太阳能与建筑结合的探讨

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1、太阳能与建筑结合的探讨内容摘要：在当今世界能源与环境问题日益严重的形势下，太阳能作为可利用的再生能源，正日益受到人们的重视。我国太阳能建筑领域中技术最成熟、应用范围最广、产业化发展最快的是家用太阳能热水器　　1前言　　在当今世界能源与环境问题日益严重的形势下，太阳能作为可利用的再生能源，正日益受到人们的重视。我国太阳能建筑领域中技术最成熟、应用范围最广、产业化发展最快的是家用太阳能热水器。但是，如何使建筑与太阳能实现有机结合，人们还关注不多。建筑与太阳能结合既消除了二次安装太阳能对建筑形象的影响，保持建筑物的整体美观性不受破坏，又能避免重复

2、投资，降低成本，这是未来的发展方向。　　2太阳能与建筑结合技术现状　　目前建筑上使用太阳能，有的是“前置”，有的是“外置”，有的是“附上”，都不是真正的有效“嵌入”，都会带来一些隐性的风险，如容易跌落、安装维修困难、给建筑物造成破坏等。同时，热水器本身也有很多亟待解决的问题，如平板式太阳能与集热管式太阳能相比，虽然有很多优势，集热效率高、较适合与建筑结合，但其制作工艺复杂、成本较高、集热效率受气候影响大。此外，平板式集热器对安装方向和角度有较高的要求，储热水箱占据了建筑空间，强制循环的动力耗能多，加大了生产和管理成本。而真空管太阳能热水器成

3、本低，技术和市场成熟，赢得了广大消费者的青睐。但因其构造和形状与楼房不协调，影响了楼房的整体形象。又因二次安装给楼房带来不同程度的破坏和影响及受屋面空间的限制，使一些居户不愿安装。此外，真空管太阳能如供水压力大容易造成集热器脱管、爆管和密封圈损坏。真空管太阳能的抗冻性能虽然好于平板集热器，但是超过零下7度仍可能冻结。太阳能与建筑结合需要有机融合和有效嵌入，热水工程需要系统性、稳定性和安全性。要实现太阳能与建筑结合，我个人认为最经济、有效的方法是以传统优势为基础，根据建筑结构特点和热水需求正确选择集热器的结构形式，使热水系统结构配置更加科学合

4、理、功能更加完善、可靠，满足人们在各种条件下的使用要求，从而提高太阳能的利用率。　　3太阳能热水系统　　为实现上述目的，笔者对当前各种建筑应用的太阳能集热器形式进行了研究，综合能耗、技术成熟度、制造成本、安全稳定性、运行成本和与建筑配合等因素进行分析比对，提出本方案。方案针对当前建筑应用太阳能热水器存在的种种问题和不足，以提高太阳能热能转换效率和太阳能热水利用率、降低热水生产成本、满足不同季节和地区的需要为目的，以集中供热水为目标，本着简洁、经济、实用和安全可靠的原则解决好热水工程的系统运转与各用户用水的关系，结合建筑的结构特点和太阳能热水

5、的使用规律，探索了热水系统的技术优化设计，将真空管集热器和列管式换热器进行整合，利用真空集热管集热，利用列管式换热器换热、储热，将系统加热和辅助加热分开，太阳能承担系统加热，用户用水终端进行辅助加热。在管理上，将系统管理和用水终端管理分离，使之适应于集中供热水和太阳能热水系统运转、管理的需要，实现个体太阳能热水器向集中供热水方式的转换。按照上述思路构成的热水系统可简化系统设置，有效解决建筑结合太阳能热水工程的诸多难题。本方案根据结合的需要对反光板、供水管道、恒温箱等系统设置和构件也进行了相应的研究和探索，以满足用户的热水需求和热水系统工程化

6、施工的需要。本方案采用真空管集热，热水箱内换热管换热、储热，集集热、换热、储热于一体（参见示意图1、2），选用较大热水箱一箱多供，实现太阳能系统加热、压力供水、保温管道输送、用水终端恒温箱辅助加热和温度调控、加压泵循环加热和增压供水，形成一个以太阳能热水设施与建筑结合设计施工，供热水装置统一配置，热水系统统一管理，用水终端辅助加热、调控、管理各自独立为特点的太阳能热水系统。该系统主要由系统集储热装置、保温管道、用户用水终端组成。　　一、系统集储热装置：包括真空集热管、反光板、多组一箱多供的热水箱和热水箱内均布一至多组与热水箱平行的不锈钢波纹

7、换热管组，各组换热管管与管之间自下而上依次串通连接。热水箱内充注介质液，介质液注液管道（兼排气管）将热水箱水平串通联接在一起（参见示意图1、2）。集储热装置的主要作用是集热、换热、储热，工作原理是当真空集热管吸收太阳光热后集热管内的传热介质被加热升温，传热介质温度升高，自动由集热管上升到水箱上部，自上而下对均布在热水箱换热管内的水进行加热，换热管置换出来的冷介质在密度差作用下，下沉到水箱底部，然后返回到集热管进行加热，形成温差循环，持续不断地对换热管内的水进行循环加热。　　二、组合保温管道，一般由冷水管和热水管外加套管组成，水管与套管中间空

8、隙填充保温材料（参见示意图5），主要作用是冷热水的输送与保温。　　三、用水终端，由恒温箱、增压泵、阀门以及喷淋头和水嘴等用水装置组成（参见示意图6），恒温箱内装有辅助加热器、温度