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摘要：本文主要介绍了住宅建筑中常用的几种太阳能热水系统形式特点，并比较分析其优缺点。对不同情况住宅太阳能热水系统的选用方法进行了推介。
关键词：太阳能；集中式 ； 集热器； 住宅
中图分类号：TK511 文献标识码： A
0 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。为促进我省太阳能热水系统的广泛实施，加快民用建筑太阳能热水系统一体化技术应用的步伐，规定新建民用建筑应将太阳能热水系统作为建筑设计的组成部分，与建筑主体工程同步设计、同步施工，同步验收。十二层及以下的新建居住建筑和实行集中供应热水的医院、学校、饭店、游泳池、公共浴室（洗浴场所）等热水消耗大户，必须采用太阳能热水系统与建筑一体化技术；对具备利用太阳能热水系统条件的十二层以上民用建筑，建设单位应当采用太阳能热水系统。国家机关和政府投资的民用建筑，应带头采用太阳能热水系统。
但在住宅设计中太阳能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。
1多层住宅
多层住宅太阳能设计相对来说较为易于实现，其户数相对较少，屋顶可用空间较大，易于实现一户一单体太阳能热水器，由于集热器需要南向的坡屋面或墙作为安装的依托，争取尽量多的实体面积和可利用空间就成为一体化住宅形体设计的指导思想。通常可以使用退阶和半接地式的设计。通过立体构成的切割手法，使整个体量的横断面类似于台阶或三角形。当太阳能热水器安装在屋顶时，由于其位置较高，可以形成自然压头，管路选择比较灵活，既可以选择顶水式，也可以选择落水式。相应集热器类型也有较大的自由度，自然循环式、强制循环式和直流式均可。但住宅屋顶形式有平屋顶和坡屋顶之分，所以需要重点解决太阳能设备与不同屋顶形式的有机结合和连接。
就热水器的安装而言，平屋顶的优点是施工比较方便，集热器或支架与屋顶结构的连接技术难度较小。而且平屋顶在一般视点是无法看到的，因此不需过多考虑集热器的外形与建筑立面的协调。考虑到由高层或其他位置能够看到平屋顶的情况，集热器只需排列整洁即可。而坡屋顶安装太阳能热水器，根据其坡度不同，可以直接将集热器安装在屋顶，也可以用支架安装，但都要做到不影响房屋的使用和外观。实际上，我国许多住宅的坡屋顶都是相对稍缓。稍缓的倾角更有利于集热器接受太阳漫射辐射，可以不必另行安装支架。由于坡屋顶正常视高一般可见，集热器可以起到丰富其外观的作用。缺点是施工会牵扯到防水的问题，技术上相对复杂。
当然，对于多层住宅太阳能也可设于阳台栏板上，与建筑立面统一设计。
2小高层住宅
对于7-12层的住宅，每个单元每层2-4户，每个单元14-48户，对于户数相对较少的住宅，还是可以将太阳能设于屋顶，原理同多层住宅，但是底层部分住宅需要单独引至屋顶一根压力较高的太阳能进水管，而且使用热水时，底层部分热水压力较高，太阳能管路较长，浪费水资源。这时候可以在墙面或阳台安装太阳能热水器，可以减小管路的长度。对于高层住宅是其他安装方式不能替代的。而且其位置往往处于立面的视觉焦点，可以成为立面构成的重要因素，这也更加符合一体化设计的思想。由于与用水端没有足够的高差，所以在墙面或阳台安装的系统必须采用顶水式管路。而且同坡屋顶一样，应尽量选择集热器与储水箱分离的系统，可以减小坠落伤人的概率。根据使用情况的不同，构件连接可以分为固定式和活动式两种情况。
1）固定式
固定式是指热水器在安装后用户不再移动其位置或角度。所以要求集热器在安装之初就能够达到比较好的效率，而且又不会造成立面的混乱或造成不安全因素。集热器可单独悬挂于建筑物向阳的阳台或外墙窗口下方，彻底解决高层建筑低层住房想装却怕管道太长及屋顶无法安装诸多难题。水箱悬挂于阳台地面或室内墙角。
2）活动式
活动式连接是指集热器可以由用户控制而在支架滑轨上运动，使其可以贴于竖直墙面，也可以斜出以达到最佳的集热效果。比较理想的一种情况是将支架安装在窗户的上方，除支架外其余部分可以收起。使用时，将集热器放至适当位置和角度，在集热同时起到遮阳的作用，尤其适合夏季太阳高度角比较高的情况。在外挑支架上设有档位，可使集热器在不同季节分别处于最佳的倾角。集热器的打开和收起可利用下端的拉杆完成。缺点是由于集热器已经位于窗上过梁位置，该层已没有足够空间容纳水箱，所以采用自然循环时水箱必须置于其上一层户内。
以上所说的多层、小高层太阳能均为分体式，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。对于小高层住宅也可以采用集中式。
3高层住宅
一般大于12层的高层住宅可采用分体或集中式的，因户数校多，采用分体时一般设于阳台栏板式的，这种的需要与建筑立面配合，征得建筑师及甲方的同意。采用集中式
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。一般的形式是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，没有达到要求時启用辅助加热设施加热后进入恒温水箱，系统可根据要求实现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。
以上是在设计中住宅太阳能的常见做法的，分户集热、分户储热系统（阳台壁挂式）太阳能优点是安装管路短，节水效果好产权独立，物业无管理、收费等难题； 系统独立，互不影响；安装不受楼层高低的影响。缺点是初期投资较高；太阳能、热水资源无法共享，综合利用率低分布点多，维修频率高；中高层楼群中，低层住宅存在遮光问题；塔楼等住宅存在着无南向阳台的问题；对建筑外观影响较大，需优化建筑设计，以保证太阳能与建筑的协调。集中太阳能热水系统：优点是热水资源共享性高，后期运行费用较低，相比分户储热形式，系统整合程度高，太阳能量及设备的有效利用率更高，初期建设规模相对较小；物业部门集中管理，集中维护，维修率较低；集热器安装在楼顶层，不影响建筑外观；缺点是需分户计量安装热水表进行热计量，收费、管理较为麻烦；集中水箱需要占用公共空间作为设备间，承重等问题；为保证用水质量，造成供水成本增高。
4结束语
住宅建筑太阳能热水系统有多种形式可供选择，但是选择的首要原则是能够实现太阳能与建筑一体化。分户分体式太阳能热水器技术成熟，已有现成的产品，可在6层以下住宅建筑中广泛使用。每户单独一套系统，互不影响，但管线较多，可考虑在建筑设计时预留管道井； 6层以上住宅建筑采用半集中式或集中式太阳能热水系统。这需要在设计中综合考虑，统一规划设计，使太阳能热水器与住宅设计的有机结合，从而实现太阳能热水系统一体化技术应用。
关键词：太阳能；集中式 ； 集热器； 住宅
中图分类号：TK511 文献标识码： A
0 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。为促进我省太阳能热水系统的广泛实施，加快民用建筑太阳能热水系统一体化技术应用的步伐，规定新建民用建筑应将太阳能热水系统作为建筑设计的组成部分，与建筑主体工程同步设计、同步施工，同步验收。十二层及以下的新建居住建筑和实行集中供应热水的医院、学校、饭店、游泳池、公共浴室（洗浴场所）等热水消耗大户，必须采用太阳能热水系统与建筑一体化技术；对具备利用太阳能热水系统条件的十二层以上民用建筑，建设单位应当采用太阳能热水系统。国家机关和政府投资的民用建筑，应带头采用太阳能热水系统。
但在住宅设计中太阳能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。
1多层住宅
多层住宅太阳能设计相对来说较为易于实现，其户数相对较少，屋顶可用空间较大，易于实现一户一单体太阳能热水器，由于集热器需要南向的坡屋面或墙作为安装的依托，争取尽量多的实体面积和可利用空间就成为一体化住宅形体设计的指导思想。通常可以使用退阶和半接地式的设计。通过立体构成的切割手法，使整个体量的横断面类似于台阶或三角形。当太阳能热水器安装在屋顶时，由于其位置较高，可以形成自然压头，管路选择比较灵活，既可以选择顶水式，也可以选择落水式。相应集热器类型也有较大的自由度，自然循环式、强制循环式和直流式均可。但住宅屋顶形式有平屋顶和坡屋顶之分，所以需要重点解决太阳能设备与不同屋顶形式的有机结合和连接。
就热水器的安装而言，平屋顶的优点是施工比较方便，集热器或支架与屋顶结构的连接技术难度较小。而且平屋顶在一般视点是无法看到的，因此不需过多考虑集热器的外形与建筑立面的协调。考虑到由高层或其他位置能够看到平屋顶的情况，集热器只需排列整洁即可。而坡屋顶安装太阳能热水器，根据其坡度不同，可以直接将集热器安装在屋顶，也可以用支架安装，但都要做到不影响房屋的使用和外观。实际上，我国许多住宅的坡屋顶都是相对稍缓。稍缓的倾角更有利于集热器接受太阳漫射辐射，可以不必另行安装支架。由于坡屋顶正常视高一般可见，集热器可以起到丰富其外观的作用。缺点是施工会牵扯到防水的问题，技术上相对复杂。
当然，对于多层住宅太阳能也可设于阳台栏板上，与建筑立面统一设计。
2小高层住宅
对于7-12层的住宅，每个单元每层2-4户，每个单元14-48户，对于户数相对较少的住宅，还是可以将太阳能设于屋顶，原理同多层住宅，但是底层部分住宅需要单独引至屋顶一根压力较高的太阳能进水管，而且使用热水时，底层部分热水压力较高，太阳能管路较长，浪费水资源。这时候可以在墙面或阳台安装太阳能热水器，可以减小管路的长度。对于高层住宅是其他安装方式不能替代的。而且其位置往往处于立面的视觉焦点，可以成为立面构成的重要因素，这也更加符合一体化设计的思想。由于与用水端没有足够的高差，所以在墙面或阳台安装的系统必须采用顶水式管路。而且同坡屋顶一样，应尽量选择集热器与储水箱分离的系统，可以减小坠落伤人的概率。根据使用情况的不同，构件连接可以分为固定式和活动式两种情况。
1）固定式
固定式是指热水器在安装后用户不再移动其位置或角度。所以要求集热器在安装之初就能够达到比较好的效率，而且又不会造成立面的混乱或造成不安全因素。集热器可单独悬挂于建筑物向阳的阳台或外墙窗口下方，彻底解决高层建筑低层住房想装却怕管道太长及屋顶无法安装诸多难题。水箱悬挂于阳台地面或室内墙角。
2）活动式
活动式连接是指集热器可以由用户控制而在支架滑轨上运动，使其可以贴于竖直墙面，也可以斜出以达到最佳的集热效果。比较理想的一种情况是将支架安装在窗户的上方，除支架外其余部分可以收起。使用时，将集热器放至适当位置和角度，在集热同时起到遮阳的作用，尤其适合夏季太阳高度角比较高的情况。在外挑支架上设有档位，可使集热器在不同季节分别处于最佳的倾角。集热器的打开和收起可利用下端的拉杆完成。缺点是由于集热器已经位于窗上过梁位置，该层已没有足够空间容纳水箱，所以采用自然循环时水箱必须置于其上一层户内。
以上所说的多层、小高层太阳能均为分体式，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。对于小高层住宅也可以采用集中式。
3高层住宅
一般大于12层的高层住宅可采用分体或集中式的，因户数校多，采用分体时一般设于阳台栏板式的，这种的需要与建筑立面配合，征得建筑师及甲方的同意。采用集中式
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。一般的形式是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，没有达到要求時启用辅助加热设施加热后进入恒温水箱，系统可根据要求实现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。
以上是在设计中住宅太阳能的常见做法的，分户集热、分户储热系统（阳台壁挂式）太阳能优点是安装管路短，节水效果好产权独立，物业无管理、收费等难题； 系统独立，互不影响；安装不受楼层高低的影响。缺点是初期投资较高；太阳能、热水资源无法共享，综合利用率低分布点多，维修频率高；中高层楼群中，低层住宅存在遮光问题；塔楼等住宅存在着无南向阳台的问题；对建筑外观影响较大，需优化建筑设计，以保证太阳能与建筑的协调。集中太阳能热水系统：优点是热水资源共享性高，后期运行费用较低，相比分户储热形式，系统整合程度高，太阳能量及设备的有效利用率更高，初期建设规模相对较小；物业部门集中管理，集中维护，维修率较低；集热器安装在楼顶层，不影响建筑外观；缺点是需分户计量安装热水表进行热计量，收费、管理较为麻烦；集中水箱需要占用公共空间作为设备间，承重等问题；为保证用水质量，造成供水成本增高。
4结束语
住宅建筑太阳能热水系统有多种形式可供选择，但是选择的首要原则是能够实现太阳能与建筑一体化。分户分体式太阳能热水器技术成熟，已有现成的产品，可在6层以下住宅建筑中广泛使用。每户单独一套系统，互不影响，但管线较多，可考虑在建筑设计时预留管道井； 6层以上住宅建筑采用半集中式或集中式太阳能热水系统。这需要在设计中综合考虑，统一规划设计，使太阳能热水器与住宅设计的有机结合，从而实现太阳能热水系统一体化技术应用。