民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)設計常見問題分析及建議

李秀英

【摘要】近年來，隨著科技技術的快速發(fā)展以及人民生活意識的提升，太陽能熱水系統(tǒng)廣泛應用于人們的日常生活中。特別是在廣大農村，太陽能熱水系統(tǒng)也十分普及。文章主要就民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)設計常見問題展開分析，并給予相應的建議。

【關鍵詞】民用建筑;太陽能熱水系統(tǒng);設計問題;建議

近十年建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，致使清潔能源與新能源的急速發(fā)展。大力開發(fā)好利用太陽能是優(yōu)化能源結構，改善環(huán)境，降低能耗等可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略之一。目前太陽能熱水系統(tǒng)在民用建筑中的應民用建筑中的應用和推廣。

1、民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)設計常見問題及建議

1.1太陽能集熱器布置不合理及建議

民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)設計一般由給排水專業(yè)人員負責，并與建筑、電氣、結構等專業(yè)配合共同完成，但由于民用建筑中建筑專業(yè)的主導地位，建設項目在規(guī)劃方案設計之初，并未征詢給排水專業(yè)人員意見或者說并未考慮太陽能熱水系統(tǒng)與建筑的一體化設計，項目進行到施工圖設計階段才有給排水專業(yè)參與。另外，本身專業(yè)人員設計失誤，還有專業(yè)之間配合不完善等原因，最終造成太陽能集熱器布置存在諸多不合理之處。施工圖階段，屋面可能有暖通通風空調設備、屋面突出構件及建筑造型、給排水伸出屋面的管道、消防水箱、屋面的消防疏散要求等，實際可安裝太陽能集熱器的空間有限，根本無法滿足方案設計要求，甚至無法滿足消防安全。一種結果是變更方案設計，造成項目建設程序延遲，經濟及時間上的損失不言而喻;另一種結果便是設計人員盡最大可能布置集熱器，如將集熱器架高、將集熱器布置在陽臺、將屋面的鏤空造型補實等，而相應的代價則是造成屋面設備管線布置混亂，后期施工和維護檢修極其不便。因此，在方案設計時應當綜合考慮各專業(yè)意見及工程建設的不確定性，適當預留空間，合理布置太陽能集熱器。

1.2管道設計不合理及解決建議

1.2.1集熱系統(tǒng)管道連接不滿足規(guī)范要求

《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應用技術標準》第5.4.18條：集熱器組之間連接的設計應遵循“同程原則”。設計中并未實現，尤其是局部坡屋面數量多且不連續(xù)或集熱器分層布置時，集熱器布置分散不集中，管道連接時很難實現完全同程，造成系統(tǒng)集熱不均衡，無法實現能量有效利用。此種情況下可考慮分組連接管線并分別回至熱水箱，各組集熱器之間互相獨立，不會影響集熱循環(huán)效果，而且可以縮短管路，簡潔系統(tǒng)，減少系統(tǒng)損失。

1.2.2集熱管道材質選擇不合理

設計中太陽能集熱管道材質多數采用塑料管、鋼塑復合管或者PP-R內襯不銹鋼管，而以往相關規(guī)范對此并未提出具體要求。筆者有機會參與部分太陽能項目驗收，并收到過一些交付使用的項目反饋。集熱系統(tǒng)實際運行時溫度很高，尤其是閉式系統(tǒng)，溫度會超過150℃，而塑料或復合管材無法長期在此高溫下使用，經常會有爆管現象發(fā)生。

1.3設計深度不足及解決建議

太陽能熱水系統(tǒng)設計深度不足是較常見的問題，一種是設計人員自身對規(guī)范理解認識不足，對太陽能熱水系統(tǒng)不夠熟悉，如圖紙設計未經過相關計算、集熱器布置缺少定位尺寸、集熱管道管徑不合理、缺少集熱器安裝角度要求、缺少水箱定位尺寸、未設置輔助熱源、各種設備選型不合適等;另一種是應甲方要求，該部分設計交由廠家或施工單位深化，而設計并未對二次深化設計提出相關要求，部分施工單位并不具備設計資質，造成設計質量不足。筆者現場見到最多的是管道布置不同程、管徑偏小、集熱器安裝傾角過大且存在遮擋、設備選型不能滿足規(guī)范要求、水箱完全沒有檢修空間、系統(tǒng)控制不合理無法自動運行等問題，最終造成系統(tǒng)運行效果不好，系統(tǒng)不穩(wěn)定，并且有些情況無法進行整改，甚至有項目交付后便處于“廢棄”狀態(tài)。對于以上兩種情況，筆者認為應當提高設計人員自身對太陽能熱水系統(tǒng)的認識水平，確需二次設計時，應當加強各方溝通配合并提出具體設計要求，以保證二次設計有可執(zhí)行的尺度，最終圖紙施工前應當由原設計單位進行審核確認，最大限度保證系統(tǒng)設計的合理性。

2、實例分析

某民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)設計的是集中集熱閉式系統(tǒng)，太陽能集熱器采用的是真空熱管集熱器，集熱器設置與屋面鋼構架頂部，集熱面積約為500平方米，太陽能保證率為50%。太陽能熱水系統(tǒng)在民用建筑中不能大面積應用的主要原因之一就是集熱器的布置。擺放的位置和空間對民用建筑屋面的影響是非常大的。往往民用建筑屋面會擺放各種設備，如消防風機、冷卻塔、油煙凈化器等，很大程度上屋面已經很少能有空間來擺放集熱器。同時集熱器的設置角度按照《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)應用技術標準 GB50364-2018》及相關的設計規(guī)范，建筑設計宜根據集熱器接收陽光的最佳傾角，即當地緯度 ±10。來確定坡屋面的坡度。這兩點已經限制了太陽能熱水系統(tǒng)在民用建筑中的應用。江蘇廣電城荔枝廣場在設計的時候巧妙的避開所限制的條件，在設計時將集中式太陽能熱水系統(tǒng)與建筑有機整合一體化設計，解決了上述的兩個困難點，即在設計建筑伊始，將太陽能集熱器當作建筑不可或缺的元素加以考慮，使之成為建筑組成的一個部分。荔枝廣場屋面采用架空鋼結構形式，頂面滿路鋁格柵，此項設計可以將屋面各種設備遮擋，提高了建筑的外觀的觀賞性，同時，也為集熱器的布置提供了必要的條件。作為建設方在集熱器的選取上面，通過對目前主流的集熱器的安全穩(wěn)定性、效率、集熱器的技術性能、抗風雪、光反射模擬、光照模擬、與建筑外觀等各種因素進行了充分調研論證，最終選取了集中熱管集熱器。同時根據該形式的集熱器的性能與建筑外觀要求，將集熱器做到幾乎平鋪的設置。通過上述的方法將太陽能熱水系統(tǒng)在設計中充分考慮進去，建筑的使用功能與太陽能集熱器的利用有機結合在一起，形成多功能的建筑構件，巧妙高效地利用空間，使建筑向陽面或屋頂得以充分利用。

結語：

總之，太陽能熱水系統(tǒng)如何更好地實現與建筑一體化設計，并最終滿足用戶用水要求，做到經濟合理、安全穩(wěn)定，需要各專業(yè)設計人員、建設方、施工單位共同配合才能實現，希望本文能提供些許思路或方向。

參考文獻：

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