一、太陽能熱水系統(tǒng)型式類別

太陽能熱水系統(tǒng)根據(jù)集熱系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)及供水的不同組合形式，可以分為分戶集熱—分戶儲熱輔熱式，集中集熱—分戶儲熱輔熱式及集中集熱—集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)三類。
      1、分戶集熱—分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)
      1.1分戶集熱—分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)是指終端用水點以戶為單位，每戶獨立設置太陽能集熱器、儲水箱、輔熱設備及相關管路，每戶獨立使用的小型太陽能熱水系統(tǒng)。
      1.2分戶集熱、分戶儲熱輔熱系統(tǒng)中，集熱器的安裝位置可為建筑屋頂（平屋面、坡屋面）、立面墻、披檐及陽臺攔板等位置；
      1.3分戶集熱、分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)較適用于獨立式小型別住宅、聯(lián)排別墅中，也可以在多層住宅及高層住宅中使用。針對于以上不同的建筑類型，分戶集熱、分戶儲熱式太陽能熱水系統(tǒng)的安裝、運行方式有所不同。獨立式小型住宅、聯(lián)排別墅采用分體別墅型太陽能熱水系統(tǒng)；高層住宅多采用陽臺壁掛式太陽能熱水系統(tǒng)。
      1.4分體別墅型太陽能熱水系統(tǒng)：適用于獨立式小型住宅、聯(lián)排別墅住宅的分戶集熱、分戶儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)。
      （1）分體別墅型太陽能熱水系統(tǒng)一般采用分離式強制循環(huán)二次換熱（工質(zhì)循環(huán)或水介質(zhì)排空方式）系統(tǒng)形式；
      （2）在安裝時，集熱器與屋面相結(jié)合進行安裝，滿足建筑結(jié)構功能的同時不影響建筑物的外觀；儲水箱及其他輔助設備安裝于室內(nèi)設備間，便于操作及維修；
      （3）在輔助能源的選擇上，一般宜選用電加熱形式；在使用時，可采用半自動控制的方式（溫度不足手動啟動，達到設定溫度時自動停止）
      （4）系統(tǒng)運行原理示意圖：
      圖一、分體別墅型太陽能熱水系統(tǒng)示意圖（強制溫差循環(huán)方式）
      1.5陽臺壁掛式太陽能熱水系統(tǒng)：較適合于多層、高層住宅分戶供熱系統(tǒng)的使用；
      （1）陽臺壁掛式太陽能熱水系統(tǒng)一般采用自然循環(huán)方式，為保證系統(tǒng)的全年使用，循環(huán)介質(zhì)采用防凍液；
      （2）安裝時將集熱器放置于陽臺欄板，水箱可安放在陽臺內(nèi)側(cè)或設備間內(nèi)，要求水箱位置高于集熱器。建議太陽能與水箱位置不宜過遠。
      （3）輔助能源一般采用電加熱方式，半自動控制。
      1.6分戶集熱、分戶儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)方案優(yōu)缺點：
      （1）系統(tǒng)為小型分體式承壓供水式，系統(tǒng)簡單，使用方便，在建筑應用中的應用安全性可靠性高。
      （2）儲水箱距離用水點較近，戶內(nèi)熱水管路距離短，用熱水時不會放出大量的冷水，節(jié)水效果好；
      （3）產(chǎn)品使用獨立，產(chǎn)權明確，由住戶負責日常維護，無管理難度；
      （4）輔助加熱設備建議采用定時定溫的方式控制，節(jié)能效果好；
      （5）熱水資源利用無法共享，有效利用率較低，系統(tǒng)綜合造價相對較高；
       圖二、陽臺壁掛型太陽能熱水系統(tǒng)示意圖（介質(zhì)自然循環(huán)方式）
      2、集中集熱、分戶儲熱式太陽能熱水系統(tǒng)
      2.1集中集熱、分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)是指將太陽能集熱器集中、統(tǒng)一規(guī)劃安裝于建筑物屋面部分，儲水箱、輔助保障系統(tǒng)按終端用戶為單位獨立設置的太陽能熱水系統(tǒng)。
     2.2集中集熱、分戶儲熱式太陽能熱水系統(tǒng)：
     （1）太陽能集熱器集中安裝在建筑物的屋面；
     （2）儲水箱及輔助設備按每戶的用量分別設置在各戶內(nèi)；水箱通過太陽能循環(huán)泵與屋面集中集熱器進行循環(huán)；
     （3）輔助加熱裝置一般采用電加熱，分戶設置于戶內(nèi)水箱中。
     2.3集中集熱、分戶儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)方案優(yōu)缺點：
     （1）集熱器統(tǒng)一安裝設置，集熱循環(huán)管路較少，減少了對公共空間的占用；
     （2）熱水供應系統(tǒng)采用分戶式，熱水管路減短，承壓供水；集熱具備有分體式熱水系統(tǒng)節(jié)水效果好等特點；
     （3）熱水系統(tǒng)分戶供應，水費、輔助電費計費容易，
     （4）系統(tǒng)設計相對較為復雜，如需著重考慮熱量分配不均及高層的壓力平衡總是。
     （5）由于系統(tǒng)的輔助分戶設置，因此在各用水終端進行熱量補充時，須關閉太陽能循環(huán)泵，否則會造成單戶輔助系統(tǒng)熱量進入太陽能集熱系統(tǒng)而無法計量；
     （6）整個太陽能熱水系統(tǒng)不同部分產(chǎn)權歸屬不盡相同。集熱器統(tǒng)一使用，為公有設備（歸屬物業(yè)管理），而各終端設備為各戶私有，在設備的使用過程中，易造成責任混亂，設備的管理及問題處理相對易發(fā)生糾紛。     
      圖三、集中集熱、分戶儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)
      3、集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)
      3.1集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)是指太陽能集熱系統(tǒng)、儲水箱及輔助部分全部集成化，統(tǒng)一安裝儲熱器，統(tǒng)一設置集中儲水箱及輔助加熱設備，然后將熱量再次分配至各用水終端的太陽能系統(tǒng)；
      3.2集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)根據(jù)儲水箱承壓性可分為承壓式系統(tǒng)和非承壓式系統(tǒng)兩種；     
      3.3承壓式集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)一般適合于儲水容積較小的系統(tǒng)類型。比如在多層住宅的供水系統(tǒng)中以一個單元為供水單位的太陽能熱水系統(tǒng)；
      3.4非承壓式集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)成本造價較低，一般較適合于大容量供水單位。
      3.5集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)方案優(yōu)缺點：
      （1）太陽能集熱系統(tǒng)、輔熱系統(tǒng)、供水系統(tǒng)高度集成化，集熱系統(tǒng)熱損失小；
      （2）輔助能源系統(tǒng)集中設置相比于分散設置，其初期投入設備功率及期的運行費用都相對較小，節(jié)能優(yōu)勢更加明顯；
      （3）熱水供水系統(tǒng)相比于分戶式系統(tǒng)便于進行優(yōu)化設計，保證供水品質(zhì)，實現(xiàn)在節(jié)能、節(jié)水的前提下達到隨時供應符合用戶需求的熱水的目的。
      （4）集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)可以克服分戶式集群系統(tǒng)中占用公共管道井面積較大的缺點，節(jié)省了系統(tǒng)管材；但需設置獨立的公共設備間，占用建筑物的公共面積；
      （5）集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)在集熱器面積、輔助功率、熱水系統(tǒng)的設計、使用上均存在平衡互補性：
      A、集熱面積相對較小，各種輔助設備較小，初期投資費用低；
      B、使用過程中，由于系統(tǒng)對設備的集成整合程度高，因此可以對不同用水點的需求的能量進行方便、合理的調(diào)節(jié)，使太陽能量及系統(tǒng)設備的有效利用率更高，且保證了充足的用水量；
     （6）集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)需根據(jù)太陽能系統(tǒng)的均運行成本確定熱水收費標準，通過分戶安裝熱水表對熱水進行計量收費，相對較為麻煩；
    （7）集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)后期需物業(yè)管理部門進行設備的整體維護及管理；
    3.6集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)分類對比：
      根據(jù)系統(tǒng)使用規(guī)模的不同，可分為多棟樓系統(tǒng)、獨棟樓系統(tǒng)及單元樓系統(tǒng)三種。多棟樓系統(tǒng)由于存在集熱損失及室外供熱管線損失較大的缺點，不推薦使用。下面就單元樓系統(tǒng)及獨棟樓系統(tǒng)的不同點進行對比分析。

       圖四、集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)（開式水箱）
       圖五、集中集熱、集中儲熱輔熱式太陽能熱水系統(tǒng)（承壓水箱）

二、住宅太陽能熱水系統(tǒng)設計

1、住宅類型：
      目前，建筑的普遍類型一般有以下幾種形式：別墅型住宅，多層住宅、板式小高層、板式高層住宅、點式塔樓住宅等。在遵循經(jīng)濟實用、節(jié)能節(jié)水、安全簡便的原則下，應結(jié)合各類型住宅的結(jié)構特點、用水點分布情況、用戶的實際用水習慣、系統(tǒng)的運行管理模式、輔助能源的種類及經(jīng)濟承受力等因素，應針對不同的住宅類型設計不同類型、不同規(guī)模的太陽能熱水系統(tǒng)。
      2、太陽能熱水系統(tǒng)優(yōu)化選擇
      2.1、別墅型住宅：
      別墅屬高檔次住宅，其在建筑功能及建筑外觀的要求比普通住宅要高。對生活熱水的使用，存在用水量相對較大，供水舒適性要求高、要求保證率較高等特點。因此，在太陽能熱水系統(tǒng)的選用上，推薦采用分體別墅型太陽能熱水系統(tǒng)。
      2.2多層住宅（按戶型平均面積80平米考慮，人均日設計用水量50L）
      （1）按6層6個單元計算，每單元一梯兩戶，屋面面積約為960m2（按平屋面考慮，若為坡屋面，南向可利用坡屋面面積510m2）；
      （2）多層住宅按6層6單元一梯兩戶考慮，共計72戶，每戶按3人計算，則總用水人數(shù)為216人，因此系統(tǒng)最大設置集熱器面積140平米，其集熱器的布置完全可滿足；
      多層住宅的屋面面積較為充裕，可以根據(jù)用水需求設置足夠的集熱器面積，因此在太陽能熱水系統(tǒng)的選擇上，建議選擇集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)；在系統(tǒng)的規(guī)模上，可選擇獨棟樓設置獨立太陽能熱水系統(tǒng)一套的方式，太陽能熱水系統(tǒng)為開式供水模式（圖四）。
      2.3板式小高層/高層
      （1）每單元一梯兩戶，單元屋面面積約為160m2（按平屋面考慮，若為坡屋面，南向可利用坡屋面面積85m2）；按太陽能的基本布置，基本可以滿足6-7T的產(chǎn)水量；
      （2）上述水量基本最低可滿足120人左右的日用水，每戶按3人計算，滿足的總戶數(shù)40戶，按一梯兩戶考慮，因此，基本上在20層及以下住宅上屋頂面積基本可滿足該樓的生活用熱水量；
      因此板式小高層/高層（20層以下）上，可以選擇集中集熱、集中儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)或集中集熱、分戶儲熱系統(tǒng)；20層以上板式高層住宅由于其屋面可安裝的太陽能集熱器面積有限，宜采用陽臺壁掛式太陽能熱水系統(tǒng)與集中集熱集中儲熱輔熱、集中集熱分戶儲熱輔熱太陽能熱水系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的分高低區(qū)聯(lián)合供應的方式。
      2.4點式塔樓住宅
      點式塔樓住宅由于其建筑結(jié)構的物點，存在屋面可利用面積無法滿足太陽能集熱器布置條件的缺點，因此太陽能集熱面積無法完全滿足全樓的熱水供應；
     點式塔樓住宅其建筑設計一般存在北向戶型，因此，不具備采用陽臺壁掛式的安裝條件；
     針對于上述特點，建議在屋面布置太陽能集熱器滿足高區(qū)用戶生活熱水供應，利用地下室等設備層安裝其他能源形式滿足低區(qū)用戶生活熱水供應。

三、結(jié)論分析

太陽能熱水系統(tǒng)在住宅建筑上的應用類型及規(guī)模應根據(jù)實際建筑設計情況具體而定。具體應根據(jù)太陽能熱水系統(tǒng)在建筑中的經(jīng)濟性能、使用功能、系統(tǒng)設計、建筑設計等多方面性能綜合評價選擇。
      (責任編輯：國喜太陽能)