太阳能热水系统与建筑节能

 

摘要: 太阳能这种绿色能源，无污染、储量丰富，为人类开启了新能源之门。对太阳能的利用已经成为未来可再生资源的趋势，在建筑给排水系统中是如何利用太阳能热水系统进行节能，这正是本文论述的主要目的。 

关键词：太阳能热水系统建筑节能 

【abstract】the solar energy is a kind of green energy, no pollution, abundant reserves, for human opened the door of the new energy.for the use of solar energy has become the future trend of renewable resources.this paper discusses the building water supply system in how to use solar water heating system energy saving. 

【key words】solar;hot water system;building energy efficiency 

前言 

在未来的发展中，绿色、低碳是一个永恒的趋势。我国的“十二五”规划提出了节能减排，建立环境友好型社会的目标。在这种大环境下，合理利用太阳能这种清洁能源可以充分挖掘建筑节能的潜力，构建建筑节能的新模式。 

一、我国太阳能利用现状 

太阳能具有清洁、免费、持久的特点。太阳能设备正是利用这些优点，将太阳辐射能收集起来，借助物质的相互作用转换成热能使用。太阳能热利用常见的方式即是热水系统，迄今为止，世界上已经有数百万的太阳能热水装置，领域涉及到住宅、商务楼、公共区域等。我国的地域和气候特点适合开发太阳能，目前已经稳坐世界太阳能产量大国和使用大国的头把交椅， 

二、建筑节能的有效途径 

建筑节能主要是利用最少量的资源投入取得最大化的经济和社会效益，提高建筑使用过程中的能源效率。建筑节能主要通过采暖通风，空调、照明、家用电器和热水供应等节能方式实现。建筑给排水节能是建筑节能的重要方面，其主要途径是：利用太阳能加热节能技术；运用管网的余压进行分区给水；采用节水型卫生器具。太阳能热水系统因为有其自身的优势，成为建筑给排水节能的有效途径。现实中常见的是在多层住宅的楼顶分散装置，在高层住宅采用集中供热的系统方式。 

三、太阳能热水系统在建筑节能中的应用 

我国的建筑消耗系数很大，国家对于节能减排的呼声很高，也重视这方面创新工作的进展，建筑节能迫在眉睫。 

（一）太阳能热水系统结构 

集热器、储水箱、给水箱、循环管、循环泵、配水管是太阳能热水系统的主要构造。我们根据加热循环方式可将太阳能热水系统分成：自然循环式太阳能热水器、强制循环式太阳能热水系统。自然循环式热水系统，主要是运用太阳辐射产生的密度差引发水流的自然流动，因其不需要循环水，维护简单，利用广泛；强制循环式太阳能热水系统的工作原理，主要是保持水在收容器和储水器之间进行循环，当收集器顶端水温与储水箱底部水温产生温度差时，此时控制装置将启动水流。但这种方式常出现漏水、装置泄露等问题，因此这种系统常使用在大型热水或是高温度水供应需求中。 

（二）在建筑给排水节能中的应用模式 

太阳能供热水系统是进行建筑节能的有效方法。在建筑节能的过程中如何使用太阳能系统是我们最为关注的。 

1、太阳能热水供应系统的设计应用 

建筑的发展已经进入了特色、生态的设计阶段。为了提高太阳能热水系统在建筑节能中的安全系数和使用性，则需要在投产使用时能与建筑、施工设计综合考虑。“量身定做”是太阳能热水系统的发展方向，在这里介绍两种模式，集中式太阳能热水系统和非集中太阳能热水系统。 

（1）集中式太阳能热水系统运行模式 

集中式太阳能热水系统，对于太阳能资源的利用率更高，管理起来较为方便，适用于供水保障性要求不高的场所单独使用，或在供水保障性要求较高的情况下与其他辅助热源联合使用。主要用于学校的集体宿舍、学校的公共预算、小型宾馆酒店等场所。其热能的储热方式主要运用热水蓄能、地下埋管储能以及含水层储能这几种储热方式。这几种方式起到互相补充作用，保证太阳能热水系统正常运转。 

（2）非集中式太阳能热水系统 

这种系统模式的优点是：为减少冷水流失，设置自动回水功能；此种系统模式可以实现“因地制宜”；技术更有系统化，服务更为完备；在配备其他辅助能源的情况下，可以实现全天候的工作；可以根据建筑的实际特征，运行不同的具体方案。例如，承压型分户集热一分户水箱的方式，在结合建筑物自身结构的前提下，多采用阳台式或壁挂式安装，节省空间也不影响美观。这样的非集中式太阳能热水系统，节省了供热系统所需的循环管路，降低了成本费用，也解决了高层建筑想安装太阳能装置空间不足的问题，可谓是一举两得。另外一种整体式非承压自然循环式太阳能，较之于前者来说更富有人性化设计、也更美观大方。集热系统采用的是水位和定温相结合的循环方式， 

有效地利用了太阳能，性能稳定，使用起来安全可靠。总之这两种模式各有优势，适合建筑节能才是根本。 

2、太阳能热水系统设备 

太阳能热水器主要分为平板型和真空管型两种。平板型的小型热水器价位低，但是抗冻能力较差，容易破裂，不是最佳的首选。另外真空管型的热水器，分为全玻璃真空管和金属热管组合的承压以及采用u型管组合的分离式结构两种形式，这种设备内部构造简单、价位适中，抗冻、耐冷热。根据现有的太阳能热水器技术，建议使用全玻璃真空管是比较经济、理智的选择。 

3、太阳能热水系统节能效果展示 

通过以下的示例，可以直观认识太阳能热水系统在建筑给排水方面的节能效果。假设：一户三人，在每月淋浴10次，用水量按每人次淋浴热水量100l/人次，冷水平均水温10℃，淋浴热水温度40℃，则平均每人每次淋浴耗能量为： 

q人=100l×（40℃-10℃）×（4.187×103j/kg.℃）=12561000 j 

假设每度电能热功当量3617000j/kwh计算，热水器加热效率为0.9，则每人次淋浴用电量为： 

w人次=12561000/（3617000×0.90）=3.86kwh 

w户=3人×10次×12月×3.86kwh/人次=1389.6kwh 

同样的条件下，如果这些热量中70%由太阳能热水器中热水计算，每户住宅每年可节电量为： 

w户=3人×10次×12月×3.86kwh/人次×70%=972.72kwh 

通过上述的示例，可以直观看出太阳能热水系统在建筑给排水节能方面的贡献，这也坚定了我们要继续研究太阳能热水系统的信心。 

四、太阳能热水系统的未来前景 

太阳能这种自然赋予我们最好的礼物是绿色、天然、丰富的。太阳能热水系统随着科技的进步一定会有更为深度的利用，世界光伏板并网，贮能难的问题将会改善，并走向新的产业升级。 

结语 

生态建筑最主要的一个标准就是节能，太阳能热水系统的开发是节能建筑的福音，身为相关工作者任重而道远。 

参考文献： 

[1] 刘建坡.《节水节能技术在建筑给排水工程中的应用》(j) 2011年7期 

[2]贺慎华.《建筑给排水工程中的节水节能技术探讨》(j) 《广东建材》.2010年6期 

[3] 高明远、岳秀萍.《建筑给水排水工程学》（m）.中国建筑工业出版社.2002.p12-14. 

 

注：文章内所有公式及图表请用pdf形式查看