葛恢弃

(山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

0 引言

近几年，随着我国经济实力的蒸蒸日上，伴随着传统能源的需求日益增加;但传统能源为不可再生能源且往往会造成环境污染，因此为了我国长期的可持续性发展，我们对能源的需求已向多元化、清洁化发展。太阳能热水系统作为一种可持续性清洁能源已成为当今能源发展的热点之一。

1 太阳能与常规能源相比有三大特点

1)它是人类可再利用的最丰富能源。据估计，在过去在地球出生至今的11亿年中，太阳消耗了自身能量的2%，如此看来，地球人还可依赖太阳能几十亿年，真可谓取之不尽，用之不竭。

2)太阳总是能照射在地球上任何一个地方，因此地球上无处不可利用太阳能，不存在运输问题，这对于交通不发达的地区有重要意义。

3)太阳能是一种洁净能源，在利用时不会产生污染，也没有噪声，更不会影响生态平衡，绝不会造成污染和公害。

2 工程实例

下面我将结合工程中的实例对太阳能热水系统在浴室中的应用做一个讨论。

实例工程为太原铁路局太原职工培训基地浴室，场地南临胜利东街，东临新村路，西、北临城市规划道路。本工程地上二层，无地下层。一层为浴室及配套更衣、管理用房，二层为太阳能热水器储水箱及相配套的设备用房，淋浴间共计132个淋浴喷头。面积:本工程总建筑面积646.86 m2。其中一层建筑面积565.23 m2，二层建筑面积81.63 m2。建筑高度:本工程一层层高为4.0 m，二层层高为3.9 m，室内外平均高差0.45 m，建筑高度8.35 m。

本工程系统原理图如图1所示。

3 太阳能热水系统组成

根据系统原理图不难看出，本设计中太阳能热水系统可分为三个部分:高温热水产出部分，冷热水混合部分以及常温水供回水部分。

1)高温热水部分，本部分有三种加热方式。

a.当系统需补水时，由值班人员开启冷水入口处的阀门向系统补水，冷水首先进入太阳能集热板换热，然后加热水进入高温水箱。如高温水箱内的加热水温度不到60℃，则启动强制循环泵使加热水不断的在太阳能集热板与高温水箱间循环加热，直至60℃，则停止强制循环。

b.空气源热泵可把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后转化为高温热能，以加热冷水。当遇到连续阴雨天等太阳光照射不足的情况时，由值班人员开启空气源强制循环泵，由空气源热泵辅助加热高温水，当高温水箱温度计达到60℃时，停止强制循环。

c.本工程设于北方地区，冬季时室外温度很低，空气源热泵外会结霜，此时如果启动空气源热泵，其做的功主要会消耗在克服霜冻上，且功率极其低下，也会损坏设备。因此当在冬季连续阴雪天时，本系统将用非常传统的蒸汽换热加热的方式来补足高温水箱内热水的热量。

本设计中并没有采用常见的电辅助加热系统，因为电加热虽然稳定，却是一种比较消耗能源的加热方式，这一理念与我们使用太阳系统的目的正好相反。

2)冷热水混合部分。此部分在许多设计中有两种情况:使用常温水箱混合，或使用压力式自控恒温装置混合冷热水，两者相比，我认为采用常温水箱的方式在控制供水压力上有优势，但其需二次加压供水，且占地面积大，无形中加大了投资且不经济，因此本设计中采用压力式自控恒温装置混合冷热水。

自控恒温装置内有温包，可时刻检测冷热水混合后的温度，以调节冷水入口电动调节阀的开启。当温包测取的温度低于39℃时，电动调节阀减小阀门开启量，此时温度上升;当温包测取的温度大于41℃时，电动调节阀加大阀门开启量，此时温度下降。

一般太阳能系统都会涉及到一个过热水的问题，即在太阳照射充足的情况下，高温水箱内的水有可能会被太阳能集热板加热到90℃以上。此时为了保证冷热水混合时的稳定与安全，冷水供水压力略大于热水供水压力，此设计中冷水供水压力为0.15 MPa，热水供水压力为0.10 MPa。其原理为:当遇到过热水混合时，冷水的电动调节阀完全敞开，此时因冷水供水压力大于热水供水压力，则冷水可顺利进入混合装置，直至压力式自控恒温装置温度下降到40℃左右。若冷热水供水压力相等或者热水压力大于冷水压力，不可保证冷水顺利进入恒温装置。

3)常温水供回水。此部分由一套变频供水泵保证，常温水供水管道在淋浴间呈环状布置，回水管最后进入高温水箱。

设计此部分时笔者注意到在回水前，整个系统的设备与管道内已有足量的水量，即整个系统内的水量已经满负荷。但回水时，在混水部分仍需注入冷水，此时系统内的水量将超出水量负荷，即由供水泵循环回来的冷水注入高温水箱，高温水箱内的水位超出设计水位，部分高温水就会溢流出系统。这种情况会造成水量及能量的浪费，因此笔者设计高温水箱时加大了水箱的容量，以保证回水时不会有高温水溢流。

4 结语

本项目为太阳能热水系统在公共浴室中应用的实例，在对能源要求越来越高的今天，研究新型能源的具体应用就越有意义，而本项目具有低生态损耗、低排放、高效率的基本特征，符合节能、节地、节水、节材、资源综合利用和有效保护、改善环境的原则，符合以最少的资源消耗和环境代价获得最大的经济利益和社会效益的核心理念，符合可持续发展理念的循环经济增长模式，力求把经济社会活动对自然资源的需求和生态环境的影响降低到最小程度，既美化了环境，又使用户从中获得了最大的实惠。

［1］GB 50364-2005，民用建筑太阳能热水系统应用技术规范［S］.

［2］张 东.大面积联体太阳能采集热水系统的特点及应用［J］.山西建筑，2010，36(16):224-225.