太陽能熱水器與建筑一體化方案設計
——以蔚萊城住宅項目為例

河南建筑職業技術學院 劉 喜 姚玉娟

太陽能熱水器與建筑一體化方案設計
——以蔚萊城住宅項目為例

河南建筑職業技術學院 劉 喜 姚玉娟

太陽能熱水器與建筑一體化設計是當前節能建筑發展的一大趨勢，它一方面可以提高建筑設計水平，另一方面還可以充分發揮太陽能熱水器技術在建筑節能中的作用，減少住宅建筑對生態環境的不利影響。本文，筆者以蔚萊城住宅項目為例，詳細論述了太陽能熱水器與建筑一體化設計的概念，以及相關設計的基本要求，通過研究希望能夠推動太陽能熱水器與建筑一體化設計的應用和發展，使其能夠在建筑節能中發揮更大的作用。

一、太陽能熱水器與建筑一體化

1.太陽能熱水器與建筑一體化的概念。隨著太陽能技術的發展，太陽能熱水器已經走進了千家萬戶，在給人民群眾的生活帶來極大便利的同時，降低了人民群眾生產生活中的能源消耗。在此種背景下太陽能熱水器與建筑一體化設計理念開始興起。太陽能熱水器與建筑一體化設計主要指將太陽能熱水器的設備作為建筑構件之一，在作為建筑表皮起到維護作用的同時，亦能提供太陽能加熱的熱水供給建筑本身使用。從這一概念中可以看出，太陽能熱水器與建筑一體化設計是將太陽能熱水器的選擇、設計及安裝，作為建筑設計的一部分，與墻面、屋面、建筑結構一起構成了建筑設計的主要內容。

2.太陽能熱水器與建筑一體化發展現狀。在建筑設計過程中，設計師處于主體地位，他們需要根據建筑規劃的需要和建筑設計的基本要求選擇合適的太陽能熱水器，使之不僅能夠起到一般的太陽能熱水器的作用，還能成為建筑表皮維修構建的一部分，由此設計的太陽能熱水器與建筑一體化建筑被稱為太陽能建筑。要想達到這一設計目標，必須正確處理太陽能熱水器與建筑構件之間的關系，需將集熱器、貯水箱、管弦等作為建筑要素之一，在設計的過程中通過組織與協調，使之成為建筑設計造型的一部分，即集熱裝置、水箱等熱水器設備的建筑構件化。現在很多城市出于節約能源的需要，都開始進行太陽能熱水器與建筑一體化方案設計工作。

二、太陽能熱水器與建筑一體化設計方案

方案設計要符合3個要求，即造型一體化、結構一體化和設備一體化。山東德州蔚萊城住宅項目建設中，就嚴格遵循了這一要求，成為了太陽能熱水器與建筑一體化方案的典范。

1.造型一體化的要求。蔚萊城住宅項目作為德州市最高端的房地產項目，采用的是典型的太陽能熱水器與建筑一體化方案，具體來說選擇的是定頂置整體式太陽能熱水器與建筑，屋面造型采用平坡結合的設計方案。這種設計方案，不僅降低了太陽能熱水器的占地面積，還有利于太陽能熱水器的維修及維護。在造型與坡屋面、立面造型上形成一種清新、典雅的整體建筑風格，使太陽能熱水器與建筑造型能夠充分融合在一起。在色彩選擇上，為了與集水器的顏色相協調，設計師采選用了深灰色的瓦屋面，局部的線腳也選擇了深灰色的防水、保溫材料。這就使太陽能熱水器的造型與建筑外觀造型有效地融為一體，能夠保證視覺上不會出現突兀或者不協調感。

2.結構一體化的要求。在該項目的結構設計當中，設計人員充分考慮了平屋面的常規的屋面載荷，根據相關數據詳細計算了太陽能集熱器、貯水箱等傳遞的各種作用力(包括檢修荷載)，通過強化平屋面的載荷，以保證結構設計的安全性。在此基礎上，在太陽能熱水器的安裝上采用了預埋件固定安裝的方式，這種安裝方式能夠最大程度地減少太陽能安裝過程中對已經完成的防水層的不利影響。而且在平屋面設計了高出底面高度的女兒墻，利用女兒墻的遮擋作用降低風荷載對熱水器的影響。并且在平屋面上已經預留出集排水管、電器線路出屋面所需的孔洞，并對孔洞進行了相應的防水處理。考慮到維護、維修的要求，設計人員還在樓梯間的位置設置專門的安裝、檢修上人孔，方便了檢修與維修工作，確保了太陽能熱水器的正常使用。

3.設備一體化的要求。在使用安裝設計上，該項目將每個樓道的住戶太陽能立管與水、暖立管進行了整合，安裝在樓梯間的管道井內，有效地增加了管道井的使用效率，方便了使用過程中的各種維修活動，保證了太陽能的正常使用。入戶的太陽能水平管置于地面墊層內，與衛生間及廚房的用水設備相連，熱水器的電線與建筑物的電線統一布置、集中隱蔽，這樣在室內看不到任何太陽能管線，提高了室內舒適度、增加了戶內的有效使用面積。該工程建設一期工程自2011年正式交付使用以后，經過將近一年的運行，經過檢測使用的太陽能熱水系統100%達到了項目設計要求，在冬季日常水平熱水溫度可以超過55℃，而夏季熱水溫度甚至超過了85℃，滿足了住戶的日常用水需求。

綜上，太陽能熱水器與建筑一體化設計過程需要設計人員根據項目建設的基本目標和要求對每一個設計環節進行仔細的推敲、比較、互動，真正將太陽能熱水器當做一個建筑構件來進行建筑方案設計。