淺談太陽能熱水系統(tǒng)在建筑給排水設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

郭 偉

（榮海川城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，山西 太原 030000）

1 用與一體化設(shè)計(jì)

近年來，越來越多的與太陽能相關(guān)的理論在不斷深入的研究中得到了發(fā)展，太陽能的應(yīng)用方式也變得更加豐富。在各種太陽能的利用方式中，太陽能熱水技術(shù)最成熟，經(jīng)濟(jì)性最好，已應(yīng)用于建筑領(lǐng)域的許多相關(guān)行業(yè)。有關(guān)部門應(yīng)建立太陽能熱水一體化建設(shè)體系框架，進(jìn)一步完善太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)。

1.1 太陽能熱水系統(tǒng)的改進(jìn)

1） 提高可靠性，有必要提高太陽能熱水系統(tǒng)的自動化程度和集熱器的效率；2） 提高了適用性，主要適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件量身定制。根據(jù)不同的要求，提供相應(yīng)的系統(tǒng)。

1.2 太陽能熱水系統(tǒng)的安裝方式

太陽能熱水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)建筑形式、建筑物的功能特點(diǎn)、項(xiàng)目的地理位置、氣候條件等各種因素選擇安裝方式，根據(jù)集熱器與建筑物主體的組合位置進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。角度的大小、路徑的選擇、安裝的位置等，在保證熱量的積累的同時也要保證建筑物的使用功能和外觀不受影響。主要形式如下:

1） 集熱器與屋面的結(jié)合，因?yàn)榧療崞魇俏諆涮柲艿闹饕骷唬惭b位置必須達(dá)到一定高度，不得被其他建筑物或樹木遮擋陽光。對于一般的自然循環(huán)熱水器，應(yīng)使用支撐件以形成三角形，使兩者形成一定的傾斜角。這樣，熱水可以依靠重力循環(huán)來進(jìn)行下一步的開發(fā)和使用。然而，這種方法也帶來不便并且會占用一定的屋頂空間。對于傾斜的屋面，應(yīng)根據(jù)屋頂?shù)膬A斜度進(jìn)行調(diào)整，如采用可變角度支架并加強(qiáng)固定。

2） 集熱器與墻面和陽臺的結(jié)合，主要形式為壁掛式太陽能熱水系統(tǒng)，其集熱器部分與水箱完全分離，集熱器在陽臺外部(或者陽臺內(nèi)部) 安裝，水箱充分利用陽臺的室外空間，解決了高層建筑的用戶無法安裝太陽能熱水系統(tǒng)的問題，并且實(shí)現(xiàn)了太陽能與建筑的完美結(jié)合。

3） 與建筑一體化的構(gòu)造連接，連接到建筑物的太陽能熱水系統(tǒng)的構(gòu)造也是集成設(shè)計(jì)的重要部分。在設(shè)計(jì)時，必須考慮結(jié)構(gòu)的安全性和建筑物的防水和絕緣層的完整性。

1.3 熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類

1） 緊湊式太陽能熱水器：就是將真空玻璃管直接插入水箱中，利用加熱水的循環(huán)，使得水箱中的水溫升高，這是市場最常規(guī)的太陽能熱水器；2） 分體式熱水器：分體式熱水器是將集熱器與水箱分開，可大大增加太陽能熱水器容量。

1.4 熱水管道的設(shè)置

其原則是在滿足水溫、水量、水壓和便于維修管理的條件下使管線最短。

水平干管可以敷設(shè)在室內(nèi)地溝、地下室頂部、建筑物最高層或?qū)Ｓ迷O(shè)備技術(shù)層內(nèi)。熱水管可以明裝、沿墻敷設(shè)，也可以暗裝敷設(shè)在管道豎井內(nèi)、預(yù)留溝槽內(nèi)。管道穿越建筑物、頂棚、樓板、基礎(chǔ)及墻壁處應(yīng)設(shè)套管，穿越屋面及地下室外墻時應(yīng)加防水套管。管道垂直平行敷設(shè)時，熱水管應(yīng)在冷水管的右側(cè)。塑料給水管不得與水加熱器或熱水鍋爐直接連接，應(yīng)有不小于0.4 m 的金屬管段過渡。

熱水管網(wǎng)中配水立管的始端、回水立管末端應(yīng)設(shè)閥門;與配水或回水干管連接的分干管上，從立管接出的支管起端，配水支管上有3 個及以上配水點(diǎn)時應(yīng)設(shè)閥門，以避免局部管段檢修時，因未設(shè)閥門而中斷了管網(wǎng)大部分管路配水;與自動溫度調(diào)節(jié)器、自動排氣閥及溫度、壓力等控制閥件連接的管段上，按其安裝要求配置閥門。

在上行下給式的配水橫干管的最高點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置排氣裝置(自動排氣閥或排氣管)，管網(wǎng)的最低點(diǎn)還應(yīng)設(shè)置口徑為管道直徑的1/5 一1/10 的泄水閥或絲堵，以便泄空管網(wǎng)存水。對于下行上給式全循環(huán)管網(wǎng)，為了防止配水管網(wǎng)中分離出來的氣體被帶回循環(huán)管，應(yīng)將回水立管始端接到各配水立管最高配水點(diǎn)以下0.5 m 處，可利用最高配水點(diǎn)放氣，系統(tǒng)最低點(diǎn)應(yīng)設(shè)泄水裝置。

所有橫管應(yīng)有與水流相反的坡度，便于排氣和泄水。坡度一般不小于0.003。

橫干管直線段應(yīng)設(shè)置伸縮器以補(bǔ)償管道熱脹冷縮。為了避免管道熱伸長所產(chǎn)生的應(yīng)力破壞管道，立管與橫管應(yīng)按圖方式連接。

1.5 控制系統(tǒng)

太陽能熱水系統(tǒng)必須配備集熱系統(tǒng)的操作控制功能，為確保系統(tǒng)的運(yùn)行和安全，控制元件必須符合太陽能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，需要預(yù)留位置并配置輔助熱源加熱裝置，以確保熱源設(shè)備的運(yùn)行安全。

1.6 水箱容積

在水箱容積的設(shè)計(jì)中，必須合理地確定建筑物中使用的最大熱水量。應(yīng)從最大耗水量和項(xiàng)目初始階段的投資狀況來確定該值。

1.7 定溫循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)運(yùn)行過程中，集熱器內(nèi)的水受太陽能輻射能加熱，溫度升高，密度降低，加熱后的水在集熱器內(nèi)逐步上升，從集熱器的上循環(huán)管進(jìn)入儲水箱的上部；與此同時，儲水箱底部的冷水由下循環(huán)管流入集熱器的底部；這樣經(jīng)過一段時間后，儲水箱中的水形成明顯的溫度分層，上層水首先達(dá)到可使用的溫度，直至整個儲水箱的水都可以使用。

2 輔助熱源的選擇

常用的有電直接加熱、燃?xì)饧訜帷岜眉訜岷腿加图訜幔话闶褂秒娂訜岷蜔岜眉訜岬恼级鄶?shù)。

3 太陽能熱水系統(tǒng)指標(biāo)選擇

1） 熱水的和冷水的溫度。在建筑物的設(shè)計(jì)中，水系統(tǒng)的溫度必須長時間控制在45 到55°C 之間。冷水溫度必須根據(jù)項(xiàng)目地點(diǎn)的平均年溫度設(shè)定。在應(yīng)用太陽能的過程中，必須通過輔助熱能的運(yùn)行來優(yōu)化，并且可以忽略不利條件下的影響；2） 水箱容積。在水箱容積的設(shè)計(jì)中，必須合理地建立從建筑物主體的最大使用水量，應(yīng)根據(jù)最大耗水量和行業(yè)投資狀況來確定。

4 結(jié)語

如何合理有效地利用太陽能技術(shù)已成為建筑給排水設(shè)計(jì)的重要課題。在建筑給排水設(shè)計(jì)過程中，要確保太陽能熱水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，以達(dá)到節(jié)約能源保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)人和環(huán)境的雙贏。