河南建筑职业技术学院 刘 喜 姚玉娟

太阳能热水器与建筑一体化方案设计
——以蔚莱城住宅项目为例

河南建筑职业技术学院 刘 喜 姚玉娟

太阳能热水器与建筑一体化设计是当前节能建筑发展的一大趋势，它一方面可以提高建筑设计水平，另一方面还可以充分发挥太阳能热水器技术在建筑节能中的作用，减少住宅建筑对生态环境的不利影响。本文，笔者以蔚莱城住宅项目为例，详细论述了太阳能热水器与建筑一体化设计的概念，以及相关设计的基本要求，通过研究希望能够推动太阳能热水器与建筑一体化设计的应用和发展，使其能够在建筑节能中发挥更大的作用。

一、太阳能热水器与建筑一体化

1.太阳能热水器与建筑一体化的概念。随着太阳能技术的发展，太阳能热水器已经走进了千家万户，在给人民群众的生活带来极大便利的同时，降低了人民群众生产生活中的能源消耗。在此种背景下太阳能热水器与建筑一体化设计理念开始兴起。太阳能热水器与建筑一体化设计主要指将太阳能热水器的设备作为建筑构件之一，在作为建筑表皮起到维护作用的同时，亦能提供太阳能加热的热水供给建筑本身使用。从这一概念中可以看出，太阳能热水器与建筑一体化设计是将太阳能热水器的选择、设计及安装，作为建筑设计的一部分，与墙面、屋面、建筑结构一起构成了建筑设计的主要内容。

2.太阳能热水器与建筑一体化发展现状。在建筑设计过程中，设计师处于主体地位，他们需要根据建筑规划的需要和建筑设计的基本要求选择合适的太阳能热水器，使之不仅能够起到一般的太阳能热水器的作用，还能成为建筑表皮维修构建的一部分，由此设计的太阳能热水器与建筑一体化建筑被称为太阳能建筑。要想达到这一设计目标，必须正确处理太阳能热水器与建筑构件之间的关系，需将集热器、贮水箱、管弦等作为建筑要素之一，在设计的过程中通过组织与协调，使之成为建筑设计造型的一部分，即集热装置、水箱等热水器设备的建筑构件化。现在很多城市出于节约能源的需要，都开始进行太阳能热水器与建筑一体化方案设计工作。

二、太阳能热水器与建筑一体化设计方案

方案设计要符合3个要求，即造型一体化、结构一体化和设备一体化。山东德州蔚莱城住宅项目建设中，就严格遵循了这一要求，成为了太阳能热水器与建筑一体化方案的典范。

1.造型一体化的要求。蔚莱城住宅项目作为德州市最高端的房地产项目，采用的是典型的太阳能热水器与建筑一体化方案，具体来说选择的是定顶置整体式太阳能热水器与建筑，屋面造型采用平坡结合的设计方案。这种设计方案，不仅降低了太阳能热水器的占地面积，还有利于太阳能热水器的维修及维护。在造型与坡屋面、立面造型上形成一种清新、典雅的整体建筑风格，使太阳能热水器与建筑造型能够充分融合在一起。在色彩选择上，为了与集水器的颜色相协调，设计师采选用了深灰色的瓦屋面，局部的线脚也选择了深灰色的防水、保温材料。这就使太阳能热水器的造型与建筑外观造型有效地融为一体，能够保证视觉上不会出现突兀或者不协调感。

2.结构一体化的要求。在该项目的结构设计当中，设计人员充分考虑了平屋面的常规的屋面载荷，根据相关数据详细计算了太阳能集热器、贮水箱等传递的各种作用力(包括检修荷载)，通过强化平屋面的载荷，以保证结构设计的安全性。在此基础上，在太阳能热水器的安装上采用了预埋件固定安装的方式，这种安装方式能够最大程度地减少太阳能安装过程中对已经完成的防水层的不利影响。而且在平屋面设计了高出底面高度的女儿墙，利用女儿墙的遮挡作用降低风荷载对热水器的影响。并且在平屋面上已经预留出集排水管、电器线路出屋面所需的孔洞，并对孔洞进行了相应的防水处理。考虑到维护、维修的要求，设计人员还在楼梯间的位置设置专门的安装、检修上人孔，方便了检修与维修工作，确保了太阳能热水器的正常使用。

3.设备一体化的要求。在使用安装设计上，该项目将每个楼道的住户太阳能立管与水、暖立管进行了整合，安装在楼梯间的管道井内，有效地增加了管道井的使用效率，方便了使用过程中的各种维修活动，保证了太阳能的正常使用。入户的太阳能水平管置于地面垫层内，与卫生间及厨房的用水设备相连，热水器的电线与建筑物的电线统一布置、集中隐蔽，这样在室内看不到任何太阳能管线，提高了室内舒适度、增加了户内的有效使用面积。该工程建设一期工程自2011年正式交付使用以后，经过将近一年的运行，经过检测使用的太阳能热水系统100%达到了项目设计要求，在冬季日常水平热水温度可以超过55℃，而夏季热水温度甚至超过了85℃，满足了住户的日常用水需求。

综上，太阳能热水器与建筑一体化设计过程需要设计人员根据项目建设的基本目标和要求对每一个设计环节进行仔细的推敲、比较、互动，真正将太阳能热水器当做一个建筑构件来进行建筑方案设计。