太阳能热水系统在高层保障性住房项目中的探索研究-杭州建设

太阳能热水系统在杭州保障性住房开发项目中的应用探索研究【摘要】针对太阳能应用的趋势及保障性住房的具体情况，笔者展开相关调研，通过对商品房、拆迁安置房等具体案例研究及太阳能产品考察，分析太阳能热水系统在杭州保障性住房开发项目中应用的具体应用研究。

【关键词】太阳能，热水系统，保障性住房引言太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的绿色能源,目前世界各国都在积极推广应用。

按照《杭州市民用建筑节能管理条例（草案）》“12层以下居住建筑、13层以上居住建筑的逆6层，应当将太阳能利用与建筑一体化设计，但高度超过100米的建筑除外。

”“新建保障性住房、国家机关办公建筑以及建筑面积1万平方米以上的公共建筑，应当采用一种以上可再生能源用于采暖、制冷、照明和热水供应等。

”可再生能源指可以再生的水能、太阳能、生物能、风能、地热能和海洋能等资源的统称，在实际住宅应用中以太阳能为主。

针对太阳能应用的趋势及我司的开发保障性住房的具体实际，笔者会同项目公司和设计院进行了相关调研，通过对商品房、拆迁安置房等具体项目的实地调研及对品牌太阳能厂商的产品考察，具体分析如下。

一．高层保障性住房太阳能热水系统存在问题太阳能热水器在多层、低层住宅中的使用已经非常普及,技术也比较成熟。

而高层保障性住房太阳能应用主要需要解决的问题包含三个方面：一是产品的适用性，主要包含前期设计中屋面的面积要求、水箱的体积要求以及后期适用中热水供应的稳定性能、集热效率、热能损耗、维护方便程度；二是产品的经济性，主要包含两个层面，前期开发商安装的经济成本和后期物业或业主使用的经济成本；三是产品的美观性，主要针对分户集热系统，考虑集热器如何和建筑一体化设计。

二．太阳能热水系统分类及案例分析针对高层保障性住房项目中太阳能热水应用，主要包含以下四种系统形式。

1．分户集热、分户储热的分户式太阳能热水系统1. 1 系统运行形式对于高层住宅来说,由于屋面资源相对贫乏,每户所能分摊到的可利用屋面面积往往不足以完整地布置各自的太阳能热水器,再加上高层住宅可能存在分区供水或管线过长等问题,所以传统的每户在楼顶安装一台直插式太阳能热水器这种形式已不适合高层住宅整体安装。

在高层住宅中,分户式太阳能热水系统一般使用的是集热与储热完全分离的结构。

集热器采用壁挂式,安装于阳台等合适的建筑南立面,储热水箱可以根据用户需求放置在适当的地方,如设备间、卫生间、阳台等。

集热器和水箱之间利用被加热液体的密度变化来实现自然循环。

1. 2 系统优点就使用上来说,这种太阳能热水系统的优点非常显著,每户一套独立系统,减少了系统的循环管路,提高了集热效率,降低了使用费用,而且其水、电为分户计量,用户随住随用,无计费纠纷,便于物业管理。

1. 3 系统缺点首先是在安装上,集热器与墙面及阳台栏板的关系处理比较复杂,集热器的外表形状、质感、色彩、光亮度等都需要与建筑物本身及环境相协调,既要兼顾建筑的美观,又要避免对周围环境产生色彩污染和光污染等视觉污染。

其次是关于日照时间,高层建筑一般大寒日的日照时间大于2 h就能满足要求,而集热器的日照时间却要求在冬至日不少于4 h,因此在高层建筑的下面几层,安装于阳台等建筑南立面上的集热器就很难满足规范对日照时间的要求。

而在保障性住房项目中用户产品的均好性恰恰是我们设计的重点。

另外,从太阳能资源的利用上来说,这种分户式太阳能热水统还存在着资源利用不充分的缺点。

比方说,在同一单元中有些家庭储热水箱中的热水会因不使用而闲置并冷却,而另一些家庭却因热水不够用而不得不采用辅助加热器进行加热,造成能源消耗加大。

1. 4 参考案例某拆迁安置房项目，立面效果比较差。

如采用该系统，建议阳台采用玻璃栏板，和太阳能外挂系统一体化设计。

该系统作为未来发展的趋势，如何实现和建筑的一体化设计是未来的研究重点。

2 集中集热、分户储热的半集中式太阳能热水系统2. 1 系统运行形式集热器通过并联、串联和串并联组合成集热单元, 集中布置在屋面,储热水箱则分散布置在每户住宅内, 一般采用间接换热的方式,两者之间通过循环泵的强制循环来实现热量的收集与转移。

2. 2 系统优点集中布置的集热器构成集热单元,供整个系统共用,实现太阳能热能资源共享,降低了使用成本, 最大效率地利用集热单元。

储热水箱和辅助加热都分别放置在各户室内, 既有利于水箱的保温,又可以满足各住户不同的用水习惯。

每户一套供水系统,用水、用电实现分户计量,便于后期的物业管理和维护。

系统采用间接加热虽然会存在一定的热交换损失,但其能够适应寒冷的气候条件和较硬的原水水质, 而且由于热媒集热管道的口径相对较小,使得集热管内温度上升较快,启动迅速,还能保证热水的卫生、洁净。

2. 3 系统缺点该系统最大的缺点是当住户通过辅助加热设备的加热,使储热水箱内水的温度高于热媒的温度时,该户自行加热产生的热量就会通过热媒管的循环被传至整个热媒管网。

虽然我们可以通过设置性能可靠的热敏感应的电磁阀等措施来加以控制,但是在系统运行过程中,还是不能完全避免。

另外,系统中各户吸收太阳热能的量不均衡,难以利用经济手段予以调节。

2. 4 参考案例某11层小高层，商品房项目，屋面采用了真空管和平板两种集分系统。

该项目已交付多年，据反映，业主使用较少，原因归结于成本太高。

3 集中集热、集中储热的集中式太阳能热水系统3. 1 系统运行形式集热器构成集热单元,集中布置在屋面,储热水箱可以根据需要集中设置在屋面或地下室,两者之间采用温差循环方式。

储热水箱通过直接或间接换热提供生活热水,设置循环泵,利用定温回水循环方式,保证生活用水的温度,每户分别设置热水表用于分户计量。

3. 2 系统优点本系统形式比较多样,能适应多种建筑物的要求,而且投资低,回收周期短,是目前在高层建筑太阳能热水系统中使用较为广泛的。

从太阳能资源的利用上来说,采用集中式或半集中式的太阳能热水系统都可以达到资源共享。

但是规模不宜太大,一般以单元或单幢建筑为系统规模。

3. 3 系统缺点由于太阳能是一种不稳定的分散性能源,不能全天候供能,也无法按使用要求及时加热,为保证热水供水安全可靠性,太阳能热水系统不管采用何种形式,都必须配备可靠的辅助加热能源。

储热水箱集中设置使得本系统的热水的运行成本相对较高,而且随天气阴晴和季节不同而变化,使用过程中,需要定期收取热水费用,易造成物业和住户的矛盾。

如用户达到50%以上的适用率，则基本可以正常收费，否则，每户使用成本太高。

3. 4 参考案例3.4.1某11层小高层，商品房项目，屋顶采用真空管集中系统，屋顶水箱更大，个数更多，户内无水箱，集热器屋顶基本满铺。

该小区太阳能系统暂时未投入使用（已交付，但住户使用率未满足启用条件），故产品的后期使用和维护暂时未能跟踪。

4．传统直插式太阳能系统4. 1 系统运行形式传统的每户在楼顶安装一台直插式太阳能热水器，这种形式运行形式简单，技术成熟。

4. 2 系统优点就使用上来说,这种太阳能热水系统的优点非常显著,每户一套独立系统,其水、电为分户计量,用户随住随用,无计费纠纷,便于物业管理，且单机成本较低。

4. 3 系统缺点首先是楼层有要求，一般用于低层、多层或高层中逆6层布置。

其次是对户型组合有要求，基本用于两梯2-4户居多，否则每户一根水管，对水井布置有面积要求，公摊变大，得房率降低。

再次，由于基本是非承压系统，水温水量不太稳定，用户使用舒适性较低。

以上四个系统：阳台壁挂系统为未来发展趋势，适合逆6层安装，独立性最好，但立面结合形式暂未解决；集中集热、分户储热系统造价较高，热效率一般，管理方便；集中集热、集中储热造价较低，热效率最高，物业收费较困难；传统直插式更适用于农村自建房，在高层住宅中只能用于逆6层且两梯2-4户的组合中，舒适性较低，造价高低幅度较大。

三．我司保障性住房项目太阳能应用我司目前的正处于开发设计阶段的三个保障性住房项目，某公共租赁住房、某拆迁安置房项目、某经济适用房项目，由于项目各自的特点，建议选择不同的太阳能热水系统。

某公共租赁住房项目：总建筑面积134073平方米，计容建筑面积106258平方米，总户数2088户，要求逆12层安装太阳能热水系统。

项目租户经济条件较差，由于地块偏远，入住率不能保证，且平面布局为两梯六户形式。

故不宜采用集中集热、集中储热系统（运行成本太高），传统直插式太阳能系统（管井面积不能满足），阳台壁挂式（逆12层日照不能满足且立面较难处理），建议采用是集中集热、分户储热系统。

某拆迁安置房项目：总建筑面积52280平方米，计容建筑面积40281平方米，总户数315户，要求逆6层安装太阳能热水系统。

1-3幢住户经济条件较好，多为自住，预期入住率高，平面布局为两梯2-3户形式，建议采用集中集热、集中储热系统；4幢基本用于出租，且平面布局为两梯4户，建议采用集中集热、分户储热系统。

某经济适用房项目：总建筑面积69192平方米，计容建筑面积55620平方米，总户数720户，要求逆6层安装太阳能热水系统。

住户经济条件一般，平面布局为两梯4户，建议采用集中集热、集中储热系统。

同时，针对我保障性住房项目的具体实际，太阳能热水器应用中有以下建议：第一，集热器形式：屋面集热器一般有真空管和平板两种形式。

真空管优点大于平板，技术更成熟，损坏替换成本更低。

同时据太阳能厂商介绍，集热器采用平板保温性能差，冬天基本不可用，更适用于华南地区；真空管更适用于浙江地区。

真空管分横管、竖管，建议采用竖管。

但据设计院给排水专业反映，平板厂商产品质量比较均衡，真空管厂商参差不齐，产品价格，质量差异性较大，故如采用真空管，建议选用品牌开发商。

第二，集热器安装形式：一般采用水泥墩、打膨胀螺栓或用钢丝绳固定几种方式，根据屋顶情况选择最佳固定方式。

项目公司在具体实施过程中要注意对屋顶保温层和防水层的保护，注意对施工单位的管理，避免由于太阳能的安装引起防水层的渗漏。

第三，辅助加热形式：杭州冬天日照强度低，日照时间短，且环境温度低，有可能当天上水当天达不到预计温度，此时可适当控制水箱内水量，或在必要时启动电辅助系统，或燃气辅助系统。

当然，要使用太阳能热水器必须保证管道中的水没有冻结，否则水箱中的水温度再高也无济于事。

作为开发企业，建议在产品说明书中注明太阳能供热系统的补热形式采取燃气或电的方式，以防止后期纠纷或投诉。

第四，启动太阳能条件设置：由于集中集热，集中储热系统运行成本较高，并且住户使用率越低，每户相对能耗均值更高，为了系统能正常运行物业能正常的收费，避免后期纠纷，建议营销部门在产品使用手册进行定义，比如“住户使用率（非入住率）达到50%以上，启用该太阳能系统。

”第五，安装费用的梳理：保障性住房不同于商品住房，太阳能的安装费用针对不同的项目建议做一个法务咨询，如安装费用由住户承担，建议营销策划部在合同中明确，避免后期纠纷。