建筑给排水设计中太阳能热水系统的操控

摘要：合理、有效地利用太阳能技术已成为不可改变的大趋势。工程设计本身是节水节能最核心的内容之一。因此，随着建筑设计工程师的不断努力和总结改进，建筑太阳能热水系统及技术将不断完善和成熟，在建筑住宅中应进一步推广太阳能热水系统，使其得到普遍，达到节能的目的。

关键词：给排水；设计；太阳能热水系统；集热器；

一、系统选型

（一）分散供热水系统

1. 紧凑式（落水法、顶水法）

6 层及其以下建筑应优先采用此系统；集热系统采用自然循环、直接加热方式；集热器及热水箱位于屋面；可根据用户需要设置辅助加热系统；落水法热水器冷水进水与热水出水共用一根管道，手动控制热水器的补水，采用非承压水箱，依靠热水箱与用水点的高差供水，无防冻措施，无热水计量问题。顶水法采用承压水箱，依靠冷水系统压力将热水顶出供水，热水器自动补水，可根据需要设置防冻、防过热措施。

2. 分离式（直接换热、间接换热）

适用于集热器及热水箱位置受限制的建筑；集热系统采用强制循环；集热器可位于屋面、墙面、阳台等，热水箱的位置可位于阳台、卫生间；采用承压式水加热器，依靠冷水的供水压力供热水，无热水计量问题；可根据用户需要设置辅助加热系统；设置防冻、防过热措施。如图1 所示。

图1 层面分体太阳能热水系统图

（二）集中―分散供热水系统

适用于6 层以上住宅；集热系统采用强制循环，间接加热系统；集热器可位于屋面、墙面，加热器位于住宅卫生间或阳台。采用承压式水加热器，依靠冷水的供水压力供热水，无热水计量问题；可根据用户需要设置辅助加热系统；设置防冻、防过热措施。如图2 所示。

图2 阳台分体太阳能热水系统图

（三）集中供热水系统

适用于公共建筑，多层住宅，高层住宅；集热系统采用强制循环，直接（间接）加热系统；集热器可位于屋面、墙面，屋面设置热水箱。采用非承压水箱，依靠热水箱与用水点的高差供水或采用热水供水泵，对于住宅需设置热水表计量；需要设置可靠的辅助加热系统；设置防冻、防过热措施。

二、集热器

（一）集热器选型

集热器选型如下表所示。

集热器选型

注：①采用防冻措施后可用。

②如不采取防冻措施，应注意最低环境温度及阴天持续时间。

（二）集热器的安装布置

集热器安装倾角（集热器与水平面的夹角）宜等于当地纬度；如系统侧重在夏季使用，其安装倾角等于当地纬度减10°；如系统侧重在东季使用，其安装倾角等于当地纬度加10°。当采用水平热管集热器时，安装倾角可以为0°。当采用热管式集热器时，安装倾角不得小于10°。

集热器的安装方位（集热器采光面法线）宜朝正南或南偏东西30°的朝向范围内设置。

集热器不宜安装在受建筑自身及周围设、绿化树木遮挡的部位，且宜满足不少于4h 的日照时间。

集热器不应跨越建筑变形缝设置。

应根据集热器的形式、安装面积、尺寸大小进行细部设计，确定在其建筑上的安装位置和安装方式。

集热器与遮光物或前后排的最小距离应不小于遮光物最高点与集热器最低点的垂直距离（仅限武汉地区）。

三、管路设置

应采取措施保证冷热水系统压力平衡，系统冷、热水压差不宜超过0.02MPa。

管道应采取保温措施，确保系统的供水温度。

室外管道采用防冻布置，即管路中不得有滞留水的管路死角，按照水可以排出的方向顺坡布置。

管道设计应合理有效安排走向，室外管线宜隐蔽设置。管线应在预埋的套管中穿越围护结构。

竖向管线宜设计在竖向管道井中，做到安全隐蔽，又便于维护、检修。室内水平管线应隐蔽设置，如采用在楼板和墙体面层中设置水平管道沟槽，管线隐蔽于吊顶内等构造措施，隐蔽工程的管线应无接头。

管材选用要点：集热系统采用的管材及管件应符合现行产品标准的要求。管道的工作压力和工作温度不得大于产品标准允许的工作压力和工作温度。集热系统宜选用金属管材及管件，并应采取防止腐蚀的措施。

四、辅助热源加热设备设置

建筑设计中应留有相应的位置，满足其技术要求，确保辅助热源设施安全运行及安全操作、维护。

辅助热源应尽量靠近贮热水箱（罐）设置，并应便于操作、维护。

辅助热源启动方式分为手动启动、全日重点启动和定时自动启动三种。启动方式直接关系到太阳能热水系统的节能效果，应结合不同的热水供水方式、采用适宜的控制方式。

五、控制方式

太阳能热水系统应设置集热系统运行控制、辅助热源的自动切换控制、防冻控制、防过热控制，集中热水供应系统还应设置热水循环控制。

控制方式应尽量简单、可靠，便于用户操作，宜设置可数字化显示的控制仪表盘，重点显示每日系统的太阳能得热量、辅助热源用量、供水温度、管网温度、贮热水箱（罐）温度等，便于用户直观了解该系统节约的能源量。

为保证系统的使用功能及安全，应相应设置电磁阀、温度控制阀、压力控制阀、泄水阀、自动排气阀、止回阀、安全阀等控制元件，产品应符合相关产品标准的要求，并预留检修空间。

六、 结语

太阳能是目前最丰富的可再生能源，在发电、取暖、供水等方面取得了广泛应用。本文根据作者实际工程经验并结合国家规范要求，针对当前建筑太阳能热水系统的给排水设计方面进行了分析和总结。

太阳能既是一次能源，又是可再生能源。太阳能资源丰富，既可免费利用，又无需运输，对环境又无任何污染。如何合理、有效利用太阳能技术，已成为不可改变的趋势。在国家大力提倡低碳环保的前提下，住宅太阳能热水系统开始大量应用在新建住宅上面。因此，如何合理进行建筑太阳能热水系统给排水设计是当前的首要问题和任务。