全芳　钟盛

（1.桂林市安厦房地产开发有限责任公司广西桂林市5410022.中国房地产开发桂林公司广西桂林市　541000）

太阳能与建筑一体化设计在各种建筑中的应用

全芳1钟盛2

（1.桂林市安厦房地产开发有限责任公司广西桂林市5410022.中国房地产开发桂林公司广西桂林市541000）

在房屋建设过程中，为了节约能源，越来越多的太阳能产品走进了我们的生活。在前期设计中我们怎样将太阳能与建筑一体化设计，实际美观与实用的双赢呢。为便于技术人员能有针对性的理解及运用，作者对已实施的一些项目做了归纳与总结，以便给大家参考。

太阳能；可再生能源；一体化

目前许多的建筑都要求必须配置太阳能以节约能源。但在建筑设计中太阳能的设备如果放置不当，对外立面的影响较大，因此现在应大力发展太阳能与建筑一体化设计。但是如何在实际运用中将两者较好的结合，还是需要大家在实际过程中不断的摸索。本文对太阳能系统的概念及一体化实际应用得案例进行分析，以供参考。

首先，对太阳能热水系统的分类需要一个简单的认识：

（1）太阳能热水系统按集合程度可以分为以下三种系统：

①分户集热、分户储热的分户式太阳能系统。

②集中集热、分户储热的半集中式太阳能系统。

③集中集热、集中储热的集中式太阳能系统。

（2）太阳能热水系统按集热方式分为以下三种系统：

①利用温差异重的热虹吸进行循环集热的自然循环系统；

②利用水泵及控制系统强制循环集热的强制循环系统；

③传热工质通过定温控制依靠官网水压力一次经过集热器集热后进入储热水箱或用水点的非循环直流式太阳能热水系统。

（3）太阳能热水系统按集热器及储热水箱的分合状态可以分为以下两种系统：

①分离式太阳能热水系统。

分离式太阳能热水系统将集热器与储热水箱分离设置，一般用于承压式强制循环系统，但也有用于自然循环系统。在用于自然循环系统中，必须进行自然循环压差计算，保证循环效果。

②整体式太阳能热水系统。

整体式太阳能热水系统将集热器与储热水箱整体式设置，一般用于自然循环系统中。

（4）太阳能热水系统按被加热水的加热方式可以分为以下两种：

①太阳能集热器直接加热被加热水的直接加热系统；

②太阳能集热器首先加热传热工质，再由传热工质通过换热器加热被加热水的间接加热系统。

那么，这么多的分类系统，在实际中，我们该怎样根据不同的建筑类型对太阳能系统进行选择及设计呢？下面我们就几个不同功能的建筑运用的太阳能设计的案例，与大家共同分享，互相交流，这样可以便于大家理解及运用。

案例一、1号住宅楼，此楼为12层高，一梯两户设计。应销售的要求，须保证每层每户均配置太阳能，只配置顶上4层住户不适应市场要求，容易造成纠纷；应物业的要求，必须实现分户计量，避免业主欠费而导致系统瘫痪。建筑上考虑到立面为法式建筑，工整对仗，特别强调外立面的细部线条设计，不允许在阳台上外挂太阳能板，也不允许出现集热板比屋顶高出一大截的情况。因此在反复斟酌对比之后，最终选择的太阳能一体化设计为分户设置、闭压式承压换热水箱的集中-分散式强制循环间接加热系统。即太阳能集热器采用承压平板型太阳能集热器，集中设置于平屋顶上，各个换热水箱分布设于各分户内，再通过换热水箱将热水引入家中。辅助能源，则采用了电加热，设于换热水箱内，全日自动启动。采用了这样的系统的主要目的是，使得住户补水通过户内水箱，这样使用的热水均是自己的表后水，尽量避免了以后物业费用的分摊和扯平（屋顶的循环水泵的电费仍需要分摊，此费用非常小）；加压的好处就是使得住户打开水龙头即可使用热水，而无需放掉大量的冷水，节约了水资源（各户内的水箱必须使用成品闭压承压换热水箱，这样才能保证用户不直接用到缓冲水箱里的水，才能保证运行）。

选择这个系统，在建筑中做了以下几处重要的设计处理，供大家借鉴：

（1）集热板设置在屋面，保证了立面。为了使得立面整齐干净，太阳能板没有放在各层，为使得屋顶上的集热板突出不多，我们设置的为单层集热板，30°安装，集热板基本上比屋面最高的栏杆仅高出30mm，在小区内基本上看不到设置有集热板，只有在屋顶上才看到。水箱也分到各户，保证了建筑对立面要求，从建成的立面效果上的确看不出配置了太阳能，因此一体化设计是很有必要的。

（2）日照方面，该栋房屋为南偏东的条式建筑，非常不利于采集热能，需要加密集热板，但即增加了成本，且屋面也根本排不下过多的集热板；如果集热板为正南向布置，无需加板，但每块板与屋顶平面均有斜角，不利于屋面的使用，且浪费屋面面积过多。为了保证集热效果，同时也考虑到12层的住宅屋顶面积有限的问题，在与厂家及设计单位多次沟通后，最终将太阳能板设计为南偏西的有利采集方位，同时也使得屋面规则，使用方便。详见图1。因此在设计中对不利的集热方位需要多次探讨，不要一开始就否定。

图1　

（3）集热板的角钢支座在设计中需要预埋，以保护屋面不漏水，且支座稳固，但从实际施工出发，为了便于屋面的一次性浇捣成功以及集热板位置的调整，我们并没有预埋，而是在刚性保护层上按支座的位置放样，在放样处做直径200mm，高200mm的混凝土墩，支座嵌入混凝土墩上，并且在四周做油膏防水。

（4）支座必须与栏杆等铁件焊接，最终与避雷带焊接，保证防雷安全。

（5）在建筑平面设计中，每户均需配置设备平台来放置水箱，且设备平台不宜过小，尽量靠近厨房或卫生间，这样既方便了给水的设计，又也便于客户的维修，各相关的管道也均排列在设备平台上，这样保证了外立面没有宜攀爬的管件，也没有占用住户的使用空间来放置太阳能设备，较好的体现了以人为本的设计理念，便于客户接受。

案例二：此案例为一个独立幼儿园，该楼为三层高。按要求需设计幼儿洗漱及厨房的热水，热水考虑太阳能供水加空气能辅助。热水均为定时供应，无需考虑分户计量问题。因考虑到幼儿好奇心重，如将水箱放在各层，容易发生意外，我们选择的太阳能一体化设计是集中集热、集中储热的集中式非承压系统。将太阳能板及整个用水的水箱放置在儿童较少去的屋顶区域，再将热水引入各个需要使用的空间，且利用空气能做为辅助能源。此类系统主要是使用在那些供水管线不宜太长的公建或独体建筑，这样尽量避免热能的损耗也便于统一管理。

案例三：该案例为一个综合楼，该楼为五层高，每层的使用功能均不同，配有卫生间及茶水间。屋顶为钢屋面。每层均须考虑提供热水，尤其是有淋浴和厨房的空间，且热水须分层计量，该栋楼的屋顶不便于放置太阳能板，即使勉强放了也不便于维修。这种情况下，我们考虑太阳能集热板设计为垂直栏杆式样，将太阳能板与设备板的栏杆一体化，采用分户集热、分户储热的整体式太阳能一体化设计，这样无需循环，也无需增压，带电辅助加热。为配合太阳能板的放置，平面上，对在每一层的用水点均进行了规整，并且均在该处配置了较长的设备板，这样便于太阳能设备分层放置，也便于分层管理和分层维修，计量上也没有纠纷，且立面上也统一为栏杆式样，增强了设备平台的材质肌理，加强了横向线条，给建筑带来了现代感，实现了建筑整体外观的和谐统一。最重要的是使用上非常节约水资源，基本上没有多余的管线，没有过多-热能的损耗。

以上几个案例，是根据实际不同的建筑功能，按不同的物业管理模式、不同的用户使用要求、不同的计量要求进行的一系列太阳能一体化设计的实验，其结果使我们的设计与建筑紧密结合，避免了以后太阳能的安装对立面造成的影响。节约能源是我们建筑人应尽的责任，我们必须多做一些这样的尝试。从这些尝试中，我们可以知道，太阳能与建筑的一体化设计，如果在前期设计就做了仔细的分析及合理的布置，那么太阳能对立面的影响是较小的，值得我们继续坚持。但这些案例的设计及施工的时间不长，难免有疏漏及考虑不周的地方，仅供参考，以求共勉。

[1]民用建筑太阳能热水系统应用技术规范[M].中国建筑工业出版社，2006，12，05.

[2]太阳能与建筑一体化设计方案作品集[M].中国建筑工业出版社，2013，6.

TU18

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1673-0038（2015）13-0029-02

2015-3-8

全芳（1975-），女，工程师，本科，主要从事房地产公司的设计管理工作。