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摘要：节能减排是生态文明建设的重要内容，太阳能热水系统是应用于绿色建筑的典型节能控制措施。为探究住宅建筑集分式太阳能热水系统节能控制技术的应用，对太阳能热水系统可行性、设计要求和关键技术指标进行分析，通过实践应用层面的技术和节能分析，讨论太阳能热水系统节能环保效益，并提出针对性的建议。
关键词：集分式太阳能热水系统 节能技术 应用
1.住宅建筑太阳能热水系统分析
（1）可行性
城市化进程的不断推进，高层住宅建筑随着楼层与绿色指标的提升，对太阳能利用技术提出了更高的要求，对于集分式太阳能热水系统在住宅建筑中的应用，既存在优势，也存在不足，多优势与不足进行对比分析，可验证其节能应用的可行性。从劣势看，空间有限导致集热器配比不足;上下水管道复杂致使下部为管道承压大，故障率偏高;楼层高导致热媒管道长，热量控制不利。从优势看，太阳能的应用推动建筑节能的发展;太阳能的可再生性与无污染性，特别符合绿色建筑理念;使用过程经济，太阳能为非付费清洁能源;统一安装，整齐美观，便于维护。因此通过优劣势比较，以目前的实践条件看，住宅建筑太阳能热水系统推广应用的可行性较高。
（2）设计要求
在太阳能热水系统的参数设计时，要先确定建筑楼层数、总建筑面积、户数、户均面积等数据，然后结合水温需求、生活习惯、热损、气候条件等因素，明确生活热水定额。采用集中集热分户储热式太阳能热水系统，满足美观的同时，要求日均日照时间不低于4小时;控制方式选择手动控制与自动控制相结合的方式，满足二次加热与强制循环;在材料选择上，考虑安全性、保温性、消防性等，固定支架采用热镀锌角钢与不锈钢螺栓固定，保温材料标准为难燃B级，保护层为铝板。
（3）关键技术指标
一是太阳能集热面积，参照《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》，计算式为：
其中，AC为太阳能集热面积，QW为日均用水量，CW为水的定压比热容，tend-ti为储热水箱内水的初始温度至目标温度的提升值，f为太阳能保证率，为太阳能集热器年平均集热效率，JT为年平均日太阳辐射量。结合实际确定所有参数值后，即可计算出太阳能集热面积。二是太阳能集热器瞬时效率，采用太阳能集热器瞬时效率曲线方程的方式，通过太阳能板采光面积与集热器进口温度的线性拟合，计算瞬时效率，并通过提高太阳能板对太阳能辐射量的吸收能力或减少热损的方式，提升太阳能集热器瞬时效率。
2.集分式太阳能热水系统节能应用
（1）系统控制说明
太阳能热水系统应用的目的在于节能减排与经济实惠，因此该太阳能热水系统分为两个部分，即集热部分与贮热部分，集热主要是通过楼顶或其他合理位置的太阳能板获取太阳能，而贮热则是将收集的太阳能加热循环水的方式，分散到用户，每户设置储热水箱，其内置换热盘管与电辅助加热装置，通过系统智能控制，使热媒通过换热装置与储热水箱中的是水进行热量交换，从而满足用户生活热水需求。改系统中，仅是通过交换太阳能转化的热能，而非使用热循环水，因此用户不需缴纳热水费用。
该集分式太阳能热水系统的主要组成设备包括太阳能集热器、换热水箱、集热循环泵、补液罐、控制柜、天面管道、分户储热水箱、换热管道、管道保温材料等。其中太阳能集热器、补液罐、换热水箱等设备置于屋面，集热部分采用温差强制循环方式制热。
（2）系统技术控制
集热控制：根据地区气候条件，分夏季、春秋季与冬季三个时段，每个时段结合实际热水需求情况，合理设计储水温度上限与下限，即进水温与换热水箱温的上下限值，以及温度差，并设定温度差参数，根据温度差参数设置循环泵的启动与关闭;
换热控制：在温差循环方式下，根据水箱温度设定值，以及换热管道与水箱温度差等参数值，智能控制电动三通阀与水箱接口的开合，实现换热控制;
循环控制：结合太阳光照、室外温度等情况，以温差为参数依据，设定一个温差循环控制的合理温差值，当温差大于设定值时，循环泵工作;当温差小于设定值时，循环泵停止工作。当冬季室外寒冷时，还需要及时启动防冻措施，当夏季室外温度过高时，需在设定的天阳能集热系统温度上限时，循环泵停止运行。
压力控制：根据楼层高度与热水循环需求，在合理的地方安装不锈钢波纹伸缩节，同时使用比例减压阀对循环系统进行减压，并在减压阀前后各安装一块压力表。
（3）节能应用分析
将集分式太阳能热水系统投入实践使用中，通过其升温性能检验效果。在春秋季的实践运行中，关闭辅助加热设备，采用温度计测试集热器出口温度、换热水箱温度、用户端出水温度。在实验环境中连续三天、每天检测8次，8点至16点，记录结果。通过计算检验该集分式太阳能热水系统用户端水温是否满足提前设定的指标值。
对于集分式太阳能热水系统的应用，以及关键节能技术控制方法的实践，其节能效果可通过二氧化碳减排量的量化计算方法进行检验。首先太阳能是人类主要的清洁能源之一，太阳能的使用环保效益显著，而且更具经济性，只需前期的设备投入和后期的温度，期间不需要缴纳使用费用，具有较高的经济效益。此外太阳能的使用中不会产生二氧化碳，这使其具有较高的环保效益。集分式太阳能热水系统的具体节能效益，采用二氧化碳减排量的计算方法，折算成标准煤质量，然后比较节能减排情况。通过实践测算可得出集分式太阳能热水系统寿命期内标准煤的替代量，或者电力替代量，从而获知减排量与节约能原量。
3.结果与讨论
太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源，应用于住宅建筑集分式太阳能热水系统中，不仅能够有效节约能源，减少碳排放，而且对用户带来显著的经济效益，节约了生活热水使用中的电费。此外，太阳能热水系统的管理和维护十分便捷，有利于物业管理，保障了系统的正常运行。实践表明，住宅建筑集分式太阳能热水系统节能与环保效益显著，而且节能控制技术應用与管理简便，具有较高的应用价值，可助力绿色高层住宅建筑的发展。
参考文献
[1]袁合涛.绿色高层建筑的集分式太阳能热水系统节能环保效益[J].建筑节能.2019.2
[2]陈红兵，李强，陈希琳.集中式太阳能热水系统的性能研究[J].可再生能源.2017.4
[3]田国华、刘朋、张丽娟.太阳能热水系统集热效率测试与经济效益研究[J].江苏建筑职业技术学院学报.2020.9
[4]尹勇，宋陈涛，张逸帆.太阳能光热建筑应用系统能效测评与节能减排效益分析-以宁波为例[J].节能.2019.10
[5]刘宇琦.不同形式的太阳能热水系统在居住建筑中的设计应用[J].山西建筑.2019.10
关键词：集分式太阳能热水系统 节能技术 应用
1.住宅建筑太阳能热水系统分析
（1）可行性
城市化进程的不断推进，高层住宅建筑随着楼层与绿色指标的提升，对太阳能利用技术提出了更高的要求，对于集分式太阳能热水系统在住宅建筑中的应用，既存在优势，也存在不足，多优势与不足进行对比分析，可验证其节能应用的可行性。从劣势看，空间有限导致集热器配比不足;上下水管道复杂致使下部为管道承压大，故障率偏高;楼层高导致热媒管道长，热量控制不利。从优势看，太阳能的应用推动建筑节能的发展;太阳能的可再生性与无污染性，特别符合绿色建筑理念;使用过程经济，太阳能为非付费清洁能源;统一安装，整齐美观，便于维护。因此通过优劣势比较，以目前的实践条件看，住宅建筑太阳能热水系统推广应用的可行性较高。
（2）设计要求
在太阳能热水系统的参数设计时，要先确定建筑楼层数、总建筑面积、户数、户均面积等数据，然后结合水温需求、生活习惯、热损、气候条件等因素，明确生活热水定额。采用集中集热分户储热式太阳能热水系统，满足美观的同时，要求日均日照时间不低于4小时;控制方式选择手动控制与自动控制相结合的方式，满足二次加热与强制循环;在材料选择上，考虑安全性、保温性、消防性等，固定支架采用热镀锌角钢与不锈钢螺栓固定，保温材料标准为难燃B级，保护层为铝板。
（3）关键技术指标
一是太阳能集热面积，参照《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》，计算式为：
其中，AC为太阳能集热面积，QW为日均用水量，CW为水的定压比热容，tend-ti为储热水箱内水的初始温度至目标温度的提升值，f为太阳能保证率，为太阳能集热器年平均集热效率，JT为年平均日太阳辐射量。结合实际确定所有参数值后，即可计算出太阳能集热面积。二是太阳能集热器瞬时效率，采用太阳能集热器瞬时效率曲线方程的方式，通过太阳能板采光面积与集热器进口温度的线性拟合，计算瞬时效率，并通过提高太阳能板对太阳能辐射量的吸收能力或减少热损的方式，提升太阳能集热器瞬时效率。
2.集分式太阳能热水系统节能应用
（1）系统控制说明
太阳能热水系统应用的目的在于节能减排与经济实惠，因此该太阳能热水系统分为两个部分，即集热部分与贮热部分，集热主要是通过楼顶或其他合理位置的太阳能板获取太阳能，而贮热则是将收集的太阳能加热循环水的方式，分散到用户，每户设置储热水箱，其内置换热盘管与电辅助加热装置，通过系统智能控制，使热媒通过换热装置与储热水箱中的是水进行热量交换，从而满足用户生活热水需求。改系统中，仅是通过交换太阳能转化的热能，而非使用热循环水，因此用户不需缴纳热水费用。
该集分式太阳能热水系统的主要组成设备包括太阳能集热器、换热水箱、集热循环泵、补液罐、控制柜、天面管道、分户储热水箱、换热管道、管道保温材料等。其中太阳能集热器、补液罐、换热水箱等设备置于屋面，集热部分采用温差强制循环方式制热。
（2）系统技术控制
集热控制：根据地区气候条件，分夏季、春秋季与冬季三个时段，每个时段结合实际热水需求情况，合理设计储水温度上限与下限，即进水温与换热水箱温的上下限值，以及温度差，并设定温度差参数，根据温度差参数设置循环泵的启动与关闭;
换热控制：在温差循环方式下，根据水箱温度设定值，以及换热管道与水箱温度差等参数值，智能控制电动三通阀与水箱接口的开合，实现换热控制;
循环控制：结合太阳光照、室外温度等情况，以温差为参数依据，设定一个温差循环控制的合理温差值，当温差大于设定值时，循环泵工作;当温差小于设定值时，循环泵停止工作。当冬季室外寒冷时，还需要及时启动防冻措施，当夏季室外温度过高时，需在设定的天阳能集热系统温度上限时，循环泵停止运行。
压力控制：根据楼层高度与热水循环需求，在合理的地方安装不锈钢波纹伸缩节，同时使用比例减压阀对循环系统进行减压，并在减压阀前后各安装一块压力表。
（3）节能应用分析
将集分式太阳能热水系统投入实践使用中，通过其升温性能检验效果。在春秋季的实践运行中，关闭辅助加热设备，采用温度计测试集热器出口温度、换热水箱温度、用户端出水温度。在实验环境中连续三天、每天检测8次，8点至16点，记录结果。通过计算检验该集分式太阳能热水系统用户端水温是否满足提前设定的指标值。
对于集分式太阳能热水系统的应用，以及关键节能技术控制方法的实践，其节能效果可通过二氧化碳减排量的量化计算方法进行检验。首先太阳能是人类主要的清洁能源之一，太阳能的使用环保效益显著，而且更具经济性，只需前期的设备投入和后期的温度，期间不需要缴纳使用费用，具有较高的经济效益。此外太阳能的使用中不会产生二氧化碳，这使其具有较高的环保效益。集分式太阳能热水系统的具体节能效益，采用二氧化碳减排量的计算方法，折算成标准煤质量，然后比较节能减排情况。通过实践测算可得出集分式太阳能热水系统寿命期内标准煤的替代量，或者电力替代量，从而获知减排量与节约能原量。
3.结果与讨论
太阳能是取之不尽用之不竭的清洁能源，应用于住宅建筑集分式太阳能热水系统中，不仅能够有效节约能源，减少碳排放，而且对用户带来显著的经济效益，节约了生活热水使用中的电费。此外，太阳能热水系统的管理和维护十分便捷，有利于物业管理，保障了系统的正常运行。实践表明，住宅建筑集分式太阳能热水系统节能与环保效益显著，而且节能控制技术應用与管理简便，具有较高的应用价值，可助力绿色高层住宅建筑的发展。
参考文献
[1]袁合涛.绿色高层建筑的集分式太阳能热水系统节能环保效益[J].建筑节能.2019.2
[2]陈红兵，李强，陈希琳.集中式太阳能热水系统的性能研究[J].可再生能源.2017.4
[3]田国华、刘朋、张丽娟.太阳能热水系统集热效率测试与经济效益研究[J].江苏建筑职业技术学院学报.2020.9
[4]尹勇，宋陈涛，张逸帆.太阳能光热建筑应用系统能效测评与节能减排效益分析-以宁波为例[J].节能.2019.10
[5]刘宇琦.不同形式的太阳能热水系统在居住建筑中的设计应用[J].山西建筑.2019.10