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摘 要：近年来，太阳能热水系统己普遍应用在一些多层住宅和公共建筑上，但由于我国住宅无论是房地产开发项目，还是政府廉租房、保障性住房等，目前均以高层建筑为主，30层以上的住宅建筑非常普遍。因而太阳能热水系统在高层住宅中的应用是一个值得探讨的问题。
关键词：太阳能热水系统；高层住宅；应用
1、太阳能热水系统的常用分类
1.1分户集热-分户储热太阳能热水系统
该系统也称为户式太阳能热水系统，是一种以住户为单位安装的太阳能热水系统，设置的太阳能集热器所产生的热水，单独供给一户使用。集热器一般放置在屋面或阳台，其中根据热水系统结构不同，应用得较多的是适用于多层住宅放置在屋面的非承压整体式太阳能热水系统和适用于高层住宅放置在阳台外侧的阳台壁挂式太阳能热水系统。
非承压整体式太阳能热水系统采用家用太阳能热水器集中安装在屋面，集热器吸收太阳光的能量使水温升高，集热器和储热水箱中水的温差产生循环动力，促使热水在集热器和储热水箱间自然循环流动，最终加热储热水箱中的水。
阳台壁挂式太阳能热水系统采用承压分体式太阳能热水器，集热器安装在建筑阳台外侧，储热水箱内置换热装置和电辅助加热装置。太阳能集热系统采用自然循环非承压运行，集热器吸收太阳光使集热器内热媒介质温度升高，热媒通过换热装置与储热水箱中的水进行热交换，加热水箱中的水。水箱一般安装在比集热器位置高的阳台的角落，热水供应采用顶水式供水，辅助热源一般采用电加热，太阳能系统与电加热结合可实现全天候热水供应。
1.2集中集热-集中供热太阳能热水系统
该系统也称集中集热、分户计量、集中辅助加热系统，系统采用模块式太阳能热水系统，集热器集中放置，设置满足用户需求量的集中储热水箱，控制系统、循环装置与其他辅助设备放置在设备间或屋面。集热器接受太阳照射温度升高，智能控制系统循环泵启动或停止，将储热水箱底部的低温水顶入集热器，将集热器中高温的热水顶入储热水箱，通过往复循环，加热储热水箱中的水，供给一幢或数幢建筑物所需热水。热水供应采用强制式，供水系统主管道定温循环。热水分户计量，存在热水收费问题。太阳能系统与常规能源或空气源热泵结合可实现全天候热水供应。
1.3集中集热-分户储热太阳能热水系统
该系统的太阳能集热器集中放置在屋面，系统不设集中储热水箱，每户设置一个储热水箱，水箱内置换热盘管和电辅助加热装置，控制系统、循环装置及其他辅助设备放置在楼梯间或屋面。集中放置的集热器接受太阳照射温度升高，智能控制系统控制循环泵启动或停止，热媒在集热器与多个储热水箱之间换热循环，热媒通过换热装置与储热水箱中的水进行热量交换，加热储热水箱中的水。热水采用顶水式供水，保证了冷热水供水同源等压，使用方便舒适。用户的用水系统与太阳能热循环系统分开，太阳能热水系统向用户提供的是热量而不是热水，故不向用户收取热水费用。每户的辅助热源一般采用电加热，太阳能系统与电加热结合可实现全天候热水供应。
2、高层住宅太阳能热水系统的选择
2.1阳台壁挂式太阳能热水系统
系统优点：集热器与储热水箱分离，集热器安装在阳台外侧，解决了高层建筑屋面安装面积不足的问题。集热器单独安装，能更好与建筑融合，保证建筑的美观。日照资源丰富时，向用户供应的热量能单独将分户水箱中的水加热到设定温度，用户无需二次加热就能直接使用太阳能热水系统制备的热水；日照资源缺乏时，用户需要二次加热进行补偿。每户独立使用，便于后期管理维护。储热水箱承压供水，使用舒适。
适用范围：比较适合南方地区，如在北方地区使用热媒应选用防冻液；户型较小、屋面可放置集热板面积较小、南立面日照好的中高层住宅；南立面日照好的高层、超高层住宅。
2.2集中集热-分户储热太阳能热水系统
系统优点：集热模块统一安装在屋面位置，利于建筑一体化设计。系统共用，实现资源共享。集热和储热循环是两个独立的循环系统，通过热媒循环，将两个系统联系起来，达到自动控制间接换热的目的。日照资源丰富时，向用户供应的热量能单独将分户水箱中的水加热到设定的温度，用户无需二次加热就能直接使用太阳能热水系统制备的热水；日照资源缺乏时，用户需要二次加热进行补偿。各用户用水时，检查户内储水箱的温度，当温度达到用水要求时，可直接使用；当温度无法达到用水要求时，采用电进行辅助加热。辅助加热通过手动启动，当达到一定温度时，辅助加热自动停止，保证了太阳能系统效率的最大化。
适用范围：小高层住宅；屋面可放置集热板面积较大的中高层住宅。
2.3组合式太阳能热水系统
系统原理：该系统是将阳台壁挂式和集中集热-分户储热太阳能热水系统组合在一起应用在同一幢住宅上：在日照充足的高层住宅上部，采用阳台壁挂式太阳能热水系统（设在南阳台外墙隔板上或南面外墙隔板上）；在日照时数<4h的高层住宅底部下层采用集中集热-分户储热太阳能热水系统（集热器放置在屋面，换热水箱放置在户内）。
系统优点：较好解决了高层住宅下层住户利用太阳能热水的问题，做到每户都能享受到太阳能。热水供应全部是顶水式，使用舒适。
适用范围：高层、超高层住宅。
3、高层住宅太阳能热水系统设计要注意
3.1阳台壁挂式太阳能热水系统
○1复核底部楼层用户集热板的日照时数是否<4h，一般住宅楼前后间距系根据日照≥2h确定，保障性住房的前后间距允许略小一些。因此大多数高层住宅底部楼层的日照时数小宇4h，这些楼层都不应采用阳台壁挂式太阳能热水系统。○2宜选用损坏后不会产生热水洒落伤人的集热器，如平板型集热器或金属U型真空管集热器等。○3应设置防止集热器损坏后部件坠落伤人的安全措施：金属U型真空管集热器应放置在现浇的隔板上；平板型集热器与建筑的固定强度应考虑集热板兜风因素；真空管集热器应放置在有翻边的现浇隔板上，且隔板应有排水措施。○4应有防止侧击雷和雷电感应的措施。
3.2集中集热-分户储热太阳能热水系统
○1集热器与户内储热水箱热交换的循环管道应采用同程布置。○2集热循环系统需补充管内介质（水或防冻液），如补充自来水，补水管上应设倒流防止器。应有解决集热系统热膨胀的措施，一般设安全阀、泄压阀或小型膨胀罐（集热循环介质为防冻液时宜采用膨胀罐）。○3集热循环管道的最高部位应设自动排气阀。○4屋面布置集热器时应不影响消防通道。○5循环水泵的用电单独计量，循环水泵的运行费用较小，可并入住宅电梯运行费用等公共费用内，太阳能热水系统不另行向用户收费。○6分户管井可以用预制板制作，吊顶以内部分可以只做保温不做管井，以便于维修。立管最佳选择就是布置在靠近卫生间的管井里。○7在楼内循环管道和屋面集热器之间设计缓冲水箱，缓冲水箱放置在楼顶设备间，设备间尽量设置靠近管井。○8分户储热水箱布置在卫生间内，靠近管井预留接口，安装储热水箱时管道的布置要合理，做到尽量最短最经济，避免反弯过多，注意小管让大管、有压让无压。施工时，穿墙要加套管，顶部设排空。
4、结语
太阳能热水系统应纳入建筑工程设计，统一规划、同步设计、同步施工、与建筑工程同时投入使用。在系统设计上需对场地面积可行性、建筑结构安全性、建筑外观整体性等进行综合分析，真正做到太阳能与建筑一体化。
参考文献：
[1]张磊：《高层住宅太阳能热水系统应用研究》[J]住宅科技，2009（06）
[2]黄惟：《高层住宅与太阳能热水系统一体化设计》[J]合肥学院学报（自然科学版），2010（03）
关键词：太阳能热水系统；高层住宅；应用
1、太阳能热水系统的常用分类
1.1分户集热-分户储热太阳能热水系统
该系统也称为户式太阳能热水系统，是一种以住户为单位安装的太阳能热水系统，设置的太阳能集热器所产生的热水，单独供给一户使用。集热器一般放置在屋面或阳台，其中根据热水系统结构不同，应用得较多的是适用于多层住宅放置在屋面的非承压整体式太阳能热水系统和适用于高层住宅放置在阳台外侧的阳台壁挂式太阳能热水系统。
非承压整体式太阳能热水系统采用家用太阳能热水器集中安装在屋面，集热器吸收太阳光的能量使水温升高，集热器和储热水箱中水的温差产生循环动力，促使热水在集热器和储热水箱间自然循环流动，最终加热储热水箱中的水。
阳台壁挂式太阳能热水系统采用承压分体式太阳能热水器，集热器安装在建筑阳台外侧，储热水箱内置换热装置和电辅助加热装置。太阳能集热系统采用自然循环非承压运行，集热器吸收太阳光使集热器内热媒介质温度升高，热媒通过换热装置与储热水箱中的水进行热交换，加热水箱中的水。水箱一般安装在比集热器位置高的阳台的角落，热水供应采用顶水式供水，辅助热源一般采用电加热，太阳能系统与电加热结合可实现全天候热水供应。
1.2集中集热-集中供热太阳能热水系统
该系统也称集中集热、分户计量、集中辅助加热系统，系统采用模块式太阳能热水系统，集热器集中放置，设置满足用户需求量的集中储热水箱，控制系统、循环装置与其他辅助设备放置在设备间或屋面。集热器接受太阳照射温度升高，智能控制系统循环泵启动或停止，将储热水箱底部的低温水顶入集热器，将集热器中高温的热水顶入储热水箱，通过往复循环，加热储热水箱中的水，供给一幢或数幢建筑物所需热水。热水供应采用强制式，供水系统主管道定温循环。热水分户计量，存在热水收费问题。太阳能系统与常规能源或空气源热泵结合可实现全天候热水供应。
1.3集中集热-分户储热太阳能热水系统
该系统的太阳能集热器集中放置在屋面，系统不设集中储热水箱，每户设置一个储热水箱，水箱内置换热盘管和电辅助加热装置，控制系统、循环装置及其他辅助设备放置在楼梯间或屋面。集中放置的集热器接受太阳照射温度升高，智能控制系统控制循环泵启动或停止，热媒在集热器与多个储热水箱之间换热循环，热媒通过换热装置与储热水箱中的水进行热量交换，加热储热水箱中的水。热水采用顶水式供水，保证了冷热水供水同源等压，使用方便舒适。用户的用水系统与太阳能热循环系统分开，太阳能热水系统向用户提供的是热量而不是热水，故不向用户收取热水费用。每户的辅助热源一般采用电加热，太阳能系统与电加热结合可实现全天候热水供应。
2、高层住宅太阳能热水系统的选择
2.1阳台壁挂式太阳能热水系统
系统优点：集热器与储热水箱分离，集热器安装在阳台外侧，解决了高层建筑屋面安装面积不足的问题。集热器单独安装，能更好与建筑融合，保证建筑的美观。日照资源丰富时，向用户供应的热量能单独将分户水箱中的水加热到设定温度，用户无需二次加热就能直接使用太阳能热水系统制备的热水；日照资源缺乏时，用户需要二次加热进行补偿。每户独立使用，便于后期管理维护。储热水箱承压供水，使用舒适。
适用范围：比较适合南方地区，如在北方地区使用热媒应选用防冻液；户型较小、屋面可放置集热板面积较小、南立面日照好的中高层住宅；南立面日照好的高层、超高层住宅。
2.2集中集热-分户储热太阳能热水系统
系统优点：集热模块统一安装在屋面位置，利于建筑一体化设计。系统共用，实现资源共享。集热和储热循环是两个独立的循环系统，通过热媒循环，将两个系统联系起来，达到自动控制间接换热的目的。日照资源丰富时，向用户供应的热量能单独将分户水箱中的水加热到设定的温度，用户无需二次加热就能直接使用太阳能热水系统制备的热水；日照资源缺乏时，用户需要二次加热进行补偿。各用户用水时，检查户内储水箱的温度，当温度达到用水要求时，可直接使用；当温度无法达到用水要求时，采用电进行辅助加热。辅助加热通过手动启动，当达到一定温度时，辅助加热自动停止，保证了太阳能系统效率的最大化。
适用范围：小高层住宅；屋面可放置集热板面积较大的中高层住宅。
2.3组合式太阳能热水系统
系统原理：该系统是将阳台壁挂式和集中集热-分户储热太阳能热水系统组合在一起应用在同一幢住宅上：在日照充足的高层住宅上部，采用阳台壁挂式太阳能热水系统（设在南阳台外墙隔板上或南面外墙隔板上）；在日照时数<4h的高层住宅底部下层采用集中集热-分户储热太阳能热水系统（集热器放置在屋面，换热水箱放置在户内）。
系统优点：较好解决了高层住宅下层住户利用太阳能热水的问题，做到每户都能享受到太阳能。热水供应全部是顶水式，使用舒适。
适用范围：高层、超高层住宅。
3、高层住宅太阳能热水系统设计要注意
3.1阳台壁挂式太阳能热水系统
○1复核底部楼层用户集热板的日照时数是否<4h，一般住宅楼前后间距系根据日照≥2h确定，保障性住房的前后间距允许略小一些。因此大多数高层住宅底部楼层的日照时数小宇4h，这些楼层都不应采用阳台壁挂式太阳能热水系统。○2宜选用损坏后不会产生热水洒落伤人的集热器，如平板型集热器或金属U型真空管集热器等。○3应设置防止集热器损坏后部件坠落伤人的安全措施：金属U型真空管集热器应放置在现浇的隔板上；平板型集热器与建筑的固定强度应考虑集热板兜风因素；真空管集热器应放置在有翻边的现浇隔板上，且隔板应有排水措施。○4应有防止侧击雷和雷电感应的措施。
3.2集中集热-分户储热太阳能热水系统
○1集热器与户内储热水箱热交换的循环管道应采用同程布置。○2集热循环系统需补充管内介质（水或防冻液），如补充自来水，补水管上应设倒流防止器。应有解决集热系统热膨胀的措施，一般设安全阀、泄压阀或小型膨胀罐（集热循环介质为防冻液时宜采用膨胀罐）。○3集热循环管道的最高部位应设自动排气阀。○4屋面布置集热器时应不影响消防通道。○5循环水泵的用电单独计量，循环水泵的运行费用较小，可并入住宅电梯运行费用等公共费用内，太阳能热水系统不另行向用户收费。○6分户管井可以用预制板制作，吊顶以内部分可以只做保温不做管井，以便于维修。立管最佳选择就是布置在靠近卫生间的管井里。○7在楼内循环管道和屋面集热器之间设计缓冲水箱，缓冲水箱放置在楼顶设备间，设备间尽量设置靠近管井。○8分户储热水箱布置在卫生间内，靠近管井预留接口，安装储热水箱时管道的布置要合理，做到尽量最短最经济，避免反弯过多，注意小管让大管、有压让无压。施工时，穿墙要加套管，顶部设排空。
4、结语
太阳能热水系统应纳入建筑工程设计，统一规划、同步设计、同步施工、与建筑工程同时投入使用。在系统设计上需对场地面积可行性、建筑结构安全性、建筑外观整体性等进行综合分析，真正做到太阳能与建筑一体化。
参考文献：
[1]张磊：《高层住宅太阳能热水系统应用研究》[J]住宅科技，2009（06）
[2]黄惟：《高层住宅与太阳能热水系统一体化设计》[J]合肥学院学报（自然科学版），2010（03）