地產(chǎn)熱水解決方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)型式類別

太陽(yáng)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(chǔ)熱輔熱式，集中集熱—分戶儲(chǔ)熱輔熱式及集中集熱—集中儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)三類。

     1、分戶集熱—分戶儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

     1.1分戶集熱—分戶儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是指終端用水點(diǎn)以戶為單位，每戶獨(dú)立設(shè)置太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)水箱、輔熱設(shè)備及相關(guān)管路，每戶獨(dú)立使用的小型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。

     1.2分戶集熱、分戶儲(chǔ)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(yáng)臺(tái)攔板等位置；

     1.3分戶集熱、分戶儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)較適用于獨(dú)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(duì)于以上不同的建筑類型，分戶集熱、分戶儲(chǔ)熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的安裝、運(yùn)行方式有所不同。獨(dú)立式小型住宅、聯(lián)排別墅采用分體別墅型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；高層住宅多采用陽(yáng)臺(tái)壁掛式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。

     1.4分體別墅型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)：適用于獨(dú)立式小型住宅、聯(lián)排別墅住宅的分戶集熱、分戶儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。

     （1）分體別墅型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)一般采用分離式強(qiáng)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(shí)，集熱器與屋面相結(jié)合進(jìn)行安裝，滿足建筑結(jié)構(gòu)功能的同時(shí)不影響建筑物的外觀；儲(chǔ)水箱及其他輔助設(shè)備安裝于室內(nèi)設(shè)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(shí)，可采用半自動(dòng)控制的方式（溫度不足手動(dòng)啟動(dòng)，達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)自動(dòng)停止）

     （4）系統(tǒng)運(yùn)行原理示意圖：

     圖一、分體別墅型太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)示意圖（強(qiáng)制溫差循環(huán)方式）

     1.5陽(yáng)臺(tái)壁掛式太陽(yáng)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(yáng)臺(tái)壁掛式太陽(yáng)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(shí)將集熱器放置于陽(yáng)臺(tái)欄板，水箱可安放在陽(yáng)臺(tái)內(nèi)側(cè)或設(shè)備間內(nèi)，要求水箱位置高于集熱器。建議太陽(yáng)能與水箱位置不宜過(guò)遠(yuǎn)。

     （3）輔助能源一般采用電加熱方式，半自動(dòng)控制。

     1.6分戶集熱、分戶儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)方案優(yōu)缺點(diǎn)：

     （1）系統(tǒng)為小型分體式承壓供水式，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，使用方便，在建筑應(yīng)用中的應(yīng)用安全性可靠性高。

     （2）儲(chǔ)水箱距離用水點(diǎn)較近，戶內(nèi)熱水管路距離短，用熱水時(shí)不會(huì)放出大量的冷水，節(jié)水效果好；

     （3）產(chǎn)品使用獨(dú)立，產(chǎn)權(quán)明確，由住戶負(fù)責(zé)日常維護(hù)，無(wú)管理難度；

     （4）輔助加熱設(shè)備建議采用定時(shí)定溫的方式控制，節(jié)能效果好；

     （5）熱水資源利用無(wú)法共享，有效利用率較低，系統(tǒng)綜合造價(jià)相對(duì)較高；

      圖二、陽(yáng)臺(tái)壁掛型太陽(yáng)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(chǔ)熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

     2.1集中集熱、分戶儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是指將太陽(yáng)能集熱器集中、統(tǒng)一規(guī)劃安裝于建筑物屋面部分，儲(chǔ)水箱、輔助保障系統(tǒng)按終端用戶為單位獨(dú)立設(shè)置的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。

    2.2集中集熱、分戶儲(chǔ)熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)：

    （1）太陽(yáng)能集熱器集中安裝在建筑物的屋面；

    （2）儲(chǔ)水箱及輔助設(shè)備按每戶的用量分別設(shè)置在各戶內(nèi)；水箱通過(guò)太陽(yáng)能循環(huán)泵與屋面集中集熱器進(jìn)行循環(huán)；

    （3）輔助加熱裝置一般采用電加熱，分戶設(shè)置于戶內(nèi)水箱中。

    2.3集中集熱、分戶儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)方案優(yōu)缺點(diǎn)：

    （1）集熱器統(tǒng)一安裝設(shè)置，集熱循環(huán)管路較少，減少了對(duì)公共空間的占用；

    （2）熱水供應(yīng)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(diǎn)；

    （3）熱水系統(tǒng)分戶供應(yīng)，水費(fèi)、輔助電費(fèi)計(jì)費(fèi)容易，

    （4）系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)較為復(fù)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(shè)置，因此在各用水終端進(jìn)行熱量補(bǔ)充時(shí)，須關(guān)閉太陽(yáng)能循環(huán)泵，否則會(huì)造成單戶輔助系統(tǒng)熱量進(jìn)入太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)而無(wú)法計(jì)量；

    （6）整個(gè)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)不同部分產(chǎn)權(quán)歸屬不盡相同。集熱器統(tǒng)一使用，為公有設(shè)備（歸屬物業(yè)管理），而各終端設(shè)備為各戶私有，在設(shè)備的使用過(guò)程中，易造成責(zé)任混亂，設(shè)備的管理及問(wèn)題處理相對(duì)易發(fā)生糾紛。    

     圖三、集中集熱、分戶儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

     3、集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)

     3.1集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是指太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)、儲(chǔ)水箱及輔助部分全部集成化，統(tǒng)一安裝儲(chǔ)熱器，統(tǒng)一設(shè)置集中儲(chǔ)水箱及輔助加熱設(shè)備，然后將熱量再次分配至各用水終端的太陽(yáng)能系統(tǒng)；

     3.2集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)根據(jù)儲(chǔ)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(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)一般適合于儲(chǔ)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(gè)單元為供水單位的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；

     3.4非承壓式集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)成本造價(jià)較低，一般較適合于大容量供水單位。

     3.5集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)方案優(yōu)缺點(diǎn)：

     （1）太陽(yáng)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?。?/span>

     （2）輔助能源系統(tǒng)集中設(shè)置相比于分散設(shè)置，其初期投入設(shè)備功率及期的運(yùn)行費(fèi)用都相對(duì)較小，節(jié)能優(yōu)勢(shì)更加明顯；

     （3）熱水供水系統(tǒng)相比于分戶式系統(tǒng)便于進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證供水品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)在節(jié)能、節(jié)水的前提下達(dá)到隨時(shí)供應(yīng)符合用戶需求的熱水的目的。

     （4）集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)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(diǎn)，節(jié)省了系統(tǒng)管材；但需設(shè)置獨(dú)立的公共設(shè)備間，占用建筑物的公共面積；

     （5）集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在集熱器面積、輔助功率、熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用上均存在平衡互補(bǔ)性：

     A、集熱面積相對(duì)較小，各種輔助設(shè)備較小，初期投資費(fèi)用低；

     B、使用過(guò)程中，由于系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的集成整合程度高，因此可以對(duì)不同用水點(diǎn)的需求的能量進(jìn)行方便、合理的調(diào)節(jié)，使太陽(yáng)能量及系統(tǒng)設(shè)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(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)需根據(jù)太陽(yáng)能系統(tǒng)的均運(yùn)行成本確定熱水收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)分戶安裝熱水表對(duì)熱水進(jìn)行計(jì)量收費(fèi)，相對(duì)較為麻煩；

   （7）集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)后期需物業(yè)管理部門進(jìn)行設(shè)備的整體維護(hù)及管理；

   3.6集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)分類對(duì)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(dú)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(diǎn)，不推薦使用。下面就單元樓系統(tǒng)及獨(dú)棟樓系統(tǒng)的不同點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。

      圖四、集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)（開(kāi)式水箱）

      圖五、集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)（承壓水箱）

二、住宅太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(diǎn)式塔樓住宅等。在遵循經(jīng)濟(jì)實(shí)用、節(jié)能節(jié)水、安全簡(jiǎn)便的原則下，應(yīng)結(jié)合各類型住宅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、用水點(diǎn)分布情況、用戶的實(shí)際用水習(xí)慣、系統(tǒng)的運(yùn)行管理模式、輔助能源的種類及經(jīng)濟(jì)承受力等因素，應(yīng)針對(duì)不同的住宅類型設(shè)計(jì)不同類型、不同規(guī)模的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。

2、太陽(yáng)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(duì)生活熱水的使用，存在用水量相對(duì)較大，供水舒適性要求高、要求保證率較高等特點(diǎn)。因此，在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的選用上，推薦采用分體別墅型太陽(yáng)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(shè)計(jì)用水量50L）

     （1）按6層6個(gè)單元計(jì)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(jì)72戶，每戶按3人計(jì)算，則總用水人數(shù)為216人，因此系統(tǒng)最大設(shè)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(shè)置足夠的集熱器面積，因此在太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的選擇上，建議選擇集中集熱、集中儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；在系統(tǒng)的規(guī)模上，可選擇獨(dú)棟樓設(shè)置獨(dú)立太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)一套的方式，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)為開(kāi)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(yáng)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(jì)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(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)或集中集熱、分戶儲(chǔ)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(yáng)能集熱器面積有限，宜采用陽(yáng)臺(tái)壁掛式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)與集中集熱集中儲(chǔ)熱輔熱、集中集熱分戶儲(chǔ)熱輔熱太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)等其他系統(tǒng)的分高低區(qū)聯(lián)合供應(yīng)的方式。

     2.4點(diǎn)式塔樓住宅

     點(diǎn)式塔樓住宅由于其建筑結(jié)構(gòu)的物點(diǎn)，存在屋面可利用面積無(wú)法滿足太陽(yáng)能集熱器布置條件的缺點(diǎn)，因此太陽(yáng)能集熱面積無(wú)法完全滿足全樓的熱水供應(yīng)；

    點(diǎn)式塔樓住宅其建筑設(shè)計(jì)一般存在北向戶型，因此，不具備采用陽(yáng)臺(tái)壁掛式的安裝條件；

    針對(duì)于上述特點(diǎn)，建議在屋面布置太陽(yáng)能集熱器滿足高區(qū)用戶生活熱水供應(yīng)，利用地下室等設(shè)備層安裝其他能源形式滿足低區(qū)用戶生活熱水供應(yīng)。

三、方案分析

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在地產(chǎn)住宅建筑上的應(yīng)用類型及規(guī)模應(yīng)根據(jù)實(shí)際建筑設(shè)計(jì)情況具體而定。具體應(yīng)根據(jù)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)在建筑中的經(jīng)濟(jì)性能、使用功能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等多方面性能綜合評(píng)價(jià)選擇。

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