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摘要：随着经济的快速发展和社会的不断进步，全球性的资源与能源危机不断加剧。作为环保节能的太阳能建筑逐渐被广大人们所接受很欣赏，太阳能热水系统是最经济的太阳能热利用系统，可以达到全年节能的目的，大型联集管集中供水系统是太阳能热水工程中常见的系统，它具有节能、减排和环保等特点，应用前景非常广阔。
关键词：太阳能建筑；光热利用；节能环保
中图分类号：TK511 文献标识码：A文章编号：
引言
太阳能热水工程就是指利用光热转换技术将光能转换为热能，再利用所得到的热量达到热水供应的目的。利用无偿的的太阳能，不但可以解决一次性能源短缺的问题，同时又可以保护环境、造福人类。太阳能建筑之所以能够节能，其主要原因是在规划、设计等过程中，通过对相关设备、围护构架等热工性能的合理设计，从而不断的提高太阳能建筑制冷、通风、采暖照明、排水、通道等电力电气设备的相关运行效率，通过充分利用这些清洁的可再生能源，不断可以保证室内的冷热环境质量，还可以充分保证建筑的使用功能，达到合理有效利用可再生能源的良好效果。
太阳能与建筑一体化的实质就是将太阳能产品（主要是联集管集热器）与建筑结构完美结合，实现整体外观的和谐统一。在设计过程中需要考虑如下原则：
1、考虑气候和建筑的使用是否适合太阳能热水系统，太阳能热水系统的节能潜力取决于当地可用的太阳辐照强度、系统使用目的和系统的恰当设计。
2、确定集热器在建筑物上的合理安装位置，确保集热器能够最大限度地接收太阳辐射。尽量避免集热器被附近的建筑物和树木遮挡，最普遍且最容易得到太阳光照射的位置是在平屋顶的最高处。
3、应该尽量减少从集热器到水箱的距离。从集热器到水箱的距离越远，热损失就越大，系统热效率降低的就越多。对于太阳能热水系统来讲，将水箱设置在热水系统的中央有利于降低系统的供热半径，减少系统的热损耗。
某生活综合服务楼为高校后勤综合用房，建筑面积9777平方米，局部6层，屋顶可利用面积可达2774平方米，建筑高度24米，为多层公共建筑，主要功能为食堂，浴室及后勤人员休息室。生活热水系统为浴室提供热水，可供4000学生洗澡使用。本工程热水系统采用单管定时供水系统，供水方式同程，干管及立管回水。在天面设置了1个56立方开式不锈钢板储热水箱。热水系统采用机械循环，太阳能系统及淋浴热水系统各自设循环回水泵，回水泵的开启可由管路上的电接点温度计自动控制，也可定时开启。
系统的设计参数
当地气象参数（合肥）：
气候特点：属于气候为暖温带季风大陆型气候，四季分明，雨量充沛，气候温和，全年平均气温14.1℃，极端最高气温36.5℃，最低气温-11.1℃，年降水量849毫米，全年无霜期200天以上。
本工程集热器配有50支直径47MM，长度1500MM的全玻璃真空管。集热器通过联箱将真空管有效地组合在一起，结构非常紧凑，便于安装，同时运行相当可靠，集热效率较高。这种集热器在北方地区可以保证春秋季节每日晴好天气下每台每天提供300--420升热水，全年平均温升30℃（45℃-15℃），由于横排集热器的真空管是以直径来拦截光线，集热器安装倾角的确定，只要保证在冬季真空管前管的阴影不遮挡后管即可。集热器的管间距是75MM，冬季太阳光的最小入射角30°，如果采用竖排集热器，集热器的倾角必须大于当地的纬度才能保证获得最大的太阳能量。
系统工作原理：该建筑所采用热水系统为双水箱太阳能集中供热水系统，其系统原理流程如下图所示：
双水箱太阳能集中供热水系统原理流程图
（1）集热循环 每日太阳辐射达到一定强度时，集热器温度开始上升，当温度达到控制器的设定温度时，集热器循环水泵开始启动，将自来水水输送到集热器阵列，同时热水流入恒温水箱，这样可以保证在太阳能工作的第一时间系统就可以得到恒定的热水，这样经过一天的循环水箱的水温都可达到正常的使用温度。
（2）辅助热源 控制系统为辅助热源提供了控制功能，辅助加热启动是系统可以自动打开辅助加热循环泵和辅助加热电源，系统可以执行两项加热控制: A 、在每天两个定时加热时段，系统可以将水箱温度加热到设定的温度T1；B、在加热时段之外的时间，系统加热器可以维持设定的温度T2；一般T1-T2≥10℃，T2=42℃。
（3）自动上水 系统可实现的自动上水分三个动作：A、每天设定的两个上水时段，系统可以将水位维持在高水位； B、在上水时段之外的时间，如果水箱缺水（低于低水位），系统所有动作停止，同时会启动上水，并维持低水位，系统重新开始正常动作；C、在所有時间内，如果水箱温度高于设定温度T3，一般T3-T2≥5℃，这说明太阳能在高效工作，这是系统会启动上水并达到高水位。在设定的上水时段（大体为太阳能工作时段），系统处于温控上水过程，系统低于高水位而高于设定温度时开始上水，达到高水位或低于设定温度时上水停止；在设定的上水时段之外（基本上是用水高峰和电加热可能的工作时段），上水不受温度控制只维持低水位，这样可以减少电加热可开启时间，同时减少由于上水而引起的水温波动。
（4）供水循环 供水循环是保证供水管网内始终有恒定热水的间歇循环，系统的供水循环有三种选择方式：A、定时循环每天分8个时段定时循环，每个时段最多可达200分钟，整个循环可以覆盖24小时；B、定温循环可设定供水管道温度的上限和下限，低于下限时供水循环启动，达到上限时停止；C、定时定温循环系统可以将A、B两种方式复合起来，实现在规定的时段内定温循环。
太阳能建筑已经成为当前节能环保建筑领域的研究热点之一，如何实现低成本、高效率的建筑节能，具有非常现实的意义。本文阐述了大型联集管太阳能热水设计，以期为太阳能建筑设计提供参考与借鉴，探索适合当地的太阳能建筑的设计理念和方法，从而推动太阳能建筑更好、更快的发展。
参考文献：
1、中国气象局气象信息中心发布气象资料
2、杨洪兴，周伟.太阳能建筑一体化技术与应用.中国建筑工业出版社，2009.342-345.
关键词：太阳能建筑；光热利用；节能环保
中图分类号：TK511 文献标识码：A文章编号：
引言
太阳能热水工程就是指利用光热转换技术将光能转换为热能，再利用所得到的热量达到热水供应的目的。利用无偿的的太阳能，不但可以解决一次性能源短缺的问题，同时又可以保护环境、造福人类。太阳能建筑之所以能够节能，其主要原因是在规划、设计等过程中，通过对相关设备、围护构架等热工性能的合理设计，从而不断的提高太阳能建筑制冷、通风、采暖照明、排水、通道等电力电气设备的相关运行效率，通过充分利用这些清洁的可再生能源，不断可以保证室内的冷热环境质量，还可以充分保证建筑的使用功能，达到合理有效利用可再生能源的良好效果。
太阳能与建筑一体化的实质就是将太阳能产品（主要是联集管集热器）与建筑结构完美结合，实现整体外观的和谐统一。在设计过程中需要考虑如下原则：
1、考虑气候和建筑的使用是否适合太阳能热水系统，太阳能热水系统的节能潜力取决于当地可用的太阳辐照强度、系统使用目的和系统的恰当设计。
2、确定集热器在建筑物上的合理安装位置，确保集热器能够最大限度地接收太阳辐射。尽量避免集热器被附近的建筑物和树木遮挡，最普遍且最容易得到太阳光照射的位置是在平屋顶的最高处。
3、应该尽量减少从集热器到水箱的距离。从集热器到水箱的距离越远，热损失就越大，系统热效率降低的就越多。对于太阳能热水系统来讲，将水箱设置在热水系统的中央有利于降低系统的供热半径，减少系统的热损耗。
某生活综合服务楼为高校后勤综合用房，建筑面积9777平方米，局部6层，屋顶可利用面积可达2774平方米，建筑高度24米，为多层公共建筑，主要功能为食堂，浴室及后勤人员休息室。生活热水系统为浴室提供热水，可供4000学生洗澡使用。本工程热水系统采用单管定时供水系统，供水方式同程，干管及立管回水。在天面设置了1个56立方开式不锈钢板储热水箱。热水系统采用机械循环，太阳能系统及淋浴热水系统各自设循环回水泵，回水泵的开启可由管路上的电接点温度计自动控制，也可定时开启。
系统的设计参数
当地气象参数（合肥）：
气候特点：属于气候为暖温带季风大陆型气候，四季分明，雨量充沛，气候温和，全年平均气温14.1℃，极端最高气温36.5℃，最低气温-11.1℃，年降水量849毫米，全年无霜期200天以上。
本工程集热器配有50支直径47MM，长度1500MM的全玻璃真空管。集热器通过联箱将真空管有效地组合在一起，结构非常紧凑，便于安装，同时运行相当可靠，集热效率较高。这种集热器在北方地区可以保证春秋季节每日晴好天气下每台每天提供300--420升热水，全年平均温升30℃（45℃-15℃），由于横排集热器的真空管是以直径来拦截光线，集热器安装倾角的确定，只要保证在冬季真空管前管的阴影不遮挡后管即可。集热器的管间距是75MM，冬季太阳光的最小入射角30°，如果采用竖排集热器，集热器的倾角必须大于当地的纬度才能保证获得最大的太阳能量。
系统工作原理：该建筑所采用热水系统为双水箱太阳能集中供热水系统，其系统原理流程如下图所示：
双水箱太阳能集中供热水系统原理流程图
（1）集热循环 每日太阳辐射达到一定强度时，集热器温度开始上升，当温度达到控制器的设定温度时，集热器循环水泵开始启动，将自来水水输送到集热器阵列，同时热水流入恒温水箱，这样可以保证在太阳能工作的第一时间系统就可以得到恒定的热水，这样经过一天的循环水箱的水温都可达到正常的使用温度。
（2）辅助热源 控制系统为辅助热源提供了控制功能，辅助加热启动是系统可以自动打开辅助加热循环泵和辅助加热电源，系统可以执行两项加热控制: A 、在每天两个定时加热时段，系统可以将水箱温度加热到设定的温度T1；B、在加热时段之外的时间，系统加热器可以维持设定的温度T2；一般T1-T2≥10℃，T2=42℃。
（3）自动上水 系统可实现的自动上水分三个动作：A、每天设定的两个上水时段，系统可以将水位维持在高水位； B、在上水时段之外的时间，如果水箱缺水（低于低水位），系统所有动作停止，同时会启动上水，并维持低水位，系统重新开始正常动作；C、在所有時间内，如果水箱温度高于设定温度T3，一般T3-T2≥5℃，这说明太阳能在高效工作，这是系统会启动上水并达到高水位。在设定的上水时段（大体为太阳能工作时段），系统处于温控上水过程，系统低于高水位而高于设定温度时开始上水，达到高水位或低于设定温度时上水停止；在设定的上水时段之外（基本上是用水高峰和电加热可能的工作时段），上水不受温度控制只维持低水位，这样可以减少电加热可开启时间，同时减少由于上水而引起的水温波动。
（4）供水循环 供水循环是保证供水管网内始终有恒定热水的间歇循环，系统的供水循环有三种选择方式：A、定时循环每天分8个时段定时循环，每个时段最多可达200分钟，整个循环可以覆盖24小时；B、定温循环可设定供水管道温度的上限和下限，低于下限时供水循环启动，达到上限时停止；C、定时定温循环系统可以将A、B两种方式复合起来，实现在规定的时段内定温循环。
太阳能建筑已经成为当前节能环保建筑领域的研究热点之一，如何实现低成本、高效率的建筑节能，具有非常现实的意义。本文阐述了大型联集管太阳能热水设计，以期为太阳能建筑设计提供参考与借鉴，探索适合当地的太阳能建筑的设计理念和方法，从而推动太阳能建筑更好、更快的发展。
参考文献：
1、中国气象局气象信息中心发布气象资料
2、杨洪兴，周伟.太阳能建筑一体化技术与应用.中国建筑工业出版社，2009.342-345.