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1、住宅集中太阳能热水系统优化设计探讨摘要：在当前的社会中，能源问题已经成为一个世界关注的话题。由于太阳能是一种可再生的无污染能源，人们对太阳能的开发和利用正在不断推广。在住宅建筑中，太阳能热水系统已经得到了广泛的应用。本文首先对太阳能热水系统在住宅建筑中的应用现状进行介绍，然后重点阐述了住宅建筑里集中式太阳能热水系统的优化方法。关键词：住宅建筑；集中式；太阳能；热水系统一、现实中住宅太阳能热水系统的应用现状 从当前的住宅太阳能热水系统来看，大部分都是由集热器、贮热器、辅助加热装置以及热水管路构成。这些构成部分中，存在着很多的组成形式，而这些多样化的组成形式也给设计人员的科学合理选择带来了很多的不
2、便，随着这一系统的不断推广和应用，在住宅建筑中存在着以下几种较为常见的组成形式 （1）用户独自集热、独自贮热、独自进行辅助加热； （2）集中进行用户集热、集中进行用户贮热、分别供应用户预热水、独自进行辅助加热； （3）集中进行用户集热、用户独自进行贮热、独自进行辅助加热。 在现实的住宅建筑太阳能热水系统设计时，开发商和太阳能厂家的相关技术人员往往选择第一种设计形式，因为这一设计形式应用时间较长，相关技术比较成熟，但存在着一些技术和应用上的缺点。对于第二种形式来说，它在很多技术方面都存在着先进的优势，而且总的建设成本比第一种低廉，但是由于第二种形式在一些细节的整合技术上还存在不足，所使用的配件不
3、易寻找，在现实的住宅中应用不广，在现实中的应用不够广泛。这些不仅与我国的太阳能技术发展历史有一定的关系，而且还和房地产企业与太阳能企业之间缺少必要的交流很沟通有着直接的关系，因此相关人员应该根据集中式太阳能热水系统的现有技术进行分析，并进行不断的优化。 二、住宅建筑中集中式太阳能热水系统的优化措施 1、利用非承压水箱最为整个系统的贮热容器 非承压水箱相比较于传统的承压水箱而言，非承压水箱的造价只有传统水箱的五分之一；非承压水箱可以在用水时对冷水的补入进行控制，这样就可以保证热水的充分利用，使水温维持在一个相对稳定的状态，而承压水箱通常在水量还剩一半时，自动进行补水，使得水温出现明显的下降；另外
4、，非承压水箱可以与多种集热器进行搭配使用。 在日常的使用过程中，当前一天的热水使用量到达最低水位时，定水位进水阀就会控制进水，将水箱的水自动补满，利用白天的太阳能通过集热器对水进行加热供晚上使用。如果使用量没有达到最低水位，不会对水箱进行补水，这样也可以保证用户可以一直使用温度恒定的预热水。这种方式也存在一定的问题，比如说前一天热水的使用量不多，水位没有达到最低水位，这就需要第二天进行手动的强制补水。 2、非承压水箱供水水压及冷热水压差平衡 以贮热水箱架空1m的考虑，建筑层高2.83.0 m计，顶层卫生器具是无法满足最低工作压力0.05 MPa要求，而且冷热水之间压差最小在4 m以上，普遍在5
5、6 m，如小区范围大则压差更大。目前通常较多的做法是增加设置变频加压水泵来提高压力。虽然解决了压力问题，但增加了公共能耗，增加设备投入及运行维护，使本身水压能满足的下边楼层供水也一并被动加压。更合理的解决方法是非承压水箱重力供给除顶层外以下各楼层，同时对除顶层外以下楼层冷水供水干管集中适当减压，以达到冷热水的平衡。 顶层住宅太阳能热水供应可有以下几种选择： (1)当顶屋太阳能集热器可设黄面积不足时，优先减供项层住宅：也可为顶层住宅另行设置单元阳台集热器承压式太阳能热水器； (2)当顶屋太阳能集热器可设置面积能满足时，可以在供给顶层住宅内，设置户内小型增压泵，用户使用热水时开启，也可为顶层住宅另
6、行设置单元屋顶集热器承压式太阳能热水器。 3、相关集热负荷的计算问题 和传统的热水系统相比，住宅集中式太阳能热水系统对热负荷的使用效率较高。在对每个用户的最大热负荷进行计算时，应该根据冬季冷水进行温度的计算和用户使用人数进行计算。如果采用集中式太阳能热水系统供水，那么就应该对热负荷进行一定的减少，因为在冬季，居民的洗澡频率将出现一定的降低。以一栋普通居民住宅楼计算，在冬季用户对热水的使用热负荷量较之设计阶段的热负荷要小很多，在一些温暖季节，居民对热水的使用次数不断增加，但同时伴随着进水水温的升高，以及太阳光照射强度和照射时间的增加，也可以对热负荷量进行一定的折减。相关的企业和机构应该加强这一方
7、面的调查和研究，通过实验获得不同集中住户数量的折减系数。对于集中式太阳能热水系统而言，设计符合折减可以更加合理的设计屋顶集热器的数量和面积，从而达到集热器使用的经济合理。此外，集热器数量以及贮热容器体积的减少，可以有效的降低系统的投入成本。另外，辅助加热器的使用，可以使该系统在出现异常问题时，较小的影响住户的正常使用。 4、辅助加热器的合理选择 对于这一热水供应系统而言，辅助加热装置应该尽量选择单独式的，因为，集中式的辅助加热在住户较少时，会使每户的加热费用不断增加，即使是在用户很多的情况下，热水使用量的不足也会产生一定的浪费。如果利用独立式的辅助加热器，可以根据用户的使用量对预热水进行加热，
8、更好的达到节能降耗的效果。辅助加热器应该尽量选择即热型的，然后根据进水温度的不同对热量进行调整，从而保证用户用水的温度恒定。但不适合采用大容量储水预热型热水器，因为这种热水器不能够很好的利用预热水，但是如果热水器的调节容积变小的话，对缓冲初水管的冷水有很好的效果，从而使进水温度的剧烈变化得到缓解。当前的智能燃气热水器可以根据水量以及水温，对火焰的大小进行准确的控制，从而更好的体现节能效果，是当前辅助加热器的最好选择。另外，电热水器也有即热型的，但是由于当前住宅用电量的限制，使用也存在一定的不便，因此，这类辅助加热器应该朝着容积减小，电功率适当增加的速热型方向发展。即热或速热型加热器的应用，有助于取消以往系统热水管路上的热水循环泵，简化系统配置。 参考文献 【1】 黎粤桥，基于价值工程的住宅太阳能热水系统优化方案选择，住宅科技，2008,28(5) 【2】 刘帅，关于住宅热水系统设计的探讨，中山大学学报论丛，2007,27(2) 【3】 张丽娜，太阳能热水系统的节能效益分析，太阳能，2007,#隔#