陽臺掛壁式太陽能熱水系統在高層住宅中的運用

摘要：通過南京市丁家莊保障房中設計、使用太陽能熱水系統的實際案例，對高層住宅項目太陽能熱水系統運用中的存在問題、解決方案、注意事項進行分析，有助于提高高層住宅項目太陽能熱水系統的設計和利用水平，保障太陽能熱水系統的質量穩定和使用安全。

關鍵詞：高層住宅;太陽能;熱水系統;運用實例

前言

國家為控制建筑能耗，在住宅建設中強制推行太陽能熱水系統已成為建筑領域節能減排的一個重要手段。近年來，太陽能熱水系統的運用日趨廣泛，太陽能熱水系統技術及工藝也日趨成熟，“建筑一體化”設計理念日趨完善，但同時也暴露出來不少問題。本文意在結合南京市丁家莊保障房項目02地塊的7棟33層住宅樓近3000套住宅陽臺掛壁太陽能熱水系統運用實例，對系統的選型和建筑一體化設計進行分析和總結。

一、太陽能熱水系統運用中當前存在的主要問題

1、現行的配套法規還有待完善。

雖然太陽能熱水系統在民用建筑中推運使用已成為各地政府的強制要求，但相應的許可和技術性法規還處于相對滯后的狀態。以江蘇為例，集約用地原則下的住宅大都為高層建筑，而現行的《江蘇省建筑節能管理辦法》僅規定十二層以下住宅應當按照規定統一設計、安裝太陽能熱水器，高層建筑適配太陽能熱水系統的產品質量規范、設計和施工規范也同樣空白，導致目前質量技術監督部門、建筑設計單位、建筑工程質量監督部門在高層住宅的太陽能熱水系統推行運用和監督驗收工作中尚處于無據可依的摸索狀態。

丁家莊保障房項目02地塊的太陽能熱水系統是2011年的設計，為了解決相關規范缺失的問題，建設方在廣泛調研的基礎上組織技術監督、建筑安裝質量監督、生產廠家及建筑給排水設計方面的專家對太陽能熱水系統市場產品的可靠性、安裝及使用中的安全性進行了充分研討和論證，最終采用了陽臺掛壁太陽能熱水系統方案。

2、外部環境條件不利的矛盾突出。

2.1太陽能熱水器集熱效果要求每個晴天日照時間不得少于4小時，但實際規劃設計中往往受區域內南側相鄰建筑的影響，低樓層集熱器不同程度存在日照時間不足的問題，尤其冬季日照時間較短時更加突出。例如，根據日照分析，冬至日丁家莊保障房項目02地塊達不到4小時日照時間的戶數超過了30%。

2.2陽臺掛壁式太陽能集熱器是安裝附著在陽臺欄板外側的，故集熱器基本處于豎向垂直狀態，陽光入射角度非常不理想，集熱效果也會相對較差。

2.3遇雷電天氣，當有側擊雷擊打在高層住宅外墻上時，高空中的陽臺掛壁太陽能熱水系統易成為接閃器，易造成系統破壞和各類傷害事故的發生。

2.4如有高空拋物或晾曬等不良行為發生，遇到冰雹及大風等惡劣天氣，以及產品自身質量、自然腐蝕等原因造成爆管、部件脫落，會衍生陽臺掛壁太陽能熱水系統使用過程中的墜物傷害事故。

3、陽臺掛壁太陽能熱水系統的自身缺陷非常明顯。

3.1在目前設計中，陽臺掛壁太陽能熱水系統儲水罐通常放置在相鄰集熱器較近的陽臺側壁墻上，儲水罐至用戶熱水出水端口的連通管較長，需穿過室內廳（臥），熱損失較大，且存在結露現象，而穿廳（臥）管道的滲漏隱患依然是個問題。此外，系統端口出熱水前需要排放掉管路中的冷水，無法滿足用戶即時使用熱水的要求，而且每次排放量相對較大，也不符合水資源集約的社會要求。

3.2集熱器中吸熱板的鍍膜顏色、合金邊框對建筑外立面的總體設計效果會有較大影響，系統集熱器和儲水罐的連接管路穿墻鋪設以及管路的保溫處理，也會對建筑外立面的整潔度造成一定的破壞。

二、陽臺掛壁太陽能熱水系統在高層住宅項目上的運用

1、首先要重視陽臺掛壁太陽能熱水系統的選型。

1.1受屋面面積以及長距離管道熱損限制的影響，為降低運行能耗，提高系統可靠性，高層住宅應該優先采用分戶式、自然循環的陽臺掛壁式太陽能熱水系統，并將系統中的集熱器和儲水罐分開放置，儲水罐采用承壓運行方式。

1.2集熱器采用平板式，不宜采用傳統的真空管，減少因爆管等原因產生的高空墜物安全隱患。平板集熱器應選用銅質流道和導熱管，吸熱板選擇性涂層可選用藍膜，鋁合金邊框整體設計加工，管路整板焊接，集熱器蓋板為布紋鋼化玻璃;平板集熱器的質量控制關注點主要是吸熱板的涂層和吸熱體流道的板管焊接，直接關系到集熱效果以及使用年限。

1.3陽臺掛壁式太陽能熱水系統應采用二次循環換熱，即集熱器與儲水罐的熱媒介質封閉系統循環和熱媒介質與儲水箱內水體的熱交換循環。儲水罐宜選用夾套式搪瓷儲熱水箱，并優選承壓方式運行。夾套式搪瓷儲熱水箱的質量控制關注點主要是內膽漏水和腐蝕問題，會影響使用效果和使用安全。

1.4為滿足陰雨天氣以及日照不足工狀下的熱水供應需求，陽臺掛壁式太陽能熱水系統應配備電輔助加熱功能，并設計防干燒、防過熱以及漏電保護功能，防止系統損壞和人身傷害發生。

1.5高層住宅中日照時間常年不足的下部樓層不宜配置陽臺掛壁式太陽能熱水系統，丁家莊保障房項目02地塊高層住宅的一至四層就改為通過配置空氣源熱泵熱水系統來達到節能減耗的效果。

2、建筑“一體化”設計注意事項。

2.1規劃設計中應通過合理的確定、優化建筑朝向和樓棟位置，最大限度地提高每棟建筑的太陽輻射強度，包括日照時間及相對應的輻射面范圍。

2.2為防止金屬支架日久腐蝕及物體墜落的安全隱患，陽臺應采用現澆欄板，并在欄板外側預留集熱器安裝平臺。平臺外挑尺寸應滿足集熱器傾斜放置時傾斜角為15°左右，集電器邊框材料及顏色，平板防護玻璃色澤納入建筑外立面效果設計范疇中。

2.3為了方便設備安裝，陽臺側壁墻采用現澆薄墻，儲水罐懸掛點設置預埋鐵件，供電回路及供回水管路布設到位。為了便于檢修維護，閥門的質量等級要高，陽臺地漏需滿足更換儲水罐進出水閥時瞬時排空箱體的泄水排量要求。

2.4為了減小對外立面的影響，項目建設時應統一設計、集中配置陽臺掛壁式太陽能熱水系統，靠近陽臺側壁墻位置的陽臺欄板以及儲水罐冷熱水管道路路徑所涉墻體，需預留過墻孔，儲水罐優先選用臥式型號。室內冷熱水管道可沿天棚陰角布置，室內外均做保溫處理，保溫材料外表層宜選用硬質防護。

2.5集熱器安裝的輔助金屬支架需就近接入接地環網，并在系統供電回路上加裝浪涌保護器，以消除不良天氣雷擊破壞的安全隱患。

結語

太陽能熱水系統在住宅項目上的推廣使用，是太陽能熱利用的發展方向，是綠色建筑技術的重要方面，需要全社會共同推動太陽能熱利用主導的太陽能熱水技術的進步和發展。但我們也要看到，目前技術條件下高層住宅中太陽能熱水系統的性價比還不明顯，部分樓層的電輔助加熱功能的耗電量雖然有了降低，但與用戶的心理預期相比還有很大差距。一方面，現階段政府在太陽能熱水系統推廣使用中還需要進行多方面的扶持，例如丁家莊保障房項目02地塊的太陽能熱水系統，其設備系統及相應的水電輔助系統都是項目建設時由政府出資集中統一配置后免費提供給用戶使用的;另一方面，我們還要進一步加大太陽能熱水技術的研發力度，不斷提高太陽能熱采集和利用效果，不斷提升太陽能熱水系統在住宅、尤其高層住宅中建筑一體化設計以及運用的高效、穩定、可靠、安全水平。