太阳能热水系统建筑一体化的设想

　　太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，在常规能源日益紧张的今天，非常值得人们探讨。目前中国是世界上最大的太阳能热水器生产国，并拥有世界最大的太阳能热水器市场，也是我国可再生能源产业中能在生产及利用上处于世界先进地位的产业。我国光伏热水器生产、销售和安装服务的公司有1000多家[1]。随着太阳能热水系统的大量应用，太阳能热水系统与建筑越来越不协调。一方面屋顶上的热水系统给住宅建筑增加了几分无序的因素;另外一方面由于后续安装，没有与建筑整体融合设计，虽然在安装上力求排列整齐，但其对建筑而言仍然是后加上去的构件，因而还是破坏了原有建筑的整体形象。尤其当今海南建设国际旅游岛，海南省住房与城乡建设厅2014(53号)文《海南省特色风情小镇建设指导意见》中明确指出，重点开展加大太阳能、风能等可再生能源在建筑新建、既有居住建筑节能改造方面的运用集成緑色低碳技术，建设生态低碳特色风情小镇。[2]由此可见太阳能热水系统建筑一体化的推广应用将会推动太阳能热水产业的进展，成为太阳能热水产业一个新的增长点[3]。

　　1、传统太阳能热水系统的安装方式

　　1.1、太阳能热水系统的组成

　　太阳能热水系统由太阳能集热系统和热水分配系统两个分系统组成。太阳能集热系统的主要部件有太阳能集热器、辅助加热或换热装置、保温水箱、循环管路、循环泵、控制部件和控制线路等，热水分配系统由配水循环管路、水泵、控制阀门和热水计量表等组成，保温水箱是两个分系统的共用部件和连接点。太阳能热水系统中使用的大多是铜铝复合平板集热器，兼有全铜管板式、全铝翼管板式集热器等形式，采光面积一般为每户平均2m2，如图1所示。

　　图1太阳能热水系统的组成

　　1.2、传统太阳能热水系统水箱的安装位置

　　一般情况下，太阳能热水系统水箱的安装位置分布图如图2所示。

　　图2太阳能热水系统水箱的安装位置分布图

　　在设计过程中，预留图2中的A点作为太阳能热水系统的热水水箱安装位置。一般情况下的做法是等待主体建筑全部施工完成后，再由太阳能设计安装公司设计并完成水箱的施工，在预留点上加装水箱的墩座并完成安装工作。这么一来，热水水箱变成了一个独立于主体建筑、外加的附件。从建筑的整体美观以及防风效果上，都是一个不和谐的符号。安装后的效果图如图3所示。

　　图3太阳能热水系统水箱的安装效果图

　　2、太阳能热水系统建筑一体化保温水池的施工方式

　　太阳能热水系统建筑一体化水池的安装位置分布图如图4所示，是主体建筑的一个部分，应该说是主体建筑上的一个保温水池。

　　图4太阳能热水系统建筑一体化保温水池的安装位置示意图

　　图4中，太阳能热水系统建筑一体化保温水池在主体建筑设计的同时已完成了设计;施工过程中，与主体建筑工程一起施工、同时完成，使之变成了主体建筑的一部分。太阳能热水系统建筑一体化保温水池与主体建筑相结合，可以在一定程度上节约建材的使用，降低建设成本，也提高了太阳能热水系统的防风能力和使用寿命。同时一体化设计保温水池既完善了建筑的功能又提升了建筑的现代气息，成为建筑增值的一项重要内容[4]。

　　3.太阳能热水系统与建筑一体化的优越性

　　把太阳能同建筑结合起来，形成具有独立能源、自我循环式的新型建筑形式。即用太阳能代替部分常规能源为建筑提供热水等能源，以满足或部分满足人们的生活和生产的需要。太阳能热水系统与建筑一体化的优越性主要体现在如下几个方面。

　　①建筑的使用功能与太阳能热水器的利用有机结合在一起，形成多功能的建筑构件，巧妙高效地利用空间，使得向阳面或建筑屋顶得到充分地利用。

　　②综合考虑太阳能设备和建筑结构的协调搭配，使得太阳能热水系统和建筑融合为一体，提高建筑的外观形象。

　　③综合使用材料，降低总造价，减轻建筑荷载。

　　④规划设计、施工安装同步，节省太阳能热水系统的安装成本和建筑成本，一次安装到位，避免后期施工对用户生活造成的不便和对建筑已有结构的损害。

　　⑤太阳能的利用和建筑相互促进，共同发展，节省能源，造福于民。

　　4、关于太阳能热水系统与建筑一体化发展的几点思考

　　4.1、太阳能热水与建筑一体化不可能仅仅是简单的“相加”。要根据实际的节能、环保、美观和经济适用等等方面的要求，包括从策划定位、施工图设计到安装设计与施工、验收评价的整合过程，在建筑、结构、给排水、电气等专业参与下，将太阳能热水系统作为建筑的一种体系和建筑领域互相融合，纳入到工程建设中的基本建设程序，达到同步设计、同步施工、同步验收，实现与建设工程同时投入使用，同步管理，使其成为建筑有机组成的一种概念[5]。

　　4.2、太阳能热水系统与建筑一体化还应包括以下四个基本含义：

　　①是在外观上，能够实现太阳能热水系统与建筑的完美结合，太阳能集热器的合理设计、摆放，设计和施工过程中尽力做到太阳能集热器成为建筑的一部分，实现建筑的完美协调与统一;

　　②是在建筑的结构上，解决太阳能集热器的设计及安装问题，确保建筑物的承重、供水等功能不受到影响，同时还要解决太阳能集热器抵御强风、暴雪等的能力;

　　③是在太阳能热水系统的管路布局上，做到设计合理、安排布置妥当，尽量减少热水管路的长度，建筑物中建设过程中要事先预留所有管路的通口;

　　④是在系统运行和维护上，要做到可靠、稳定、安全，系统易于安装、检修、维护，实现太阳能与辅助能源的合理匹配。

　　4.3、实现太阳能热水系统与建筑的一体化的制约因素。目前太阳能热水器的规格、尺寸均随厂家不同而异，这对建筑本身的管道、预埋件、产品接口预留等带来了极大的不便，从而也就影响了建筑施工图的同步一体化设计及接下来的施工安装、运营维护等一系列问题。

　　5、小结

　　太阳能热水系统建筑一体化的实现，要求太阳能热水技术、供水排水技术、建筑设计建造技术相互结合，相辅相成。本文对太阳能热水建筑一体化方面进行了积极的探索，把太阳能热水系统建筑一体化，“保温水箱”变成了与主体建筑结合成一体的“保温水池”，其外观、尺度、色彩与建筑相协调，热水与主体建筑统一设计，同时施工，从而在真正意义上做到了太阳能热水系统建筑一体化。在实际工程中进行大力推广应用，将会取得理想的经济效益和社会效益，从而推动海南新型城镇化和城乡一体化发展，为建设海南国际旅游岛，谱写美丽中国海南篇章。

　　参考文献：

　　[1]孙李媛，王歆，成昊，罗成龙.太阳能热水建筑一体化技术的发展和研究[J].能源研究与管理，2015，(2)：19-24

　　[2]海南省住房与城乡建设厅2014-53号《海南省特色风情小镇建设指导意见》

　　[3]王光炎，王敬博.基于太阳能热水系统与建筑一体化的住宅建筑设计[J].山西建筑，2016，42(12)：182-184

　　[4]姜浩.太阳能热水系统与建筑一体化建设的思考[J].中国工程咨询，2015，3：54-56

　　[5]禹翔天，杨军.解析太阳能热水系统与建筑一体化研究与发展现状[J].山东工业技术，2017(03)：222+271