探析建筑太陽能熱水系統給排水設計

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摘要：在節能環保的理念下，人們更加重視對清潔環保資源的利用，太陽能作為一種可再生的清潔環保資源，隨著經濟的不斷的發展，得到廣泛的應用。在建筑行業中，給排水設計使用太陽能熱水系統，不僅方便了生產生活，也有效利用了資源。本文就太陽能熱水系統形式和特點進行概述，并對建筑太陽能熱水系統的給排水設計進行簡要分析，希望具有借鑒意義。

關鍵詞：建筑太陽能；熱水系統；給排水設計；探析

一、太陽能熱水系統形式和特點

在當前的公共建筑個住宅中，一旦確定利用哪種太陽能熱水系統，就要選取最合理的利用形式。當前的太陽能熱水系統種類很多，主要利用以下三種形式：a集中供熱系統；b集中-分散供熱系統；c分散熱水系統。集中熱水系統的特點在于，集熱器的安裝集中在屋面，儲熱水箱的安裝選擇可以在室外，也可以安裝在室內，一般利用集熱器吸收的熱能，把水集中加熱，再把熱水供應到各用水點。對于集中-分散供熱系統來說，集熱器需要集中安裝在屋面，儲熱水箱分散到室內的用熱水處，輔助熱源通常選擇電或燃氣。分散熱水系統的集熱器可以安裝在陽臺外部，也可以把集熱器整體安裝在屋面，對熱源采用電起到輔助作用。

二、集熱器的安裝布置

集熱器在安裝時，其安裝傾角要充分考慮到當地的緯度因素，具體說來，熱水系統在夏季使用安裝傾角要在當地緯度上減10°；如果系統更多的用于冬季，其安裝傾角要在當地緯度基礎上加10°；對于水平熱管集熱器來說，安裝傾角通常為0°，利用熱管式集熱器安裝傾角≧10°。集熱器的安裝朝向以正南方或正南方位偏東西30°范圍內設置。集熱器的安裝還需要考慮到周邊的設施以及樹木是否產生遮擋，保證光照時間≧4h。此外，集熱器的安裝要避免位于建筑的變形或有裂縫位置，并且根據安裝面積、集熱器的形式、尺寸大小細化設計方案，確保集熱器在建筑上的安裝位置和安裝方式合理。集熱器在的連接線路可以通過：a并聯；b串聯；c串并聯等方式連接，形成集熱器組。集熱器組內部的集熱器連接要采用并聯的方法，盡可能減少串聯的數目，這樣可以減少一部分能耗。自然循環系統的集熱器組內部連接適宜采用并聯。平板型集熱器作為一種特殊的熱交換器，包括多塊吸熱板，以此并聯數目要≦16塊，并且確保每個的集熱器數量≦24塊。

三、管路設置

管路的設置也是給排水設計中的重要環節，需要確保冷熱水系統壓力均衡，具體說來系統中的冷、熱水壓差不要超過0.02MPa。管道需要采取保溫措施，確保供水溫度更加穩定，因此對于室外管道來說，通常需要采用防凍措施，管路中不可存在死角，避免出現水滯留問題，同時要按照給排水的流向合理設置坡度。管道設計的走線也要兼顧美感，尤其是室外管路、管線需要設置在比較隱蔽的位置。管線需要預埋在套管中，并穿越圍護結構。豎向管線的設計多應用在豎向管道井中，這樣管線及安全隱蔽，又便于維護和檢修。室內水平管線在設計中需要在樓板和墻體面層中溝槽，并且使管線處于水平狀態，隱蔽于吊頂等內部構造，需要注意管線要無接頭，這樣可以避免漏電引發火災。在管材的選用上，需要把握以下要點：首先，集熱系統選用的管材及管件需要達到現行產品的標準和要求。其次，管道的工作溫度和工作壓力不得高于產品應允的工作溫度和工作壓力。最后，集熱系統的管件和管材最好采用金屬管材，并且做好防腐的措施。

四、輔助熱源加熱設備設置

在建筑設計中，需要留有固定的位置安裝輔助熱源，確保給排水設計滿足其技術要求，使整體設施安全運行，同時便于安全管理和維護。輔助熱源在設置中要位于貯熱水箱交近的位置，便于操作和維護。輔助熱源啟動的方式包括：a手動啟動；b全日重點啟動；c定時自動啟動。因啟動方式根據不同的需求來設計的，這會直接影響到太陽能熱水系統的節能效果，所以需要根據不同的熱水供水方式而采用各種不同的控制方法。

五、控制方式

太陽能熱水系統需要設置以下集熱系統：a運行控制；b輔助熱源的自動切換控制；c防凍控制；d防過熱控制；e集中熱水供應系統；f熱水循環控制。并且控制方法要盡量簡單，這樣用戶可以更加便捷的操控儀表盤，根據系統中每日獲取的數據：a系統的太陽能得熱量；b輔助熱源用量；c供水溫度；d管網溫度；e貯熱水箱溫度，可以更加清晰的看到系統中節約的能源量。此外，為了保證系統中各功能的使用安全，需要設置以下控制元件，包括：a電磁閥；b溫度控制閥；c壓力控制閥；d泄水閥；e自動排氣閥；f止回閥；g安全閥，同時確保產品要符合質量要求產，并且要便于維修人員操作。

六、結束語

綜上所述，當前隨著人口壓力的增大，以及對資源的需求不斷增長，我國常規能源愈發缺緊，因此合理利用太陽能已經成為解決資源問題的有效手段。隨著人們環保意識和資源節約意識的增強，太陽能和建筑一體化的設計越來越多的得到人們的認可，其中給排水設計更是充分的利用太陽能達到節水節的目標。因此，在科技的支持下，建筑行業和太陽能熱水給排水系統的結合需要不斷的加強，浙江省作為太陽能資源的生產大省更要突破創新，不斷總結經驗，完善設計理念，使該技術在建筑行業中進一步得到推廣。

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作者:周宏揚 單位:湖南大學設計研究院有限公司