太阳能热水器在节能减排中的应用研究

给排水工程中太阳能的应用　建筑节能　囵囵四圈　

引言　摘要：在当前建筑节能设计的大潮中，太阳能热水系统的应用是必然趋势，太阳能的利用让建筑更节能，环境更优美，社会更和　

谐。本文笔者就建筑给排水设计利用太阳能集热器及太阳能集热器的发展作了阐述。　

关键词：节能；太阳能；太阳能热水系统　

能源是国家经济发展和社会进步的重要物质基础，而我国煤炭、石油、天　

然气等不可再生能源短缺，因此节能减排是节约能源、保护生态环境的重要　

途径。开发和利用可再生能源是节约能源、保护生态环境的重要措施。　

一、太阳能的应用　

众所周知，太阳能是未来人类最理想、最安全、最适用的绿色可再生的能　

源，太阳能作为一种分布广泛、取之不尽、用之不竭的无污染的清洁能源，大　

大优于风能、水能、生物能等其他可再生能源，如何利用新技术、新材料来开　发利用太阳能造福人类，使太阳能应用效率不断提高，应用领域不断扩大，成　

本不断降低，一直是科技工作者不断研究和探索的课题。　

目前，在建筑中利用太阳能的方式主要有：太阳能热水系统，太阳能采暖　

系统，太阳能制冷系统和太阳能发电系统等。其中应用较多且技术较为成熟　

的是太阳能热水系统。太阳能热水系统是利用太阳能热水器，将冷水转化成　

热水，供人们使用的系统。目前，我们常用的是需要放置在屋顶的普通型太阳　

能热水器。这种热水器采用紧凑型设计，把太阳能集热板和储水箱设计在一　

起，安装简单方便，成本也低。但是需要较大面积的平屋顶，维护也是各自为　

政，不便于管理，也很容易对建筑屋面产生破坏。还有就是受天气影响很大，　

阴雨天气或光照不足时，不能解决全天候供应热水问题。因此，太阳能集中布　

置，统一管理和增设辅助加热，组成全天候热水供应系统被更多的采用和推　

广。　

二、太阳能热水系统应用中存在的问题　

２．１太阳能热水器缺乏设计管理　

建筑设计时缺少考虑安装太阳能热水器的预案准备，太阳能热水器是被　

各住户自行安装，各种不同形式、不同品牌、不同规格的太阳能热水器被安装　

建）筑Ｉ工｛程　科　太阳能在建筑给排水设计中的应用　王礼　（河北省邢台市建筑设计研究院，河北邢台０５４０００）　摘要：节能的重大意义，建筑领域中太阳能热水系统的应用是必然趋势，太阳能的利用让建筑更节能，环境更优美，社会更和谐。　关键词：节能；太阳能；太阳能热水系统；太阳能集中布置；全天候供水　能源是国家经济发展和社会进步的重要物质　基础，而我国煤炭、石油、天然气等不可再生能源　・短缺，因此节能减排是节约能源、保护生态环境的　重要途径。开发和利用可再生能源是节约能源、保　护生态环境的重要措施。　众所周知，太阳能是未来人类最理想、最安　全、最适用的绿色可再生的能源，太阳能作为一种　分布广泛、取之ｌ不尽、用之不竭的无污染的清洁能　源，大大优于风能、水能、生物能等其他可再生能　源，如何利用新技术、新材料来开发利用太阳能造　福人类，使太阳能应用效率不断提高，应用领域不　断扩大，成本不断降低，一直是科技工作者不断研　究和探索的课题。　我国具有丰富的太阳能资源，年日照数在　２２００小时以上地区约占国土面积的２／３以上。而我　们邢台地区属于资源较丰富地区，全年平均１３照时　间为２８００－３０００小时，１３照率为５０％－７０％，太阳能　年辐９寸，　量５９００兆焦　米，具有良好的太阳能　资源优势。将太阳能更多地应用到建筑中，将在调　整建筑能耗结构、保障能源安全，降低温室气体排　放、保护大气环境等方面发挥积极作用。　目前，在建筑中利用太阳能的方式主要有：太　阳能热水系统，太阳能采暖系统，太阳能制冷系统　和太阳能发电系统等。其中应用较多且技术较为　成熟的是太阳能热水系统。　太阳能热水系统是利用太阳能热水器，将冷　水转化成热水，供人们使用的系统。目前，我们常　用的是需要放置在屋顶的普通型太阳能热水器。　这种热水器采用紧凑型设计，把太阳能集热板和　储水箱设计在一起，安装简单方便，成本也低。但　是需要较大面积的平屋顶，维护也是各自为政，不　便于管理，也很容易对建筑屋面产生破坏。还有就　是受天气影响很大，阴雨天气或光照不足时，不能　解决全天候供应热水问题。因此，太阳能集中布　置，统一管理和增设辅助加热，组成全天候热水供　应系统被更多的采用和推广。　下面以—个工程实例和大家共同探讨：　１工程概况　在河北省煤田地质局建设的二栋住宅楼，即　３号和４号楼的给排水设计中，为节能降耗，方便　管理，安装集中太阳能热水系统解决洗浴热水供　应问题。按地质局提供资料，计算可得３、４号楼１３　洗浴用水量约１０ｔ；集热器阵铺放于原１号办公楼　楼顶，储热水箱和加压设备设在办公楼地下室内，　水箱内置电加热管辅助加热；控制系统预留控制　模块，全天候供水。　２设计要求　２．１太阳能热水系统每天提供４５。ｃ以上热水　１０ｔ。　２２晴好天气以太阳能为主，阴雨天气或冬季　阳光不足时，利用电加热辅助加热。　３设计依据　３．１设计规范引用标准。　３．１．１《民用建筑太阳能热水系统应用技术规　范》ＧＢ５０３６４－２００５。　３．１２《太阳能集中热水系统选用与安装》国家　建筑标准没计图集ｏ６Ｓｓｌ２８ｄ　３．１．３《民用建筑太阳能热水系统工程技术手　册》。　３．１＿４《给水排水工程施工手册））ｃ　３．１．５《建筑给排水设计规范》。　３．１．６《设备及管道保温技术通则＞）ＧＢ／Ｙ４２７２—　１９９２。　３．２可提供的基本条件。　３．２．１楼顶可供采光面积：１号办公楼可满足　设计安装要求。　３．２．２水源：城市自来水。　３．２．３电源：城市电网。　３．２．４辅助热源：水箱内设置电加热管。　４设计理念　４ｆ１采用整体设计原则，从项目立项到施工设　计的整个过程，综合考虑住宅建筑用水的牦点、使　用工况、集热器规格及性能参数、系统配置及运行　方式、使用和维修、节能与安全、经济效益等因素，　均应符合工程系统的设计原则。　４２力求使太阳能与常规能源最佳组合，充分　利用太阳能，最大限度降低常规能源消耗量，从而　达到节约能源降低消耗之目的。　４．３系统设计的先进行、安全性、可靠性、耐久　性等综合考虑。　４．４较好的经济效益和社会效益，在环保、节　能、合理用水等方面全面考虑。　５系统原理　太阳能热水系统主要有集热器、储热水箱、辅　助热源及配套设备、循环管泵、水处理设备、自动　控制等部分组成（见下图）。　

密级：

墙改与建筑节能科研项目

申报书

项目名称： 典型“节能住宅小区”太阳热水器及

建筑节能应用情况跟踪研究

项目编号：

管理单位（甲方）：

承担单位（乙方）： 大连理工大学

起止年限：2005年8月至2006年12月

大连市墙体材料革新办公室

二○○五年八月

１ 一、本项目研究开发的目的、意义及国内外现状分析

节能是生态住宅建设的一个基本原则，在满足居民对生活环境的舒适要求，提高生活质量的同时，要求采取适宜的建筑节能措施，充分节约各种不可再生资源和短缺资源，推广使用先进的节能、环保、绿色能源利用技术和设备体系。

随着人民生活水平的不断改善，对生活质量的要求也日益提高，因此，新建住宅小区集中热水供应也成为各房地产企业提高竞争力的有效手段之一。目前工程中常用的集中热水供应主要采用以下系统：集中供热锅炉房、换热站、用户。较小的住宅区则将锅炉房与换热站合并设置，由室外管网向用户直接供水。然而系统存在系统供热效率低、经济效益差、管网腐蚀严重，供水的水质差等问题。

随着住宅小区建设的进一步发展，上述问题越来越突出，人们开始把目光对准当前迅猛发展的太阳能热水系统。据预测，下一世纪太阳能将逐渐替代常规能源，成为全球重要的能源之一。近年来，国内在太阳能科学研究及应用技术开发方面取得了很大进步，并形成了一定的生产规模。

大连市的住宅小区建设深入贯彻节能原则，充分利用太阳能。其中较为典型的住宅小区有大有恬园、未来新城、前城国际花园等。

大有恬园和未来新城是我市统一实现太阳热水器与建 ２ 筑一体化安装的住宅小区，具有很重要的示范作用。对这两个住宅小区的太阳热水器应用情况进行跟踪研究，有利于总结经验，及时发现存在的问题，为今后我市太阳能住宅的推广应用提供重要的参考依据。

太阳能技术在建筑节能工程中的应用

随着我国经济的飞速发展，基础能源日趋紧张，建筑节能已经成为我国节能的重点。大力开发利用太阳能，减少商品能源的日常消耗，满足建筑用能，将是建筑节能的重要途径。本文通过分析太阳能技术特点及在建筑节能工程中的重要地位，分别对太阳能在建筑节能工程中的被动式、主动式应用技术进行探讨。以期通过本文的阐述把太阳能作为新能源，为实现节约型社会，走可持续发展道路提供理論参考。

【标签】太阳能技术；建筑节能；主动式应用；被动式应用

1 太阳能技术特点及在建筑节能工程中的重要地位

1.1 太阳能技术特点

太阳能作为一种取之不尽，用之不竭的清洁能源，具有一些其他能源不可比拟之处：（1）普遍性。我国是太阳能十分丰富的国家，2/3以上国土面积年日照量为2200h以上，如河北省年日照时间在2100h～2200h之间，非常适宜太阳能热利用；（2）无污染性。煤炭、石油等生物化石能源燃烧时要产生有害气体和废渣，但太阳能的利用不会产生废气、废渣，不会对环境造成污染；（3）安全性。太阳能利用不同于核能发电，一旦发生事故就会严重污染环境，造成生态危机，太阳能利用安全可靠，不会因发生事故而污染环境；（4）用之不竭。太阳能是太阳内部进行裂变释放的能量，据估计在过去漫长几亿年中，太阳只消耗它本身能量的2％，对于人类短暂存活期限来言是用之不竭的。

太阳能作为一种新兴能源，其利用也存在一些缺点：（1）受气候时间影响大，地球的自转造成太阳能昼夜差异大，阴、雨天和晴天太阳能差异大，夏天和冬天差异大。这不仅增加技术上的困难，也增加太阳能利用的不稳定性；（2）利用效率的技术不成熟，在我国利用较多较成熟的是太阳能热水器，太阳能热水器基本是靠天吃饭，太阳能利用率低，诸如太阳能光伏发电，太阳能供暖在我国起步晚，技术上不成熟，设备造价高。

1.2 太阳能技术在建筑节能工程中的重要地位

建设部制定的《建筑节能技术政策1996—2010》，其目标为在2000年前，新建、扩建住宅和公建项Et的能耗要在1980年当热通用设计能耗的基础上节约50％；从2005年起新建、扩建住宅等项目能耗要在2000年基础上再节约30％。随着改革开放，人民生活水平的提高，热水淋浴设备已进人千家万户，生活热水能耗是建筑能耗中不可忽视的组成部分，电热水器、煤气热水器由于其要消耗大量石油、煤炭资源而面临发展瓶颈，太阳能热水器作为我国目前在建筑领域利用最多最成熟的技术，将是解决住宅等项目部分生活热水的首选技术。