太阳能热水系统在高层住宅中的运用探究
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太阳能热水系统在高层住宅中的运用探究
摘要：太阳能作为清洁、绿色、可再生能源，被广泛使用。在建筑节能中，太阳能的推广与应用已经作为建筑节能的重要部分，太阳能的应用可以减少人们对一次性能源的依赖，减少化石燃料对环境的污染等。在当前的房地产项目开发中，需加大太阳能热水系统应用力度，积累相关经验，深入研究，注重理论与实践的有机结合，在太阳能热水系统设计过程中，选出最佳的设计方案，保证后续运行的实用性、安全性以及可靠性，将太阳能热水系统的设计有机地融入建筑设计中，并有效地控制成本。以上是本文需要探讨和研究的主要内容。
关键词：太阳能热水系统；高层住宅；运用
前言
我国作为世界上发展最快的国家之一，面临着改善民生、全面建设社会主义社会的任务，长期稳定与可持续利用能源是我国的重要战略任务。推广太阳能热水系统，是新能源与可再生能源开发与利用的重要组成部分。
1. 太阳能热水系统的概述
太阳能热水系统是太阳能利用方式中最为成熟、最为简便的绿色能源利用形式之一，从建筑给排水系统方面来说，将太阳能转化为热能并结合其他辅助能源，为人们提供日常所需热水，借助供水管道输送热水，是利用太阳能热水制备与供给的的主要流程，其主要由集热系统与供水系统构成。太阳能集热系统是太阳能热水系统的重要组成部分，集热系统关系着太阳能系统方案的合理性与实用性，热水供水系统则与常规生活热水供应系统相似。
1. 太阳能热水系统在高层建筑的应用情况
太阳能热水系统在高层建筑中的广泛应用，使其存在的问题与矛盾也逐渐显现出来，例如集热板影响建筑外立面与城市界面；集热板安装不规范，不牢固，带来了安全隐患；此外，人均太阳能利用率低，是发展过程中面临的最大问题，这是因为大多数高层公寓和住宅容积率较高，低楼层的住户日照时长较短，对于分散型太阳能热水系统来说，只有少数的楼层可以满足规定日照要求，所以，太能热水系统与建筑设计之间存在的最大问题就是要增强每户太阳能利用率，保证用户能够充分利用太阳能资源。近年来，各地主管部门对高层建筑节能与环保的要求越来越严格，因此，太阳能热水系统在高层建筑中的大范围使用已是可持续发展的趋势,而太阳能热水器与建筑的融合,在太阳能科技人员与设计者的共同努力下得到了长足发展。太阳能热水系统作为建筑中的重要部分,需要在系统总体方案设计、系统控制方案设计、建设过程的深化设计、辅助能源适应性设计、系统安装的环境适应性设计等多方面有序展开，通过科学研究获得的应用经验,为太阳能热水器系统与建筑的有机融合提供了技术基础。太阳能热水系统与高层建筑的充分融合,必须建立在应用规模、建筑构造、结构安全的基础上，在设计、施工、验收、交付中同时展开，只有这样才能凸显太阳能热水系统的安全、美观、实用性。除此之外还需要结合建筑立面、总图布置、日照方向、成本效益、运营管理和其他因素合理选择太阳能热水系统与产品。
3.太阳能热水系统在高层建筑中应用的难点
目前，城市高层住宅中太阳能热水系统问题仍较多，高层建筑的利用率仍然很低，由于城市建设用地的压力，高层建筑的快速发展必将成为未来许多城市开发的重要组成部分。因此要想推广太阳能热水系统在高层建筑中的应用，使之成为城市居民生活的基本设施，则需要解决相应的技术和管理问题。
太阳能热水系统设计过程中，从太阳能利用率角度来说，提高太阳能利用率的有效方法是减少管路热损失等。但是，高层建筑天然存在高差较大、管路较长、用户用水点到供水点的距离过远等特点，这在无形之中增加了热水系统管路热损失，很难体现系统节能效果。
太阳能热水系统设计过程中，从系统设计的合理性以及经济性的平衡考虑，系统设计的经济性制约了系统的合理性，从经济性考虑，常规住宅、公寓等建筑宜采用集中集热、集中供热的形式。但是从系统使用以及运行的合理性考虑，则应采用集中集热，分散供热的形式。现如今在投资单位主导的项目中就出现了系统合理性屈服于经济性的情况。最终导致太阳能热水系统成为摆设，达不到节能环保的作用。
太阳能热水系统设计过程中，从热水供水系统的特点以及高层住宅的特点来说，热水使用的冷热不均是热水设计中的难点，集中太阳能热水系统由于受限于只能放置于屋面，供水一般采用水泵加压供水，这就要求各个楼层通过减压阀等方式使热水供水压力与冷水供水压力基本一致，这就导致了系统变得复杂，降低了可靠性。冷热水的压力不平衡也降低了用水的舒适性。
以上的诸多问题，阻碍了太阳能的应用。在太阳能热水应用过程中既要考虑太阳能热水与高层建筑外观的结合，又要考虑高层建筑与室内给水系统的有机结合，实现安全稳定的热水供应。就必须解决上述问题。
4.太阳能热水系统在高层建筑中的应用
4.1太阳能热水系统
太阳能热水系统可以将太阳能转化为热能，而且是最古老、最广泛、最有效和最方便的利用太阳能的方式之一，结构简单，便于维修，节约能源，运行成本低，无污染。高层住宅中安装太阳能热水系统是现阶段最直接、实用的利用太阳能的方式,从理论上来说是可行的，在多层、低层建筑中得到了证明。尽管技术已经成熟，但高层建筑中的太阳能系统安全、计量及供水方面效率低，成本高，需要持续改进。
4.2太阳能集中供热水系统
太阳能集中供热水系统优点如下：（1）系统比较简单，便于后期的管理与维护，成本低；（2）其供水系统便于管理；（3）无楼层高度限制，做到太阳能资源共享。缺点：（1）容易污染水质；（2）建筑楼顶的水箱体积较大，结构载荷较大，随着居住人数的增加，居热水需求不断扩大，有时设计很难满足实际使用对集热器面积设计要求。（3）集中供热水系统还需要承担额外的运行费用与供水费用，所以需要进行计量收费。（4）后期维护管理对物业配合度要求较高。
4.3太阳能分散供热水系统 分散供热水系统优点如下：（1）使用的是自家水箱内的热水与能源，方便计量；（2）可以在不限高度情况做到太阳能资源共享；（3）建筑结构十分灵活，便于安排与协调；（4）系统可靠性高，维护方便。然而，分散供热水系统也存在许多不足：（1）为了保障阴雨天气热水使用，需辅以电或燃气加热；（2）热水箱及管路的清洗维护等会产生一定的费用。
4.4太阳能集中集热分户供热系统
集中集热分户供热系统一般具备如下功能:集热器集中集热,通过循环泵把热媒水送入用户内的压力水箱,通过集热管的温控阀控制调节循环水泵的启停,若用户水箱中的温度不能达到设计温度,可通过水箱中的电加热线圈加热水箱中的水温 ,该热水系统运行稳定。集中集热分户供热系统不但能够减少管网和集热器对水的污染,并且由于运行简便,能分户控制,从而达到对热水资源的均衡分配。该系统的最大优点是热水直接储存在用户房间内，并采用自家冷水进行加热，解决了计费难的问题。同时该系统还减少水箱对屋顶的占用等优点。
5.高层住宅太阳能热水系统发展展望
据了解，太阳能热水供应与我国居民日常生活方式与习惯相符，集热器能够安装到高层建筑屋顶与墙体上，满足人们日常热水需求。对于高层建筑来说，特别是集中热水供应的高层住宅，可以最大程度使用热水供应系统，该系统不仅对居民影响小，而且工作效率高，成本低，便于物业集中管理。从长远发展角度来说，太阳能热水系统逐渐从单一能源发展到太阳能加空气能等多种能源综合利用，充分实现了能源系统安全性与经济性，是太阳能热水系统主要发展方向。
结语
高层建筑中，太阳能热水的应用与普及使得建筑功能更加完整，给日常生活带来了便利。现阶段，我国建筑能耗问题日益突出，生活热水作为建筑主要能耗之一，合理使用太阳能热水系统，提高太阳能使用率，才能逐步降低建筑综合能耗，从而推动建筑节能的发展。
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