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高层住宅太阳能间接加热半集中式热水系统

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89
2014.07
|

高层住宅太阳能间接加热半集中式热水系统
郭建涛
/河北建研建筑设计有限公司

摘要：本文简要介绍了高层住宅太阳能间接加热半集中式热水系统的组成、系统特点、运行原理，
以及进行太阳能间接加热半集中式热水系统设计时应注意的问题，为广大设计人员及业主了解
太阳能间接加热半集中式热水系统提供一些资料。

关键词：住宅，太阳能，半集中式，热水系统

随着环境污染的日益加剧和能源
紧缺问题的日益凸显，在国家的大力
提倡和政策支持下，人们对绿色、清
洁、可再生能源的需求越来越强烈。
太阳能被认为是一种取之不尽、用之
不竭的绿色能源，用太阳能加热低温
热水的太阳能热水系统，是当前太阳
能利用中技术最成熟、经济上最有竞
争力、应用最广泛、产业发展最快的
领域，也是利用效率最高、节能效益
最明显的系统。

近几年，中国太阳能热利用产
业高速发展，太阳能热水器的产量
和应用比例不断增加。但是面对城市
建筑物尤其是太阳能热水器应用最普
及的高层住宅的不断增多，在太阳能
利用中出现了一系列的问题。目前住
宅中应用较多的阳台壁挂式太阳能热
水器，是太阳能与高层建筑一体化的
一个方向，但在目前高层住宅的建设
开发中，即便是一些低能耗绿色建筑
示范小区，开发商和建筑设计单位都
容易忽视太阳能热水器的先期规划施
工，为高层建筑太阳能热水器的推广

使用，留下了一个难题。壁挂式太阳
能热水器虽然存在一定的优点，但是
高层住宅日照时间普遍不足，安装太
阳能热水器影响建筑外立面造型效
果，阳台壁挂式安装存在高空坠物的
安全隐患；传统集中式太阳能系统对
使用率要求过严，而且热水成本普遍
过高。

太阳能间接加热半集中式热水系
统，太阳能集热器设置于住宅楼屋顶，
不影响住宅外立面，便于后期维护。
热水系统采用强制循环，热水管道主
供水管、回水管加压循环。半集中式
太阳能热水系统采用集中集热与分户
储水相结合，储热水箱分户安装，提
供生活用热水。保证热水水质，杜绝
非循环管道过长造成的水资源浪费。
储热水箱内置辅助电加热，由用户控
制，满足不同用户对热水使用的舒适
性要求。

1 太阳能间接加热半集中式热水系
统的组成
（1）集热器：太阳能集热器是
太阳能热水器的关键部位，是吸收太

阳能辐射热并向载热质传递的装置，
设置于住宅楼屋顶。通常选用管板式
的集热器，集热器之间可以并联、串
联或混联，但必须保证循环流量的均
匀分布。

（2）集热水箱：集热水箱是储
存热水或其它载热质的蓄热设备，以
保证热水供应的稳定性。集热水箱较
大，设置于住宅楼屋顶太阳能设备间
内，水箱内设电加热器，作为太阳能
主要辅助热源。

（3）储热水箱：小型储热水箱
安装于各户卫生间或厨房内，水箱内
设电加热器，用户可自己根据实际情
况设定温度，当储水箱温度达不到设
定温度时电加热自动启动，到达设定
温度电加热自动停止。

（4）热水循环泵：为热水系统
冷热水循环提供动力。

（5）连接管道：使集热器、集
热水箱、储热水箱和循环水泵形成一
共完整的循环系统。

（6）辅助部件：包括控制柜、
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CHINA HOUSING FACILITIES

水位计、温控装置、仪表、电磁阀等
保证热水系统控制、运行的部件。

2 太阳能间接加热半集中式热水系
统的特点
太阳能集热系统收集到的热量后
通过循环系统将热量集中存储于集热
水箱，待需要时将热水通过载热质输
送到用户，通过设于户内卫生间或厨
房内的储热水箱二次换热，将热量传
递给分户储热水箱内的自来水，供用
户使用，保证供水水质安全。

热水系统采用强制循环、间接加
热方式加热，系统采用集中采热、分

户供热的方式，有效降低总体使用成
本低廉；储热水箱出水温度可调，保
证用水舒适性。集热器、集热水箱及
循环控制设备集中安装在屋顶，便于
物业统一管理和维护。

3 太阳能间接加热半集中式热水系
统的运行原理
热水系统是太阳能加热系统和辅
助热源加热系统相结合而成。系统可
以实现全年全天候热水供应，满足住
宅的热水用水需求。典型的住宅楼太
阳能间接加热半集中式热水系统的原
理图如图1。

（1）系统的运行控制
常见的运行控制方式有定温控
制、温差控制、光电控制、定时器控
制四种，本系统采用温差强制循环加
热控制方式。以图1为例，温度传感
器将集热器出口温度T1、集热水箱
温度T2、供水管道温度T3传递给微
电脑控制器。当T1－T3＞8℃时，
控制器发出控制信号，启动热水循环
泵，系统开始循环，不断地将集热器
产生的热量置换到集热水箱、储热水
箱，这是一个反复循环的过程，随着
水箱内热水温度不断提高，T1与T3

图1 某住宅楼太阳能系统原理图

Technical Pilot
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之间温差越来越小，直至T1－T3
＜2℃时，微电脑控制器发出控制信
号，关闭热水循环泵。当阳光照射
不足时，太阳能集热水箱5℃＜T2
＜40℃时，热水循环泵关闭，用户
开启电辅助加热。

（2）管路防冻控制
太阳能热水系统在冬季温度可能
低于0°C的低区使用时，需要考虑
防冻控制。本系统主要采用的方式是
循环式防冻。以图1为例，太阳能部
分采用温差强制循环的加热方式，在
热媒回水管上设置有温度传感器，即
当T1的值小于10℃时，防冻功能开
启，太阳能集热水箱内置电加热器启
动加热，同时集热系统循环泵开启。
在太阳能热水系统非使用时段，通过
泄水阀排空防冻。

（3）过热保护
当太阳能系统长时间不用时，集
热水箱内的热水或载热质温度会发生
过热，容易产生烫伤甚至沸腾；过热
保护分为水箱过热保护和集热器过热
保护。以图1为例，在天气情况良好
的情况下，集热水箱、储热水箱内热

水能在较短的时间内升至要求温度，
若此时用水量很少，水箱内水仍会通
过热水循环泵循环并加热持续升温，
当集热水箱温度T2＞75℃时，微电
脑控制器停止循环加热，使太阳能系
统不再实行温差循环集热。当水箱水
温T2＜70℃时，温差循环重新启动
运行。

集热器过热保护：当集热器上的
温度T1＞180℃时，循环泵开启，
通过水箱中的水给集热器降温，防止
干烧降低集热器寿命。

4 太阳能间接加热半集中式热水系
统的注意事项
（1）太阳能热水系统应安全可
靠，系统中所使用电器设备应有剩余
电流保护、接地和断电等安全措施，
并应采取防冻、防结露、防过热、防雷、
抗雹、抗风、抗震等技术措施。

（2）太阳能集热器应有防止热
水渗透的安全保障设施；集热器支架
应与建筑物预埋件牢固连接，并应设
置防止太阳能集水器损坏后部件坠落
伤人的安全防护设施。

（3）系统初次运行前应先冲洗

集热水箱、集热器及系统管路内部，
再向系统内充填载热质。

（4）集热水箱内液压水位控
制阀中浮球采用金属或耐温高于
100%%dC的其他材质浮球。

（5）储热水箱内置加热系统必
须带有保证使用安全的装置。

（6）集热水箱优先选用食品级
不锈钢内胆制作，水箱及连接管道应
做好保温措施。

5 结语
太阳能的利用是能源发展的战略
性课题。本文所述的强制循环太阳能
间接加热半集中式热水系统已经进过
实践证明切实可行，解决了当下高层
住宅太阳能热水系统中出现的一些突
出问题，满足现在高层住宅对太阳能
热水系统的要求。

参考文献
[1]《太阳能集中热水系统选用与安装》
06SS128.

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高层建筑集中集热分户供热式太阳能系统应用实例分析

高层建筑集中集热分户供热式太阳能系统应用实例分析

高层建筑集中集热分户供热式太阳能系统应用实例分析作者：石中秋来源：《科技创新与应用》2015年第18期摘要：对高层建筑集中集热分户供热水太阳能系统应用实例分析，总结其实际使用的优缺点及应用注意事项。

关键词：高层建筑；集中集热分户供热；分户循环控制；开式系统；换热式随着社会的发展，能源的开发，能源紧缺日益凸显。

石油、煤炭等非可再生能源供给不但日益紧张，且带来的环境污染问题也不容小觑。

建筑领域对节能降耗，可再生能源的利用也日益重视，许多新建建筑在设计阶段就已进行太阳能建筑一体化设计，全国已有北京、深圳、江苏、山东等多个地市对12层以下的新建住宅建筑强制要求安装太阳能系统。

对民用高层建筑来言，集中集热分户供热式太阳能系统越来越受到设计单位及建筑单位的青睐。

其有以下优点：（1）运行方式合理。

相比集中集热直接供热水式太阳能系统，电加热棒不再设置在大水箱内，而是设置在分户水箱中由住户各自管理，避免了直供系统不论用水量大小变化而加热水量都是满水箱水量造成的电量浪费。

每户各自收取电加热费，取费合理。

（2）占用楼顶空间小。

集热板集中设置；采用分户水箱，因此楼顶大水箱也相应减小容积，特别适合楼顶安装面积有限的小高层及高层建筑。

（3）系统集成程度较高，便于物业管理维护。

安装整齐美观，与建筑一体化程度高。

目前集中集热分户供热式太阳能系统常用的有三种模式：（1）集中分户换热-设置集热缓冲水箱式。

（2）集中分户换热-户内水箱储热式。

（3）集中集热储热-分户加热供水式。

三种供水模式各有特点，其中第一种模式具有开式系统，同程连接，分户换热控制的特点。

其原理设计合理，较多为设计单位采用。

其系统原理图如下：原理特点：（1）支管换热循环：若用户储水箱中的水温Ta高于主管道水温Ta+1，分户电磁阀关闭，不参与系统换热，若用户储水箱中的水温Ta低于主管道水温Ta+1 5℃时（可调），分户电磁阀打开，参与系统换热。

（2）短路循环：若楼内主管远端温度T4≤设定温度时，打开远端短路电磁阀DCF2，循环主管至设定温度停止。

太阳能热水系统与高层建筑有机结合

太阳能热水系统与高层建筑有机结合

1.2高层建筑应用太阳能热水系统所存在的问题
随着太阳能热水系统在高层建筑中的普及率不断升高，太阳能热水器在建筑建成后才安装的这一特点所带来的问题和矛盾也越来越明显。例如建筑物外观和城市景观被影响，房屋的使用功能被破坏，再加上无序不规范的安装增加了安全隐患。此外，最大的是缺点人均太阳能利用率低，因为大部分高层小区容积率偏高，楼间距都偏小，对于分散的太阳能热水系统，只有极少数的楼层才能满足冬至日日照4h的使用要求。目前，仅仅是建筑顶层住户安装使用了太阳能热水器。所以，太阳能热水系统与建筑结合遇到的最大难题，就是提高每栋住宅的太阳能利用率，让每一个住户都能享受并充分利用免费的太阳能资源。但是从实际工程的运行来看，这一难题的解决存在以下困难：（1）目前，太阳能热水系统在高层建筑中的运用较少，相关的设计方案也有待进一步研究，所以，太阳能热水系统在新型住宅小区中使用比较受限，很难规模化应用。（2）热水供应优化方面的研究以及辅助加热热源、加热方案比较等内容研究较少，太阳能热源技术设备及配套技术方面的研究较多。（3）太阳能和建筑有机结合较为困难，屋面集热面积的不足。运行维护的安全便捷性一般，建筑平面布置较难。
2.4辅助热源
太阳能受自然天气影响十分明显，是十分不稳定的热源，特别是在恶劣的天气下，例如下雨、雪天等，这样的天气，日照根本达不到标准。为此，现代太阳能的使用应该与其它供热系统同时结合使用，这样才能保障热水的使用的稳定性，特别是在日照不足，自然天气恶劣的情况下，这些辅助系统是十分有用的。例如高层小区可以直接安装太阳能热水器，家里再安装其它供热设备，而高档酒店可以安装锅炉做为辅助热源。辅助热源可以是液化气，或者其它热源。
1概况
1.1简述太阳能热水系统
由太阳能集热器、太阳能管网、辅助热源、供热管网、蓄热水箱和用户终端等多个部分组成的太阳能集中供热水系统，其主要的工作原理是太阳能集热器将太阳的热能通过供热管网传送到蓄热水箱里，在将这些热水通过热水管网输送到各个用户的家里以供日常使用。剩余多的热能量将存放在蓄热水箱内，以备不时之需。该供水形式的特点主要是集中式供热，能将太阳热能最大化合理利用，为整个建筑物的热水系统提供热量。此外，大部分西方科学家经过多方分析研究在结合国家的发展情况，总结出太阳能热水系统是一种稳定性较高、经济、安全的新型供热模式。
高层建筑太阳能热水系统施工方案(设备配置与安装)精选两篇

高层建筑太阳能热水系统施工方案(设备配置与安装)精选两篇

《高层建筑太阳能热水系统施工方案》一、项目背景随着全球能源危机的加剧和环保意识的不断提高，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，越来越受到人们的关注。

在高层建筑中安装太阳能热水系统，不仅可以为居民提供热水，还可以降低能源消耗，减少环境污染。

本项目旨在为某高层建筑设计并安装一套高效、稳定的太阳能热水系统，以满足居民的热水需求。

二、施工步骤1. 施工准备（1）熟悉施工图纸和技术规范，了解太阳能热水系统的工作原理和安装要求。

（2）组织施工人员进行技术培训，明确施工流程和质量标准。

（3）准备施工所需的材料和设备，确保材料的质量和规格符合要求。

（4）对施工现场进行清理和整理，确保施工场地平整、畅通。

2. 太阳能集热器安装（1）根据施工图纸确定太阳能集热器的安装位置，确保集热器能够充分接收阳光。

（2）安装太阳能集热器支架，支架应牢固可靠，能够承受集热器的重量和风力荷载。

（3）将太阳能集热器安装在支架上，调整集热器的角度和方向，使其与太阳光线垂直。

（4）连接太阳能集热器的进出水管，确保管道连接牢固、密封良好。

3. 水箱安装（1）根据施工图纸确定水箱的安装位置，确保水箱能够稳定地放置在地面或支架上。

（2）安装水箱支架，支架应牢固可靠，能够承受水箱的重量。

（3）将水箱安装在支架上，调整水箱的水平度和垂直度，确保水箱安装牢固。

（4）连接水箱的进出水管，确保管道连接牢固、密封良好。

4. 管道安装（1）根据施工图纸确定管道的走向和布局，确保管道安装合理、美观。

（2）安装管道支架，支架应牢固可靠，能够承受管道的重量和水力荷载。

（3）将管道安装在支架上，调整管道的水平度和垂直度，确保管道安装牢固。

（4）连接管道的接头和阀门，确保管道连接牢固、密封良好。

5. 控制系统安装（1）根据施工图纸确定控制系统的安装位置，确保控制系统能够方便地操作和维护。

（2）安装控制系统的配电箱和控制器，确保配电箱和控制器安装牢固、可靠。

（3）连接控制系统的传感器和执行器，确保传感器和执行器连接牢固、准确。

太阳能热水与高层住宅一体化设计几点问题德州市太阳能热水系统应用技术导则编制思考

太阳能热水与高层住宅一体化设计几点问题德州市太阳能热水系统应用技术导则编制思考


《太阳能热水器高层建筑不安为好》 （摘自2011年4月6日山西晚报）
一位高层住宅居民想在楼顶安装一个太阳能热水器，他住27层，楼高29层， 和物业沟通时被婉拒了。物业工作人员告诉他，为了安全起见，很少有高层 建筑安装太阳能热水器的，这是什么原因呢？随后，他给本报打来热线，记 者近日就此进行了采访。 一家太阳能热水器的经销户告诉记者，对高层住宅楼住户，主要有两种太阳 能热水器可以安装。坐式太阳能热水器，集热设备面积大，热效率高，但是 重量比较大，必须安装在楼顶；而壁挂式太阳能热水器，因受到安装位置限 制，不能太大、太重，集热面积有限，热效率不高。在新建路一个居民小区 内，记者看到很多居民家安的正是这种壁挂式热水器，远远看去，总担心安 装的是否牢靠。 多年从事建筑设计的郭师傅称，“高层居民楼住户多，楼顶面积有限，提供 不了那么多安装位置是一方面。”另外，对楼层比较低的居民，如果在楼顶 安装太阳能热水器，要安装很长的输水管，这样不仅增加用水量，输水线路 太长，热量保持也比较困难。“高层住宅楼安装太阳能热水器，会带来很多 隐患。”杏花岭区五一路景泽园小区物业公司负责人很详细地给记者解释了 禁止安装的原因，对高层居民楼，居民们在楼顶安装太阳能热水器，打钉子 固定，会破坏楼顶防水层；居民们安装太阳能热水器输水管道，很多走排气 管道，会导致排气管堵塞，影响居民楼卫生间换气。此外，楼顶风大，太阳 能热水器安装不牢固，也存在安全隐患。因此，很多小区的物业不允许居民 在楼顶安装太阳能热水器。这也是采访中，多家物业公司的共识。
导则概述
作为全国首批可再生能源建筑应用示范城市，德州市采取 有力措施，积极推动太阳能等可再生能源在建筑中应用。 根据德州进一步加快推广太阳能推广应用的要求，由山东 建筑大学作为主编单位，会同有关单位组成编制组，共同 编制本导则。 本导则适用于德州市使用太阳能热水系统的新建、扩建和 改建的民用建筑，以及利用太阳能供热的其他热力系统。