕迹，板面平整美观。
4. 平板型阳台壁挂太阳能热水系统
目前城市住宅高层建筑很多，由于受安装空间和位置的限制，在阳台上安装太阳能成为开发企业的一种较为可靠的选择。象其它系列太阳能热水系统一样，阳台壁挂太阳能热水系统也分为真空管和平板两大类。从安全、美观和效率方面考虑，平板型阳台壁挂太阳能热水系统是最佳选择。
平板型阳台壁挂太阳能热水系统由承压储热水箱、平板集热器和连接管道、支架等部分组成。可采用自然循环间接加热系统，也可以采用强制循环间接加热系统，考虑成本和可靠性，一般优先选择前者。
建筑阳台的高度和形状千差万别，阳台式平板集热器几何尺寸、形状和安装角度要与之匹配、协调，所以它与常规产品有较大差异，一般较为窄长，可倾斜安装（一般与墙体夹角为15°），也可平贴于墙体或嵌入墙内。因为阳台集热器安装倾角难以达到当地最佳角度（最佳安装角度等于当地纬度），所以实际有效得热量偏小。
储热水箱常用立式、承压、壁挂水箱，安装于阳台内。若采用自然循环方式，水箱和集热器有一定高度差，且水平距离不宜太远，否则影响热水循环。可采用电辅助加热，也可采用热泵辅助加热，后者更节能、更安全，但成本高，属于高端产品。
5. 应用案例 ［ 3］
5.1 苏州南山金城家园。
5.1.1 工程概况：
南山金城家园总建筑面积约40万平方米，有高层、花园洋房等，其中别墅约180户，于2009年2月竣工。每户配200升水箱、4平方米平板集热器。
5.1.2 工程特点：
（1）采用分体承压强制循环系统，一户一个系统，独立运行；
（2）采用平板集热器，集热器采用介质二次换热；
（3）集热器设置在南坡面，水箱设置在阁楼夹层；
（4）集热器在坡面上安装采用嵌入式，使集热器与瓦面在同一平面上。
5.1.3 工程实景照片：（见图1）
图1
5.2 常州中意宝第小区。
5.2.1 工程概况。
常州中意宝第小区位于常州怀德中路。该小区建筑面积264000m2，总2400住户，全部采用阳台壁挂平板式太阳能热水系统。现已竣工一-三期住宅楼15栋，楼层高12～27层，共计1500户，平板型阳台壁挂太阳能热水系统已同步安装使用，小区四期在建。
5.2.2 系统特点。
（1）系统选用平板集热器，集热器采用固定件安装在阳台外侧，壁挂式水箱与集热器分体安装；
（2）介质循环，防冻、防垢。实行二次温差循环；
（3）水箱采用双层夹套搪瓷胆中胆承压水箱，内胆采用为蓝钛金刚搪瓷，耐腐蚀性好，不结垢，使用寿命长，可承压0.8MPa，用水采用顶水式，打开水龙头就用上有喷射力的热水；
（4）采用镀锌的角钢支架，支架硬度大、抗风雪能力强，坚固耐用；
（5）辅助能源电加热管经氮化处理后制造而成，具有较好的抗腐蚀性能和耐干烧性能。并配备漏电保护插头；
（6）按照国家设计技术规范，集热器设置了最佳合适角度。集热板外壳色彩选用与墙体接近的银白色，与建筑物的颜色和谐统一。
5.2.3 工程实景照片（见图2）
6. 结语
近年来，我国各地政府部门纷纷出台相关政策推进太阳能热水系统的应用，如江苏省建设厅2007年发文《关于加强太阳能热水系统推广应用和管理的通知》（苏建科〔2007〕361号）明确要求：“自2008年1月1日起，我省城镇区域内新建12层及以下住宅和新建、改建和扩建的宾馆、酒店、商住楼等有热水需求的公共建筑，应统一设计和安装太阳能热水系统。”这个文件有力地促进了江苏省太阳能热水系统的大量应用。
图2
推广应用太阳能热水系统是建设领域节能减排的一项重要工作，是贯彻落实科学发展观，实现经济社会可持续发展的重要举措。 随着经济建设和人民生活水平的提高，城市花园住宅已经成为潮流，因而开发和利用太阳能产品势在必行。由于消费者对生活热水的要求越来越高，而且对建筑的美观越来越重视，因而要大力推行太阳能与建筑一体化设计，真正做到统一设计、统一安装和竣工验收，并同时投入使用。
为促进太能热水系统的应用，太阳能热水器生产企业要加强与设计单位和建设单位的联系，积极推行太阳能与建筑一体化设计和应用。由于平板型太阳能热水系统有诸多优点，因而成为了建筑太阳能热水系统一体化应用的新模式，尤其平板型阳台壁挂太阳能热水系统为高层建筑应用太阳能开辟了新途径，而且必将为城市化建设带来新的亮点。
参考文献
［1］ 江苏省建设厅.建筑太阳能热水系统设计、安装与验收规范（DGJ32/J 08-2008）.
［2］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.平板型太阳能集热器 （GB/T 6424-2007）.
［3］ 江苏省住房和城乡建设厅科技发展中心，江苏省建筑节能协会. 建筑外遮阳和太阳能热水系统工程案例精选, 2010.
［文章编号］1006-7619（2011）04-28-419
［作者简介］ 吴晓春（1968.1-），职称：高级工程师，工作单位：江苏省住房和城乡建设厅科技发展中心，现从事江苏省太阳能热水系统的推广工作。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
【关键词】平板型太阳能；热水系统；建筑一体化；阳台壁挂
Applications of flat plate solar hot water systems and building integrated
Wu Xiao-chun
(Science & Technology Development Center of Jiangsu Housing and Urban-Rural Development Department Jiangsu 210036)
【Abstract】Solar hot water system is an important renewable energy technology. Because solar hot water system was widely used in our country, building integrated with solar energy is also increasingly showing its irreplaceable status and a new light spot in constructing building. This article describes the flat plate solar hot water system characteristics, the advantages of building integrated, and focuses on the balcony of the flat wall solar power system. Two typical cases are here to introduce the successful application of the flat plate solar water heating systems and building integration.
【Key words】Flat plate solar power;Hot water systems;Building integrated;Balcony wall
1. 前言
太阳能热水系统是一种重要的可再生能源利用技术，推广应用太阳能热水系统，对于减少矿物能源消耗、减少环境污染、缓解用能紧张形势、促进节能减排、实现可持续发展都具有重要意义。太阳能与建筑结合创造的低能耗高舒适度的健康居住环境，不仅让住户家庭生活舒适，而且节能环保。然而近年来，一些大中型城市的开发商或物业管理部门禁止居民私自安装太阳能热水器，主要原因有以下两点：一是顶楼零散安装不美观；二是住户单独安装，容易破坏房子结构，带来漏水隐患。因而太阳能热水器与建筑物的结合问题，一度成为太阳能热水器的推广障碍。事实上，太阳能集热器本身具有防水隔热的作用，这与建筑物屋顶的作用具有相似之处，即可以利用太阳能集热设施部分或全部代替屋顶覆盖层的作用，从而可节约投资。因此，若能把建筑物与太阳能设施放到一起考虑，实现相互间的有机结合，不仅可节约投资，而且可保持建筑物的整体美观性不受破坏，一般简称作“太阳能与建筑一体化”。 ［ 1］
我国太阳能热利用经过数年的研究和开发，已取得显著成果并转化为生产力。目前，我国有1000多家有一定规模的太阳热水器生产企业，尤其是我国自主创新的真空管热管技术，技术水平居于世界领先地位，真空管热水器以其优良的性能，出口亚洲、欧洲、非洲等几十个国家，约占世界真空管热水器市场的90%以上。由于太阳能热水系统在我国得到广泛应用，因而太阳能与建筑的结合，也在住宅建设中越发呈现出其不可替代的地位，并成为住宅建设中的一个新亮点。
2. 平板型太阳能热水系统与建筑一体化优势
太阳能和建筑一体化是太阳能热水系统应用的发展方向，平板型太阳能热水系统在与建筑一体化方面独具优势。由于平板型太阳能热水系统能够实现分体、承压运行，所以储热水箱和集热器的安装具有很大灵活性和自由度。储热水箱安装可以立式也可卧式；安装位置可以根据业主意见，可以安装在屋顶、阁楼间、卫生间、楼梯间、地下室、阳台、庭院等任何部位。集热器可以安装在平屋顶，也可以安装在坡屋面；可以安装在阳台，也可以壁挂于外墙；可以做成幕墙、遮阳罩、护栏、飘板、屋顶等。
平板集热器可以根据太阳能介入时间优选与建筑结合方案。对尖顶建筑，如果在建筑设计阶段介入，可优选嵌入式集热器，坡屋面上预留天窗口，预制连接件，做好防水处理，太阳能集热器嵌入安装，管道隐蔽，非常美观，简便；如果在建筑封顶阶段介入，优选半嵌入式集热器，屋顶铺瓦时为集热器预留空间，将集热器固定后，连接管道，插接防水板、导流槽，这种与瓦面结合的半嵌入安装，也比较美观；如果在建筑竣工后介入，优选平铺式集热器，将集热器平铺在瓦面上，连接管道难以隐蔽，美观方面差一些，但便于维修更换。另外在既有建筑“平改坡”改造工程上，可以用平板太阳能替代屋顶建筑材料，做成太阳能集热屋面，不仅提供热水或供暖，还能够有效地解决防水、隔热、承重和美观等问题，真可谓一举多得。
3. 平板型太阳能集热器的结构特点［ 2］
平板型太阳能热水系统的关键部件是平板集热器。平板集热器是太阳能光热转化装置，它决定了太阳能热水系统的产热量。平板集热器由多个部件组成，由外到里依次是压条、玻璃盖板、密封胶条、吸热板芯、保温材料、背板、边框和其它附件。压条和密封胶条用来封装玻璃盖板；玻璃盖板具有透光隔热功能，形成温室效应；吸热板芯是光热转化和热能传输的关键部件；保温材料用于阻止热量散失；背板、边框等其它附件构成集热器外壳，将集热空间封闭，防止散热，防止雨水渗入，对内部构件起到保护作用。
集热器的核心材料是涂有太阳能选择性吸收涂层的板芯。目前，市场上有多种平板集热器，各家产品无论外形和颜色如何多样化，结构都大同小异，但选材用料各不相同。根据集热器板芯流道结构和吸收涂层分类，大概可以分为铜铝复合、阳极氧化涂层板芯，铜铜复合、化学镀黑铬板芯，还有铜铝或铜铜复合、喷涂吸热涂料板芯等，这三类板芯外观都是黑色，吸热体都是条带状，透过集热器玻璃可以看到流道主管（即集管）未被吸热板遮盖，减少了有效吸热面积。
近年来，一种新型平板太阳能集热器己投放市场。这种新型平板太阳能集热器所选玻璃是太阳能专用高透过率超白玻璃，密封胶条无缝连接，板芯吸热体是天蓝色的，吸热体是整张板而不是条带，集管被吸热体覆盖，吸热体和流道的焊接采用激光焊接，正面几乎看不到焊接痕迹，板面平整美观。
4. 平板型阳台壁挂太阳能热水系统
目前城市住宅高层建筑很多，由于受安装空间和位置的限制，在阳台上安装太阳能成为开发企业的一种较为可靠的选择。象其它系列太阳能热水系统一样，阳台壁挂太阳能热水系统也分为真空管和平板两大类。从安全、美观和效率方面考虑，平板型阳台壁挂太阳能热水系统是最佳选择。
平板型阳台壁挂太阳能热水系统由承压储热水箱、平板集热器和连接管道、支架等部分组成。可采用自然循环间接加热系统，也可以采用强制循环间接加热系统，考虑成本和可靠性，一般优先选择前者。
建筑阳台的高度和形状千差万别，阳台式平板集热器几何尺寸、形状和安装角度要与之匹配、协调，所以它与常规产品有较大差异，一般较为窄长，可倾斜安装（一般与墙体夹角为15°），也可平贴于墙体或嵌入墙内。因为阳台集热器安装倾角难以达到当地最佳角度（最佳安装角度等于当地纬度），所以实际有效得热量偏小。
储热水箱常用立式、承压、壁挂水箱，安装于阳台内。若采用自然循环方式，水箱和集热器有一定高度差，且水平距离不宜太远，否则影响热水循环。可采用电辅助加热，也可采用热泵辅助加热，后者更节能、更安全，但成本高，属于高端产品。
5. 应用案例 ［ 3］
5.1 苏州南山金城家园。
5.1.1 工程概况：
南山金城家园总建筑面积约40万平方米，有高层、花园洋房等，其中别墅约180户，于2009年2月竣工。每户配200升水箱、4平方米平板集热器。
5.1.2 工程特点：
（1）采用分体承压强制循环系统，一户一个系统，独立运行；
（2）采用平板集热器，集热器采用介质二次换热；
（3）集热器设置在南坡面，水箱设置在阁楼夹层；
（4）集热器在坡面上安装采用嵌入式，使集热器与瓦面在同一平面上。
5.1.3 工程实景照片：（见图1）
图1
5.2 常州中意宝第小区。
5.2.1 工程概况。
常州中意宝第小区位于常州怀德中路。该小区建筑面积264000m2，总2400住户，全部采用阳台壁挂平板式太阳能热水系统。现已竣工一-三期住宅楼15栋，楼层高12～27层，共计1500户，平板型阳台壁挂太阳能热水系统已同步安装使用，小区四期在建。
5.2.2 系统特点。
（1）系统选用平板集热器，集热器采用固定件安装在阳台外侧，壁挂式水箱与集热器分体安装；
（2）介质循环，防冻、防垢。实行二次温差循环；
（3）水箱采用双层夹套搪瓷胆中胆承压水箱，内胆采用为蓝钛金刚搪瓷，耐腐蚀性好，不结垢，使用寿命长，可承压0.8MPa，用水采用顶水式，打开水龙头就用上有喷射力的热水；
（4）采用镀锌的角钢支架，支架硬度大、抗风雪能力强，坚固耐用；
（5）辅助能源电加热管经氮化处理后制造而成，具有较好的抗腐蚀性能和耐干烧性能。并配备漏电保护插头；
（6）按照国家设计技术规范，集热器设置了最佳合适角度。集热板外壳色彩选用与墙体接近的银白色，与建筑物的颜色和谐统一。
5.2.3 工程实景照片（见图2）
6. 结语
近年来，我国各地政府部门纷纷出台相关政策推进太阳能热水系统的应用，如江苏省建设厅2007年发文《关于加强太阳能热水系统推广应用和管理的通知》（苏建科〔2007〕361号）明确要求：“自2008年1月1日起，我省城镇区域内新建12层及以下住宅和新建、改建和扩建的宾馆、酒店、商住楼等有热水需求的公共建筑，应统一设计和安装太阳能热水系统。”这个文件有力地促进了江苏省太阳能热水系统的大量应用。
图2
推广应用太阳能热水系统是建设领域节能减排的一项重要工作，是贯彻落实科学发展观，实现经济社会可持续发展的重要举措。 随着经济建设和人民生活水平的提高，城市花园住宅已经成为潮流，因而开发和利用太阳能产品势在必行。由于消费者对生活热水的要求越来越高，而且对建筑的美观越来越重视，因而要大力推行太阳能与建筑一体化设计，真正做到统一设计、统一安装和竣工验收，并同时投入使用。
为促进太能热水系统的应用，太阳能热水器生产企业要加强与设计单位和建设单位的联系，积极推行太阳能与建筑一体化设计和应用。由于平板型太阳能热水系统有诸多优点，因而成为了建筑太阳能热水系统一体化应用的新模式，尤其平板型阳台壁挂太阳能热水系统为高层建筑应用太阳能开辟了新途径，而且必将为城市化建设带来新的亮点。
参考文献
［1］ 江苏省建设厅.建筑太阳能热水系统设计、安装与验收规范（DGJ32/J 08-2008）.
［2］ 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.平板型太阳能集热器 （GB/T 6424-2007）.
［3］ 江苏省住房和城乡建设厅科技发展中心，江苏省建筑节能协会. 建筑外遮阳和太阳能热水系统工程案例精选, 2010.
［文章编号］1006-7619（2011）04-28-419
［作者简介］ 吴晓春（1968.1-），职称：高级工程师，工作单位：江苏省住房和城乡建设厅科技发展中心，现从事江苏省太阳能热水系统的推广工作。
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