太阳能热水系统与建筑设计安装探讨论文
摘要：作者根据太阳能热水系统长期运行的实际经验，对于新建工程的太阳能热水系统在建筑设计和建筑施工过程中需要注意的几个问题进行了探讨，为太阳能热水系统与土建专业之间的统筹设计、安装预留提出了建议。
关键词：太阳能热水系统；土建设计；安装预留
太阳能热水系统可以充分利用太阳能源加热热水，达到实现减少常规能源使用量的目的，因而具有节约能源和洁净环保的优点。目前已成为高校节能减排的主要措施之一而大力推广。目前高校太阳能热水系统的应用主要是在既有建筑和新建建筑这两类建筑上使用。近几年，随着国家绿色建筑标准的制订和颁布，高校新建工程也要求同步实施，符合标准的新建工程基本上都需设置太阳能热水系统，因此在工程设计及工程施工阶段能否为太阳能热水系统做好前期预留是保证太阳能热水系统顺利实施和正常运行的前提之一。根据笔者了解，目前高校新建工程太阳能热水系统的安装预留尚存在不少问题，从而为后期太阳能系统的设计安装带来很多不便。笔者所了解的很多已安装并且已运行多年太阳能热水系统都存在上述这些问题，本文根据这些已经投入使用的太阳能热水系统的运行情况，对工程在设计和施工阶段，太阳能热水系统和建筑设计的配合以及太阳能热水系统的安装预留应注意的几个问题进行反思和探讨。
1楼顶南立面高出楼顶的建筑装饰造型高度应合适
由于建筑造型的需要，一些建筑南立面往往需要设计和搭建装饰造型。有些建筑造型往往高出屋面3米以上。如果在屋面安装太阳能系统，这将会为后期太阳能系统的设计安装带来不便。对于太阳能热水系统来说，太阳能集热装置是获取太阳能源的关键。在每天有太阳光照的时间里，太阳能集热部件的采光部分必须被太阳光照射到，才能获得更多的太阳能。因此太阳能集热部件应尽量摆放在全天不遮光的位置，这也是太阳能集热部件一般都放在屋面的原因。太阳能集热部件的自重通常不会超过30kg/m2，因此一般上人屋面，都可以摆放太阳能集热部件。但对于土建设计和施工人员来说，太阳能被遮光的问题则往往意识不到，这就为后期太阳能系统的设计施工带来一些问题。比如有些时候，为了保证太阳能的采光效果，必须架高太阳能集热装置支架，才能确保全天的太阳能采光效果，而这样的结果会造成太阳能支架成本的显著增加。从上面的分析可以知道，对于需要在楼顶安装太阳能系统的新建工程，其建筑南立面屋顶的建筑造型如有可能宜尽量低，以不超过屋面1.5m为宜。
2屋面设备间等类似建筑应尽可能布置在屋面的北侧
高校太阳能热水系统往往存在用水人数多，需要的太阳能集热面积大，而能够摆放太阳能集热装置的场地又非常有限，因此多数情况下都需要在建筑屋面尽可能多地摆放太阳能集热器。而建筑屋面往往需要设置楼梯间、设备间、电梯间等建筑，这些建筑布局的位置对太阳能集热装置的摆放也有较大影响。如果屋面建筑设计在南侧，那么当太阳光照时，这些建筑就会在其北面形成阴影。如果把太阳能集热装置放置在这些建筑的北侧，就会导致遮光；如果屋面建筑设计在北侧，那么把太阳能集热装置放置在这些建筑的南侧，则不会造成遮光和阴影，屋面这部分场地就可以最大限度地用来摆放太阳能集热装置和设备，从而能够获得更多的太阳能采光面积。由此看出，屋面设备间等类似建筑应尽可能设计在屋面的北侧，以便可以摆放更多的太阳能集热装置和设备，提供更大的太阳能采光面积。
3建筑设计时应考虑太阳能储热水箱间的通风问题
为了减少储热水箱散热，保护储热水箱设备，需要为太阳能储热水箱设计建造一个水箱间。设计水箱间时，应注意太阳能储热水箱间的通风问题。笔者根据真空管太阳能热水系统多年运行的情况发现，在高校寒暑假期间，太阳能热水系统经常存在太阳能设备提供的能量过剩，导致储热水箱温度过高的问题。开式储热水箱的热水被太阳能集热装置持续加热，温度不断升高，直到沸腾，使得水蒸汽弥漫整个水箱间。如果水箱间没有考虑通风设计，水箱间里的水蒸汽不能及时排出，长年累月，水箱间安装的设备就会因潮湿而逐渐被腐蚀，甚至造成电气线路漏电，导致太阳能热水系统不能正常运行。而在设计并开设了通风设施的`水箱间，则基本不会产生这类问题或大大延迟这类问题的发生。因此，在进行太阳能储热水箱间建筑设计时不能忽视水箱间的通风问题，并应做好通风设施的预留。
4对于采用太阳能热水系统的建筑，室内热水供水管路管材的工作耐温应达到90℃以上
对于有常规能源设备的生活热水系统，生活热水的温度范围比较容易控制。国家相关规范规定的生活热水温度一般不大于65℃。因此，工作耐温70℃的PPR热水管材是可以采用的。该种管材施工维护方便，价格适中，因此被广泛应用于建筑生活热水的设计和施工中。对于太阳能热水系统，由于太阳能集热装置每天提供的有效能量与天气阴晴直接相关，加之高校放假期间热水用量显著减少，特别在暑期，太阳能装置每天提供的热水严重过剩，导致太阳能加热的水温常常达到90℃以上，甚至沸腾。因此，太阳能热水系统供水管材的工作耐温必须达到90℃以上。如果仍采用PPR管材供应热水，终会造成PPR管材受热变形、脱开，系统管路无法正常输送的问题。
综上所述，太阳能热水系统设计的供水管材，其工作耐温必须要达到90℃以上。
作者:叶丽影 单位:中国人民大学
参考文献
[1]王崇杰,薛一冰.太阳能建筑设计.中国建筑工业出版社.
[2]袁家普.太阳能热水系统手册.化学工业出版社.收稿日期：2017-03-23
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