住宅太阳能热水系统整合优化设计方案hzam.docx

住宅太阳阳能热水水系统整整合优化化设计方方案阳能热水水系统根根据集热热系统、辅辅助系统统及供水水的不同同组合形形式，可可以分为为分户集集热-分分户储热热辅热式式，集中中集热-分户储储热辅热热式及集集中集热热-集中中储热辅辅热式太太阳能热热水系统统三类。0、前言言太太阳能作作为无污污染的绿绿色能源源，近几几年在建建筑中的的应用得得到了快快速发展展，太阳阳能热水水系统在在与建筑筑物的有有机结合合方面也也得到了了推进。为为了满足足人们对对高质量量生活的的追求，越越来越多多的住宅宅在设计计中采用用太阳能能热水系系统。因因此有必必要进一一步规范范住宅建建筑太阳阳能热水水系统与与建筑一一体化的的设计、安安装，对对于太阳阳能热水水系统的的最佳形形式、最最佳规模模等进行行研究，以以改善住住宅功能能、节省省能源，推推动生态态住宅的的发展进进程。一、设设计方案案类型（一一）太阳阳能热水水系统型型式类别别太太阳能热热水系统统根据集集热系统统、辅助助系统及及供水的的不同组组合形式式，可以以分为分分户集热热-分户户储热辅辅热式，集集中集热热-分户户储热辅辅热式及及集中集集热-集集中储热热辅热式式太阳能能热水系系统三类类。1、分分户集热热-分户户储热辅辅热式太太阳能热热水系统统11.1分分户集热热-分户户储热辅辅热式太太阳能热热水系统统是指终终端用水水点以户户为单位位，每户户独立设设置太阳阳能集热热器、储储水箱、辅辅热设备备及相关关管路，每每户独立立使用的的小型太太阳能热热水系统统。1.22分户集集热、分分户储热热辅热系系统中，集集热器的的安装位位置可为为建筑屋屋顶（平平屋面、坡坡屋面）、立立面墙、披披檐及阳阳台拦板板等位置置；1.33分户集集热、分分户储热热辅热式式太阳能能热水系系统较适适用于独独立式小小型别住住宅、联联排别墅墅中，也也可以在在多层住住宅及高高层住宅宅中使用用。针对对于以上上不同的的建筑类类型，分分户集热热、分户户储热式式太阳能能热水系系统的安安装、运运行方式式有所不不同。独独立式小小型住宅宅、联排排别墅采采用分体体别墅型型太阳能能热水系系统；高高层住宅宅多采用用阳台壁壁挂式太太阳能热热水系统统。1.44分体别别墅型太太阳能热热水系统统：适用用于独立立式小型型住宅、联联排别墅墅住宅的的分户集集热、分分户储热热辅热太太阳能热热水系统统。（1）分分体别墅墅型太阳阳能热水水系统一一般采用用分离式式强制循循环二次次换热（工工质循环环或水介介质排空空方式）系系统形式式；（2）在在安装时时，集热热器与屋屋面相结结合进行行安装，满满足建筑筑结构功功能的同同时不影影响建筑筑物的外外观；储储水箱及及其他辅辅助设备备安装于于室内设设备间，便便于操作作及维修修；（3）在在辅助能能源的选选择上，一一般宜选选用电加加热形式式；在使使用时，可可采用半半自动控控制的方方式（温温度不足足手动启启动，达达到设定定温度时时自动停停止）（44）系统统运行原原理示意意图：图一、分分体别墅墅型太阳阳能热水水系统示示意图（强强制温差差循环方方式）1.5阳阳台壁挂挂式太阳阳能热水水系统：较适合合于多层层、高层层住宅分分户供热热系统的的使用；（11）阳台台壁挂式式太阳能能热水系系统一般般采用自自然循环环方式，为为保证系系统的全全年使用用，循环环介质采采用防冻冻液；（22）安装装时将集集热器放放置于阳阳台栏板板，水箱箱可安放放在阳台台内侧或或设备间间内，要要求水箱箱位置高高于集热热器。建建议太阳阳能与水水箱位置置不宜过过远。（33）辅助助能源一一般采用用电加热热方式，半半自动控控制。1.6分户户集热、分分户储热热辅热太太阳能热热水系统统方案优优缺点：（11）系统统为小型型分体式式承压供供水式，系系统简单单，使用用方便，在在建筑应应用中的的应用安安全性可可靠性高高。（2）储储水箱距距离用水水点较近近，户内内热水管管路距离离短，用用热水时时不会放放出大量量的冷水水，节水水效果好好；（3）产产品使用用独立，产产权明确确，由住住户负责责日常维维护，无无管理难难度；（44）辅助助加热设设备建议议采用定定时定温温的方式式控制，节节能效果果好；（55）热水水资源利利用无法法共享，有有效利用用率较低低，系统统综合造造价相对对较高； 图二、阳阳台壁挂挂型太阳阳能热水水系统示示意图（介介质自然然循环方方式）2、集中中集热、分分户储热热式太阳阳能热水水系统2.1集中中集热、分分户储热热辅热式式太阳能能热水系系统是指指将太阳阳能集热热器集中中、统一一规划安安装于建建筑物屋屋面部分分，储水水箱、辅辅助保障障系统按按终端用用户为单单位独立立设置太阳阳能热水水系统。2.2集中集热、分户储热式太阳能热水系统：（1）太阳能集热器集中安装在建筑物的屋面；（2）储水箱及辅助设备按每户的用量分别设置在各户内；水箱通过太阳能循环泵与屋面集中集热器进行循环；（3）辅助加热装置一般采用电加热，分户设置于户内水箱中。2.3集中集热、分户储热辅热太阳能热水系统方案优缺点：（1）集热器统一安装设置，集热循环管路较少，减少了对公共空间的占用；（2）热水供应系统采用分户式，热水管路减短，承压供水；集热具备有分体式热水系统节水效果好等特点；（3）热水系统分户供应，水费、辅助电费计费容易，（4）系统设计相对较为复杂，如需着重考虑热量分配不均及高层的压力平衡总是。（5）由于系统的辅助分户设置，因此在各用水终端进行热量补充时，须关闭太阳能循环泵，否则会造成单户辅助系统热量进入太阳能集热系统而无法计量；（6）整个太阳能热水系统不同部分产权归属不尽相同。集热器统一使用，为公有设备（归属物业管理），而各终端设备为各户私有，在设备的使用过程中，易造成责任混乱，设备的管理及问题处理相对易发生纠纷。 图三、集集中集热热、分户户储热辅辅热式太太阳能热热水系统统3、集中中集热、集集中储热热辅热式式太阳能能热水系系统3.11集中集集热、集集中储热热辅热式式太阳能能热水系系统是指指太阳能能集热系系统、储储水箱及及辅助部部分全部部集成化化，统一一安装储储热器，统统一设置置集中储储水箱及及辅助加加热设备备，然后后将热量量再次分分配至各各用水终终端的太太阳能系系统；3.2集中中集热、集集中储热热辅热式式太阳能能热水系系统根据据储水箱箱承压性性可分为为承压式式系统和和非承压压式系统统两种；33.3承承压式集集中集热热、集中中储热辅辅热式太太阳能热热水系统统一般适适合于储储水容积积较小的的系统类类型。比比如在多多层住宅宅的供水水系统中中以一个个单元为为供水单单位的太太阳能热热水系统统；3.44非承压压式集中中集热、集集中储热热辅热式式太阳能能热水系系统成本本造价较较低，一一般较适适合于大大容量供供水单位位。3.55集中集集热、集集中储热热辅热太太阳能热热水系统统方案优优缺点：（11）太阳阳能集热热系统、辅辅热系统统、供水水系统高高度集成成化，集集热系统统热损失失小；（22）辅助助能源系系统集中中设置相相比于分分散设置置，其初初期投入入设备功功率及期期的运行行费用都都相对较较小，节节能优势势更加明明显；（33）热水水供水系系统相比比于分户户式系统统便于进进行优化化设计，保保证供水水品质，实实现在节节能、节节水的前前提下达达到随时时供应符符合用户户需求的的热水的的目的。（4）集中集热、集中储热辅热太阳能热水系统可以克服分户式集群系统中占用公共管道井面积较大的缺点，节省了系统管材；但需设置独立的公共设备间，占用建筑物的公共面积；（5）集中集热、集中储热辅热太阳能热水系统在集热器面积、辅助功率、热水系统的设计、使用上均存在平衡互补性：A、集热面积相对较小，各种辅助设备较小，初期投资费用低；B、使用过程中，由于系统对设备的集成整合程度高，因此可以对不同用水点的需求的能量进行方便、合理的调节，使太阳能量及系统设备的有效利用率更高，且保证了充足的用水量；（6）集中集热、集中储热辅热太阳能热水系统需根据太阳能系统的均运行成本确定热水收费标准，通过分户安装热水表对热水进行计量收费，相对较为麻烦；（7）集中集热、集中储热辅热太阳能热水系统后期需物业管理部门进行设备的整体维护及管理；3.6集中集热、集中储热辅热太阳能热水系统分类对比：根据系统使用规模的不同，可分为多栋楼系统、独栋楼系统及单元楼系统三种。多栋楼系统由于存在集热损失及室外供热管线损失较大的缺点，不推荐使用。下面就单元楼系统及独栋楼系统的不同点进行对比分析。 图四、集集中集热热、集中中储热辅辅热式太太阳能热热水系统统（开式式水箱）图五、集集中集热热、集中中储热辅辅热式太太阳能热热水系统统（承压压水箱）二、住住宅太阳阳能热水水系统优优设计1、住住宅类型型：目前，建建筑的普普遍类型型一般有有以下几几种形式式：别墅墅型住宅宅，多层层住宅、板板式小高高层、板板式高层层住宅、点点式塔楼楼住宅等等。在遵遵循经济济实用、节节能节水水、安全全简便的的原则下下，应结结合各类类型住宅宅的结构构特点、用用水点分分布情况况、用户户的实际际用水习习惯、系系统的运运行管理理模式、辅辅助能源源的种类类及经济济承受力力等因素素，应针针对不同同的住宅宅类型设设计不同同类型、不不同规模模的太阳阳能热水水系统。2、太阳能热水系统优化选择2.1、别墅型住宅：别墅属高档次住宅，其在建筑功能及建筑外观的要求比普通住宅要高。对生活热水的使用，存在用水量相对较大，供水舒适性要求高、要求保证率较高等特点。因此，在太阳能热水系统的选用上，推荐采用分体别墅型太阳能热水系统。2.2多层住宅（按户型平均面积80平米考虑，人均日设计用水量50L）（1）按6层6个单元计算，每单元一梯两户，屋面面积约为960m2（按平屋面考虑，若为坡屋面，南向可利用坡屋面面积510m2）；（2）多层住宅按6层6单元一梯两户考虑，共计72户，每户按3人计算，则总用水人数为216人，因此系统最大设置集热器面积140平米，其集热器的布置完全可满足；多层住宅的屋面面积较为充裕，可以根据用水需求设置足够的集热器面积，因此在太阳能热水系统的选择上，建议选择集中集热、集中储热辅热太阳能热水系统；在系统的规模上，可选择独栋楼设置独立太阳能热水系统一套的方式，太阳能热水系统为开式供水模式（图四）。2.3板式小高层/高层（1）每单元一梯两户，单元屋面面积约为160m2（按平屋面考虑，若为坡屋面，南向可利用坡屋面面积85m2）；按太阳能的基本布置，基本可以满足6-7T的产水量；（2）上述水量基本最低可满足120人左右的日用水，每户按3人计算，满足的总户数40户，按一梯两户考虑，因此，基本上在20层及以下住宅上屋顶面积基本可满足该楼的生活用热水量；因此板式小高层/高层（20层以下）上，可以选择集中集热、集中储热辅热太阳能热水系统或集中集热、分户储热系统；20层以上板式高层住宅由于其屋面可安装的太阳能集热器面积有限，宜采用阳台壁挂式太阳能热水系统与集中集热集中储热辅热、集中集热分户储热辅热太阳能热水系统等其他系统的分高低区联合供应的方式。2.4点式塔楼住宅 点式塔楼住宅由于其建筑结构的物点，存在屋面可利用面积无法满足太阳能集热器布置条件的缺点，因此太阳能集热面积无法完全满足全楼的热水供应；点式塔楼住宅其建筑设计一般存在北向户型，因此，不具备采用阳台壁挂式的安装条件；针对于上述特点，建议在屋面布置太阳能集热器满足高区用户生活热水供应，利用地下室等设备层安装其他能源形式满足低区用户生活热水供应。三、结论分析太阳能热水系统在住宅建筑上的应用类型及规模应根据实际建筑设计情况具体而定。具体应根据太阳能热水系统在建筑中的经济性能、使用功能、系统设计、建筑设计等多方面性能综合评价选择。