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【摘 要】为了达到节能减排及建筑节能，各地政府相继出台了一系列“强制安装”太阳能热水系统的政策，北京市也于2012年3月1日颁布并施行了《北京市太阳能热水系统城镇建筑应用管理办法》。对于高层住宅来说，采用太阳能热水系统解决生活热水问题得到了越来越多的关注，技术讨论也越来越多。但是高层住宅成功设计安装太阳能热水系统的案例少之又少，本项目就是太阳能热水系统在高层住宅应用的一个例子，拿来与大家探讨，旨在交流学习，有不当之处还请批评指正。
【关键词】一体化太阳能；热水系统；高层住宅；应用与探讨
本项目位于北京东五环外，为27层住宅楼，应甲方要求安装太阳能热水系统。本项目是精装入住，所以不存在预留太阳能管线，让业主自己来安装太阳能系统的可能。结合项目的特点进行一体化设计太阳能系统。太阳能系统首先需要确定选择哪种方案，集热器和储热器安装位置，辅助热源的方式，日后管理维护这几个问题。需遵循的原则如下：
1.在选择不同的太阳能热水系统方案时，应优先选择运行可靠，成本投资少，管理方便，便于摊销运行费用，而且容易被住户接受原则；
2.系统应达到优先利用太阳能源加热热水，当太阳能不足时，再让辅助能源补充加热。实现充分利用太阳能源，降低辅助加热能源的原则；
3.系统运行应实现自动化、智能化原则；
4.系统管路布置要合理，尽可能的减少热损耗，系统日常使用维护检修应方便；
5.储热器的布局与摆放应与建筑物相协调，实现一体化设计；
按照这几个原则，对目前市场上比较成熟的几种方案进行了一次方案对比。
方案一：分户集热分户储热太阳能系统。集热板放于南面阳台外墙面上，储热水箱和辅助电加热合二为一，放于南面阳台上。
优点：各住户的太阳能系统相互独立，互不影响；运行过程中，不存在收费管理问题；运行较稳定，技术成熟；安装简单方便。
缺点：低层住户的太阳能，受到日照的影响，效率较低。高层各户的太阳能集热器放于阳台外墙，增加了维护的难度，同时带来高空坠物的危险。受倾角影响，阳台型集热板采光效率低，成本高。集热单元维修不方便，另外集热板外观不易与建筑物相协调，影响观瞻；户内热水管线由阳台至卫生间，过多的管道敷设增加了管道泄漏的可能性，同时也增加了热损耗；各户集热系统不能实现热水资源共享，太阳能资源存在吸收不均的问题。整个楼综合算下来太阳能系统总成本较高。
方案二：集中集热集中储热系统。在楼顶安装一个集中储热的太阳能热水系统，通过管道供热水至每家每户。
优点：可以实现热水资源共享，不受楼层高低限制；便于根据建筑情况灵活布局，可以实现与建筑物相协调；只有一个系统，运行可靠，上楼维修率低，楼面太阳能可由物业负责维护管理；系统投资较低，运行较稳定，运行成本低，技术成熟。
缺点：需要在楼顶放置一个大储热水箱，建筑设计需考虑楼顶承重问题。辅助能源用量受天气阴晴影响，不便于核算运行成本和费用；同时需要较大的辅助电加热负荷，增加电气投资。运行过程中，热水需要收费；收费标准制定不当，易造成物业和住户的矛盾。
此方案因为高层屋面的建筑面积不足以摆放足够的太阳能集热板，而最终放弃。
解决方案三：集中集热分户储热系统。在楼顶安装集中集热的太阳能集热系统，通过管道将热能送至各户，并给安装在各户家里的储热水箱加热。
优点：各住户使用自家水箱里的热水和辅助能源，不存在收费问题；不受楼层高低限制，并可以实现太阳能资源共享；运行过程中，不存在收费管理问题；只有一个系统，运行可靠，上楼维修率低，楼面太阳能可由物业负责维护管理；可以根据楼面建筑情况灵活布局，最容易实现与建筑物相协调；集热系统集中放置在屋面位置，各户储水箱放置在各户室内方便的位置。
缺点：为方便使用和安全可靠，应采用承压型储热水箱，并带有电加热功能。为避免各住户由于储水箱温度不同，热量互混现象，电气控制系统应特殊设计。由于多个住户可共用一条热水主管，需要考虑管路热水循环设计、保温和热水计量问题。同时水箱成本高，从而造成总体系统费用较高。
本项目采用解决方案：集中与分散相结合的太阳能系统。将整个楼层的太阳能负荷分上下两个系统来处理。根据屋面可放置太阳能集热板的面积确定上部系统的所带楼层数。最终算下来是七层（因考虑如果全楼采用集中集热分户储热系统，会造成整体热水温度过低，每户辅助电加热负担较重，且闲置户的热资源浪费的现象，所以结合每层户数，只选了七层）。这一部分采用方案三的集中集热分户储热的系统形式。剩下楼层采用方案一的分户集热分户储热太阳能系统。
这种解决方案虽然造价较高，但优点突出，首先不须考虑屋顶水箱承重、供热水循环（分户集热部分）、热水计费、辅助加热等问题，减少了物业和业主之间产生纠纷的可能，同时尽最大可能的利用了太阳能资源。其次一体化设计和整体安装，解决了与建筑物的外观协调问题。而且集中集热系统的最大化使用减少了投资成本和日常的维修工作量。
方案确定之后，接下来就是系统的具体实施工作了。集热器考虑到北方冬天气温较低，采用了热管真空管式集热器，产品抗冻、防漏、防冰雹，没有坠落隐患，系统整体运行平稳、寿命长。储热水箱采用间接式带有辅助电加热功能的100L容积的水罐。水箱安装在户内阳台侧墙上，通过每户住宅储热水箱内的换热器为用户制备热水，实现全天24小时供应热水。
结语：住宅具体采用什么形式太阳能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。随着越来越多的太阳能系统在住宅中的应用，集中集热分户储热太阳能热水系统可以说是太阳能热水系统在高层住宅应用中的一个重要的发展方向。太阳能建筑一体化也必将成为太阳能系统应用的发展趋势。相信未来还会有更为合理和先进的太阳能系统，不断的应用于高层住宅之中，为千家万户带去清洁、干净、取之不尽的太阳能热源。
参考文献
[1]《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005
[2]《民用建筑太阳能热水系统应用技术规程》DB11T461-2010
[3]李宝山《太阳能热水器与建筑结合所面临的几个问题》可再生能源，2003
[4]袁莹苏粤《太阳能热水器与建筑一体化设计》华中建筑2005
[5]郑瑞澄《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》化学工业出版社2001
[6]赵玉文《21世纪我国太阳能利用发展趋势》中国电力，2000
【关键词】一体化太阳能；热水系统；高层住宅；应用与探讨
本项目位于北京东五环外，为27层住宅楼，应甲方要求安装太阳能热水系统。本项目是精装入住，所以不存在预留太阳能管线，让业主自己来安装太阳能系统的可能。结合项目的特点进行一体化设计太阳能系统。太阳能系统首先需要确定选择哪种方案，集热器和储热器安装位置，辅助热源的方式，日后管理维护这几个问题。需遵循的原则如下：
1.在选择不同的太阳能热水系统方案时，应优先选择运行可靠，成本投资少，管理方便，便于摊销运行费用，而且容易被住户接受原则；
2.系统应达到优先利用太阳能源加热热水，当太阳能不足时，再让辅助能源补充加热。实现充分利用太阳能源，降低辅助加热能源的原则；
3.系统运行应实现自动化、智能化原则；
4.系统管路布置要合理，尽可能的减少热损耗，系统日常使用维护检修应方便；
5.储热器的布局与摆放应与建筑物相协调，实现一体化设计；
按照这几个原则，对目前市场上比较成熟的几种方案进行了一次方案对比。
方案一：分户集热分户储热太阳能系统。集热板放于南面阳台外墙面上，储热水箱和辅助电加热合二为一，放于南面阳台上。
优点：各住户的太阳能系统相互独立，互不影响；运行过程中，不存在收费管理问题；运行较稳定，技术成熟；安装简单方便。
缺点：低层住户的太阳能，受到日照的影响，效率较低。高层各户的太阳能集热器放于阳台外墙，增加了维护的难度，同时带来高空坠物的危险。受倾角影响，阳台型集热板采光效率低，成本高。集热单元维修不方便，另外集热板外观不易与建筑物相协调，影响观瞻；户内热水管线由阳台至卫生间，过多的管道敷设增加了管道泄漏的可能性，同时也增加了热损耗；各户集热系统不能实现热水资源共享，太阳能资源存在吸收不均的问题。整个楼综合算下来太阳能系统总成本较高。
方案二：集中集热集中储热系统。在楼顶安装一个集中储热的太阳能热水系统，通过管道供热水至每家每户。
优点：可以实现热水资源共享，不受楼层高低限制；便于根据建筑情况灵活布局，可以实现与建筑物相协调；只有一个系统，运行可靠，上楼维修率低，楼面太阳能可由物业负责维护管理；系统投资较低，运行较稳定，运行成本低，技术成熟。
缺点：需要在楼顶放置一个大储热水箱，建筑设计需考虑楼顶承重问题。辅助能源用量受天气阴晴影响，不便于核算运行成本和费用；同时需要较大的辅助电加热负荷，增加电气投资。运行过程中，热水需要收费；收费标准制定不当，易造成物业和住户的矛盾。
此方案因为高层屋面的建筑面积不足以摆放足够的太阳能集热板，而最终放弃。
解决方案三：集中集热分户储热系统。在楼顶安装集中集热的太阳能集热系统，通过管道将热能送至各户，并给安装在各户家里的储热水箱加热。
优点：各住户使用自家水箱里的热水和辅助能源，不存在收费问题；不受楼层高低限制，并可以实现太阳能资源共享；运行过程中，不存在收费管理问题；只有一个系统，运行可靠，上楼维修率低，楼面太阳能可由物业负责维护管理；可以根据楼面建筑情况灵活布局，最容易实现与建筑物相协调；集热系统集中放置在屋面位置，各户储水箱放置在各户室内方便的位置。
缺点：为方便使用和安全可靠，应采用承压型储热水箱，并带有电加热功能。为避免各住户由于储水箱温度不同，热量互混现象，电气控制系统应特殊设计。由于多个住户可共用一条热水主管，需要考虑管路热水循环设计、保温和热水计量问题。同时水箱成本高，从而造成总体系统费用较高。
本项目采用解决方案：集中与分散相结合的太阳能系统。将整个楼层的太阳能负荷分上下两个系统来处理。根据屋面可放置太阳能集热板的面积确定上部系统的所带楼层数。最终算下来是七层（因考虑如果全楼采用集中集热分户储热系统，会造成整体热水温度过低，每户辅助电加热负担较重，且闲置户的热资源浪费的现象，所以结合每层户数，只选了七层）。这一部分采用方案三的集中集热分户储热的系统形式。剩下楼层采用方案一的分户集热分户储热太阳能系统。
这种解决方案虽然造价较高，但优点突出，首先不须考虑屋顶水箱承重、供热水循环（分户集热部分）、热水计费、辅助加热等问题，减少了物业和业主之间产生纠纷的可能，同时尽最大可能的利用了太阳能资源。其次一体化设计和整体安装，解决了与建筑物的外观协调问题。而且集中集热系统的最大化使用减少了投资成本和日常的维修工作量。
方案确定之后，接下来就是系统的具体实施工作了。集热器考虑到北方冬天气温较低，采用了热管真空管式集热器，产品抗冻、防漏、防冰雹，没有坠落隐患，系统整体运行平稳、寿命长。储热水箱采用间接式带有辅助电加热功能的100L容积的水罐。水箱安装在户内阳台侧墙上，通过每户住宅储热水箱内的换热器为用户制备热水，实现全天24小时供应热水。
结语：住宅具体采用什么形式太阳能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。随着越来越多的太阳能系统在住宅中的应用，集中集热分户储热太阳能热水系统可以说是太阳能热水系统在高层住宅应用中的一个重要的发展方向。太阳能建筑一体化也必将成为太阳能系统应用的发展趋势。相信未来还会有更为合理和先进的太阳能系统，不断的应用于高层住宅之中，为千家万户带去清洁、干净、取之不尽的太阳能热源。
参考文献
[1]《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005
[2]《民用建筑太阳能热水系统应用技术规程》DB11T461-2010
[3]李宝山《太阳能热水器与建筑结合所面临的几个问题》可再生能源，2003
[4]袁莹苏粤《太阳能热水器与建筑一体化设计》华中建筑2005
[5]郑瑞澄《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》化学工业出版社2001
[6]赵玉文《21世纪我国太阳能利用发展趋势》中国电力，2000