太阳能在住宅中的利用论文

太阳能在住宅中的利用论文（精选7篇）

太阳能在住宅中的利用论文 篇1

摘要：我国人口众多,住宅在建筑物总数量中所占比例很大,因此实行住宅节能设计有着重大意义。太阳能作为一种可再生的清洁能源,被人们誉为21世纪最有希望的能源,同时住宅作为量大面广、关系国计民生的建筑类型,更是运用太阳能技术进行建筑节能的前沿阵地,本文就此做一探讨。

关键词：太阳能,住宅建筑,应用

住宅能耗在社会能耗中所占比重很大且仍呈不断上升趋势,在住宅建筑中有效地利用太阳能不但可以节约大量的常规能源,而且对于减轻环境污染有着不可忽视的作用,也关系到我国可持续发展的城市建设。

1 太阳能的特点

太阳能在所有可再生能源中占有着重要的地位,它的特点有:

1)分布广泛。我们生活的地球沐浴在阳光的温暖里,对于太阳能的获得来说,只有多少之分,并无有无之别,而且就地可用,可算是取之不尽、用之不竭的能源。无论是繁华的城市,还是偏远的农村,或是人烟稀少的海岛,都能享受到太阳无私的馈赠。2)储量大。太阳发射出来的总辐射能量大约为3.75×1026W,是极其巨大的。在到达地球表面的太阳辐射能中,到达地球陆地表面的大约为17×104亿千瓦,相当于目前全世界一年内消耗的各种能源所产生的总能量的3.5万多倍。3)清洁。化学能源在燃烧时会放出大量气体,核燃料工作时要排出放射性废料,都会使环境受到污染。利用太阳能作为能源,不会产生危害环境和人体的有害物质。4)利用时间长。太阳能是人类可以利用的最丰富的能源。太阳不断地发生核变反应,向外辐射能量,同时其质量不断亏损。据估算,太阳的寿命约600亿年,而地球寿命约为50亿年,因此,可以说太阳能是用之不竭的,太阳能利用更具永恒性。5)利用方式多。目前,对于太阳能利用的研究涉及各个领域,方法也多种多样。随着科技的发展,技术的进步,太阳能的作用将会越来越大。6)太阳能的分散性。太阳辐射尽管波及全球,但每单位面积上的入射功率却很小,因此要得到较大的利用效率,就必须要有较大的受光面积,这就要涉及到设备、材料、结构、占用土地等的费用问题,目前投资要比其它能源高得多。

2 住宅设计中利用太阳能的必要性

住宅建设是城市及农村建设中不可或缺的一环,研究太阳能技术在住宅中的应用有以下几点意义:

1)替代常规能源。人类社会目前消费的能源,主要是煤炭、石油和天然气等化石燃料。常规的化石燃料资源有限,不可再生,开发利用太阳能等可再生能源,可以替代和节省常规能源,是一条可持续发展的道路。在建筑中积极推广利用太阳能,对减少我国常规能源消费量,优化我国能源结构,都将具有非常重要的意义。2)减少环境污染。人类对化石燃料的大量开采与利用,是造成大气和其他类型环境污染及生态破坏的主要因素,不仅影响人体的健康,而且影响在建筑物周围的动植物,而太阳能利用不会排放任何污染大气和其他类型环境的有害物,是与生态环境相协调的清洁能源、绿色能源。在建筑中积极应用太阳能,可以减少因耗用化石燃料而产生的污染物的排放量,对于减轻我国大气污染,保护生态环境,都将发挥十分重要的作用。3)提高人民生活质量。随着我国经济的发展,建筑中提供生活热水已成为广大城乡居民的基本生活需求。在建筑中安装太阳热水器,是有效解决城乡居民生活用热水的好途径。

3 住宅设计中利用太阳能的主要方式

3.1 太阳能光伏发电

太阳能光伏发电系统包括光伏阵列、控制器、蓄电池和逆变器等主要部件,各部分的作用为:1)光伏阵列:作用是将太阳辐射能转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作;它是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。2)控制器:作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起过充电保护、过放电保护的作用;其他附加功能如光控、时控开关等都是控制器的可选项。3)蓄电池:作用是在有光照时将太阳能电池所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来;一般为铅酸电池。4)逆变器:作用是将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成所需型号的直流或交流电能。

3.2 太阳能热水

太阳能供热水系统的工作原理是:集热器将采集的能量经过光热转换生产出热水后经循环管道送入蓄热水箱,凉水经循环(强制循环用泵)送入集热器,水箱内热水可供用户使用。

3.3 太阳能采暖

太阳能采暖系统也属于太阳能热水系统,它由两部分组成:集热回路部分和采暖回路部分。集热器和蓄热水箱组成太阳能采暖系统的集热回路,整个集热回路与太阳能供热水系统的集热回路是相同的。在需要采暖的日子里,给室内的散热器设置一定的温度,由蓄热水箱作为热源给散热器提供所需的热量,当蓄热水箱的热量不能满足负荷要求,电磁阀切断蓄热水箱与系统的联系,由辅助热源供暖。

3.4 太阳能制冷

太阳能集热制冷就是以太阳能集热器作为制冷机的能源,为制冷机提供能量。太阳能集热制冷技术主要有:太阳能吸收式制冷、太阳能除湿式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能蒸汽喷射式制冷。太阳能驱动的吸收式制冷机是目前应用太阳能制冷最成功的方式之一也是较容易实现的方法。

4 住宅中充分利用太阳能的途径

要想解决能源和环境问题,必须大力推广太阳能利用技术,强调能源消费结构的多样性和地域特色,重点发展适宜不同气候特点的集热系统。但新技术的的实践与发展往往需要充足的资金与适当的宣传作为基础,从居民个体出发,很难实现这一目的,需要政府资金的投入与政策的导向与支持。首先,实行优惠政策。对于积极采用太阳能技术的住户,政府要给予相应的优惠政策。因为太阳房相对于普通住房来说,初投资较大,所以政府要出台一些优惠政策,让居民消除顾虑,来提高居民的积极性。其次,加强宣传力度。进行新技术的宣传不能只停留在电视、广播等媒体上,而应该深入居民生活之中,以各种喜闻乐见的形式进行宣传,还要在当地建立试验样板房,让居民真切地感受到太阳能建筑的优越性,这是最具有说服力的。再次,规范技术要求。我国目前所使用的关于太阳辐射能量的各项数据大都已经过时,应重新组织测量,而且地区划分应该更加细致、数据内容更加全面,并且根据各地区的太阳能资源特点,总结出一套适合各地区气候环境特点的太阳能建筑施工技术,使建筑设计人员和施工技术人员能够有章可循,便于操作。最后,完善基础设施建设。我们现有的基础设施还是非常原始的,这些不仅严重地影响到居民们的生活质量,也为太阳能技术的应用设置了许多障碍,所以需要政府进行统一规划建设,为太阳能新技术的应用扫清障碍。

参考文献

[1]罗运俊,何梓年,王长贵.太阳能利用技术[M],第一版.北京:化学工业出版社,2005.

[2]徐占发.节能技术实用手册[M].机械工业出版社,2005.

太阳能在沧州住宅建筑中的应用 篇2

关键词：太阳能,太阳能热水系统,住宅建筑,高层,一体化设计,应用

随着国民经济的发展, 能源需求日益增加, 开发利用新的可再生能源已成为全世界的必然趋势。在主要的清洁能源风能、现代生物质能和太阳能中, 太阳能的发展前景最为看好。太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生能源, 同时又可以减少环境污染, 将成为未来能源结构中的重要组成部分。近年来, 太阳能技术作为降低建筑能耗的有效手段, 在住宅建筑中得到了广泛使用。

1 太阳能应用技术

太阳能应用技术就是通过光热转换、光电转化技术, 提供热水和照明。太阳能系统可分为太阳能热水系统和太阳能光电系统。

太阳能热水系统是利用太阳能热水系统将太阳能转化为热能, 以供家庭卫生间、厨房等用水。随着人民生活水平的提高, 热水供应在住宅建筑中已不可缺少, 而热水的能耗也越来越大, 利用太阳能提供生活热水成为今后住宅发展和利用的重点。太阳能光电系统则是利用太阳能光电板放置在屋顶、外墙面等将光能转化为电能, 然而这种光电装置造价高、维护成本高, 国内的经济和技术还未达到可以广泛应用的程度, 目前比较成熟地应用于小区景观照明、楼梯走道照明等。

2 沧州市太阳能利用的可行性

我国是一个太阳能资源丰富的国家, 在我国三分之二的地区, 太阳能年辐射量超过60万焦/厘米2, 每年地表吸收的太阳能大约相当于17万亿吨标准煤的热量。按太阳辐射年总量的不同, 我国大致分为四个区:资源丰富带、资源较富带、资源一般带和资源贫乏带。沧州地处河北省东南部, 属于资源较富带, 一年中有270~300天满足利用太阳能的光照条件, 节能效果能达到60%左右, 非常适宜安装太阳能热水系统。

3 我市住宅小区太阳能利用现状

在沧州, 太阳能集热器的安装和使用给人们的生活带来很多方便。除了四个月的采暖期, 太阳能集热器一年大约有8个月以上的时间都能用。但是居住区中太阳能集热器主要靠居民自己安装, 存在以下众多问题:

3.1 零乱安装, 与建筑规划不协调。在沧州, 平房民居、多层住宅基本普及太阳能热水器的使用。在大量住宅建筑的屋顶上, 无序地安装着各种太阳能集热器, 使建筑美观受到严重影响, 见图1。

3.2 集热器在屋面不容易进行有效固定, 存在安全隐患, 设备的安装也会造成屋面防水层的损坏。

3.3 用水浪费。安装太阳能集热器的用户每次用水前都要放掉管路中的存水, 尤其是低层住户, 水从楼顶下来, 半天都放不到热水, 造成浪费。

3.4 集热器水箱由于暴露在空气中, 特别在冬季不仅会有部分热量散失掉, 而且会产生管线结冰, 影响使用。

另外, 新的高层住宅的开发限制太阳能集热器的使用。为了保证小区整体环境的美观, 小区物业做出限制安装太阳能集热器的硬性规定。很多住在高层、小高层的住户只能“望太阳能而兴叹”。

上述问题产生的根本原因在于建筑设计时没有把太阳能热水系统作为建筑的组成部分进行充分考虑, 造成建筑物在土建时没有预留位置和设置适当的预埋件, 使得日后太阳能设备的安装十分困难。由于建筑行业与太阳能行业缺乏相互的配合, 形成了在城市规划管理、住宅小区开发运营、技术操作等多方面的问题, 阻碍了太阳能集热器的推广和应用。

随着土地资源利用率提高, 新住宅楼越建越高, 老式的整体太阳能热水系统已无法适应新的需求, 同时建筑节能标准也在不断提高, 太阳能热水系统在高层中的应用是当前建筑行业必须解决的一个技术难题。

4 太阳能热水系统与建筑一体化设计

太阳能与建筑一体化就是把太阳能的应用纳入总体设计, 把太阳能作为建筑的一部分加以考虑, 包括从策划定位、施工图设计到安装施工、验收评价的整个过程, 涉及建筑、结构、设备等各个专业, 使太阳能热水系统符合住宅工程的设计要求。因此, 应综合考虑住宅类型、平面布局、建筑外观、居民的经济能力、热水用量与使用工况、集热器型式与性能、系统配置、运行方式、安装方法以及维修等因素。

4.1 太阳能热水系统的形式。

根据实际调查, 拥有太阳能热水系统的住宅更具竞争力。开发商根据实际情况可选用以下几种形式的太阳能热水系统:4.1.1分户式太阳能热水系统。分户式系统各户独立运行, 互不干涉, 运行和管理职责非常明确。分户式系统的缺点是多层和高层住宅中, 每户都有两根管道, 每单元户数越多、竖向管线也就越多。4.1.2集中式太阳能热水系统。集中式太阳能热水系统的主要特点是以单元或楼栋为单位, 热水器、储热水箱、辅助加热等三个主要环节都是集中设置的, 相当于一个小型的集中热水系统。但是集中热水系统由于热水需要计量和收取水费, 管理上有一定的难度。在以往的工程实践中, 集中热水系统因为管理上的纠纷较多而使开发商不敢轻易采用。4.1.3半集中式太阳能热水系统。为回避集中式热水系统的热水计量和收取水费的难题, 同时又要解决分户式系统管线密集的问题, 近年来在工程实践中逐渐兴起一种半集中式太阳能热水系统。由于采用分户储热和辅助加热, 每户热水通过设于自家户内的储热换热设备间接换热和辅助加热而来, 从而回避了集中式热水系统的热水计量问题。各户居民只需分摊公共区域的太阳能热水系统的维护管理费用, 运行管理简单方便。同时, 集中集热又解决了分户式系统的管线过多的问题, 只需保证用于进入每户储热换热设备的换热管线和同层循环管线即可, 大大提高了系统的可行性, 相对分户式系统也降低了热水管线成本投入。

4.2 在高层建筑中的安放位置。

太阳能热水系统与建筑一体化设计, 既要考虑到保证太阳能热水器的工作效率, 又要与住宅的结构、使用功能以及美观相协调。由于楼层高, 住户密集, 高层住宅中的太阳能集热器不适合集中安装在楼顶, 常常安装在墙面和阳台。通常选择壁挂式太阳能, 集热器可以与窗或阳台的凹凸处理结合形成竖向的划分, 使整个建筑在垂直方向上形成强烈的韵律感。太阳能热水器的水箱放置于室内, 不破坏立面整体效果。而水路在设计房屋时就跟电路等线路一起设计。壁挂式太阳能集热器像空调一样挂在墙面或阳台上, 成为立面构成的重要因素。为了保证立面效果, 设计单位要与太阳能企业合作, 选用统一尺寸、统一样式的集热器, 统一规划, 合理布置, 使之与建筑物融为一体。日前, 沧州市已采取措施, 要求12层以下新建住宅必须安装太阳能, 同时鼓励高层也安装太阳能热水系统。在推广使用太阳能热水器时, 力争做到安装与建筑设计、施工、验收、使用“四同步”。在沧州的高层住宅小区中, 金鼎领域安装了壁挂式太阳能。具体来说, 就是将集热器倾斜一定角度“嵌在阳台、墙壁等有日照的地方, 水箱则可根据需要, 置于厨房、卫生间等处。从外表看, 集热器与楼房有机结合, 整齐美观。而由于水箱与出水点靠得很近, 在节水的同时, 又大大提高了热水利用率。

太阳能热水系统与建筑一体化安装, 是房地产产业及太阳能产业发展的必然趋势。太阳能与建筑一体化的市场还有很大的发展空间, 在设计、安装、使用等方面还有很多问题需要解决, 相信随着科技的不断发展, 未来的绿色太阳能建筑会更加经济、适用、完美。

参考文献

[1]建筑节能[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.

德国住宅广泛利用太阳能 篇3

德国在建筑节能上的大手笔是建造太阳能住宅。目前在德国, 不仅单体住宅, 即一家一片的小型楼房或别墅可以使用太阳能供暖和保证热水的供应, 而且集体住宅或多户型的公寓也可使用太阳能。最近, 慕尼黑市的一家城市居民住房公司已经开始用太阳能技术改造传统住房, 这意味着无力自建住房或无力购买住房的租房群体和低收入家庭, 也开始逐步享受免费的太阳能热水供应和暖气供应。慕尼黑市政府的做法是改造先从廉租房开始, 因廉租房住户是享受国家福利补贴的人群。对这部分人住房改造的投资, 实际上也是为国家减轻负担, 否则国家要拿出相当多的资金对他们的取暖和供热予以补贴。

建造太阳能住宅在技术上已经不成问题, 制约太阳能住宅建造的主要原因是制度或体制问题, 即谁来投资的问题。由于成本等原因, 开发商和住宅出租公司都没有太大的积极性投资太阳能住宅建造, 这是德国建造太阳能住宅计划中最大的难点。目前有积极性建造太阳能住宅的是那些理想的环境保护主义者, 他们属于经济收入较高的人群。

在巴伐利亚州兰茨胡特地区居住的洛伦茨一家就是这样的典型。这是一个三口之家, 三年多来一直住在一座新颖别致的两层太阳能小楼里。小楼的使用面积为170平方米, 四周是一个花园, 花园里有游泳池, 楼房的屋顶呈45度角, 上面覆盖着68平方米的太阳能接收板。接收板采集的热量用来加热一个高6米、11立方米容积的金属储水罐, 罐里被加热的水通过管道供应给厨房、洗澡间及隐藏在墙体内的暖气片。此外, 游泳池的水还可加热到30摄氏度, 储水罐的水可以加热到97摄氏度, 以不烧开为目的。经过技术处理, 储水罐可以分成两个区域, 上面的水温度较高, 可以供厨房用水, 下面的水温度较低, 可以设置为30摄氏度区或40摄氏度区, 供洗澡或暖气用水。储水罐有一个加压装置, 不必担心用水时压力不足而导致的水流速过慢。在楼内空间的设计上, 储水罐紧挨着楼梯, 它的位置正好在楼梯的拐角处, 而楼梯则位于楼房的一侧, 所以基本上不占有用的空间。洛伦茨说, 储水罐吸收的热能, 即使连续几个星期阴雨, 也能保证热水的供应。一般情况下, 德国连续几周阴天下雨的情景并不多见, 只要中间有一天是晴天或有阳光, 储水罐里的热能就能得到补充。

德国近几年的实践证明, 太阳能至少可以满足居民70%的供暖和对热水的需求。在寒冷的冬天, 最多加烧一点木柴, 就可满足全年的供暖需要。象洛伦茨一家居住的小楼, 每年的用柴量不超过1.5立方米。1.5立方米的木柴, 在德国花费不了多少钱, 但投资建设这样的小楼要比投资一座传统的小楼多出1.4万欧元。有付出就有收获, 洛伦茨一家的收获是再也不用去支付热水费和暖气费了。德国通常是靠烧油来实现供暖, 而烧油取暖住户要缴纳税率很高的燃油税。对洛伦茨一家来说, 更大的收获还在于, 每年的4月至10月, 他们在自家的游泳池里可以随心所欲地游泳, 而不用交1分钱的热水费。

住宅建筑太阳能利用探讨 篇4

在住宅上利用太阳能, 如果要既达到一些使用的要求, 也不影响房屋的外貌, 那就要与住宅的结构特点相结合, 使之融为一体从而达到双重的功效。此文就只对太阳能与房屋建设的一体化的方案进行研究, 总结出一些有效的方法, 可以在现实的工程建设当中起到作用, 从而给节约能源事业作出些贡献。一体的太阳能的热水器的住宅在建造与设计上应注意它的居住的房屋的特点。

1.1 不管是多层的还是高层的房屋, 其组成都是几种的户型构成, 无大的空间, 有较整齐的平面结构和立体的结构。

第二, 房间的许多功能受到限制, 对自然风与自然光的采集比较注重, 我们对此现在有以下的分析:第一、热量来源于太阳能能源科学集热器。当今的太阳能能源科学集热的技术, 不管是集热的效率上, 还是在商业的性能价格比上, 已经都有了广泛的推广和利用的环境。

1.2 在房屋一体, 安装的方式, 安全的性能, 使用的年龄, 及其和房屋的美观与协调的层次来说, 仍需做进一步的改进, 详细的情况有如下几点:

(1) 收集热能的设备是房屋的组成, 这二者应该于美学的效果的基础上有机的结合; (2) 其使用的年限不能低于房屋的年限, 最少应在特定的维修之下可以达到此条件; (3) 装水箱和收集热能设备不应一体, 实行强制的循环利用资源;尽量避免依赖房屋本身, 使其有广阔的应用范围; (4) 可让集热器替代一些常规的建筑材料材, 减少总体的造价。有以上条件的太阳能能源科学集热器方可在住宅与太阳能的一体上广泛应用。这些条件对于当今的太阳能的制造商来言应该不难, 现实生活中也已经有这样的产品了。

1.3 于房屋的适用的领域的疑题:

房屋和太阳能一体建设可广泛的适用于高层的住宅, 别墅以及多层的住宅。

1.4 高层住宅。

现代科技于建筑的领域其成就就是高层的住宅, 一体的太阳能热水器的设计能够相互发的结合。因管线与住宅密度的因素, 对高层的建筑其太阳能能源科学集热器在墙面与阳台上安装, 位于房顶科学集热器也只能给高层上面的几层供给热水。科学集热器也能连续的集中分布, 还能和窗户的不平处理相互结合构成了竖向划分, 给建筑物一种韵味感。把它的水箱搁在屋子里面, 保持立体的效果。还有就是近几年高层房屋, 经常在建筑物的顶端或者向外凹部位的拉梁使用其独特的形体也或者是符号对标志进行加强看起来不单一。太阳能能源科学集热器的材料使用是能吸收的涂层材料, 所以有很好的质感与光泽, 若和高层的顶端的水箱房间和电梯房间相互结合, 不仅可以装饰也可给上层居民生活提供热水。

2 太阳能热水器安放在房屋位置上需注意的事项

太阳能热水器为一体的房屋在外观设计上也有美学原则, 这是建筑师们把太阳能进行二次加工与设计, 也是完成“一体化”的重要环节。包括有安装部位的选择与构造方案设计, 不仅有工作的效率, 也要有美观和协调。我们为确保有充分的太阳照射时间, 把科学集热设备安放在屋顶, 向南的外面墙以及窗台。以下就是对于不一样安装部位的讨论。

2.1 屋顶

把热水器设备装在房屋顶, 因其较高的位置能够形成自然的压力, 由于其位置较高, 管道的选择灵活, 顶水式和落水式都可以。集热的设备也有很大的选择空间, 自己的循环, 强制的循环与直流都行。平房屋顶安装难度小简单, 在连接上也容易。平房顶不必在意太多的协调性, 因为好多盲区。在高层和其他的位置都能观察到平房顶, 所以只需整齐的排列集热器就好。有坡的房顶安装可按照坡度的不一样进行安装, 可选支架安放, 和直接安放在房顶, 但是得注意外观的协调。在安装的时候要注意到防水这个问题。还有注意水箱在吊顶内部或者是屋顶面上采用自动循环时, 科学集热器不能超过水箱的水位, 强制的循环就不需要这样的限制。

2.2 窗台和墙面

若减少管子的使用长度可以选择在窗台或者是墙体安装。这样的方式对于高层的建筑来说是不可缺少的方式。还有它一般是在立体的视觉的焦点上, 是构成立体的重要因子, 充分体现了设计一体化的思想。因为他和用水那端没充分的落差, 因此必须要采用顶水样式的管道在墙体和窗台安装时。水箱也要和集热器分离, 使坠落时伤到人的概率减小, 也减小了住宅立体的影响效果。

3 结语

把太阳能和住宅相结合, 这将是该产业和房产的必然的发展趋势。那么, 根据现在的太阳能产业的技术迅速发展与房地产的发展, 将太阳能融住宅为一体的市场发展的间和前景是很大的。这两个产业应该共创美好的明天打造经济实惠的绿色太阳能住宅。

摘要：当今世界能源危机严重, 节约能源的意义也就非常重大了。伴随着我国出台的能源节约的政策, 多种节约能源的方法都陆续的得到应用。若房屋的建筑在节能上不利用太阳能这一种清洁没有污染的无穷能源的话, 这将是一个巨大的损失。

关键词：住宅,太阳能,利用

参考文献

[1]何梓, 王长贵, 罗运俊.太阳能的利用的技术[J].北京:化学工业出版社, 2005.

太阳能在住宅中的利用论文 篇5

1. 太阳能热水系统与建筑结合形式

在建筑规划设计之初, 就将太阳能的利用方式纳入设计之中, 使之成为建筑的一个有机组成部分, 在具体的设计过程中, 可以将太阳能热水系统结合高层住宅建筑的以下构件加以设计。

1.1 与建筑外墙的结合

对于建筑来说, 外墙是与太阳光接触面积最大的部位, 如果可以利用外墙作为太阳能热水器的集热部件, 将可以极大的提高太阳能热水系统的工作效率。在实际的建筑设计中, 我们可以利用南向的窗间墙作为有效的太阳能集热部位, 将其与太阳能系统的集热器一体化设计, 既能保证墙体自身的保温隔热等物理性能, 又能在建筑立面上形成一定的韵律, 成为良好的美学元素。

此外, 在高层住宅的设计中, 为了达到整体外观的和谐统一, 可以在方案设计的过程中将集热器和空调的室外机放置位置统一考虑, 作为立面表现的一种构成要素, 将太阳能热水系统的集热装置结合空调机位的百叶统一设计, 并将贮水箱放置位置与空调外机一并处理, 从而达到太阳能热水系统与高层住宅建筑的一体化设计。

1.2 与建筑屋面的结合

建筑的屋面作为太阳能热水器的集热部位有其特有的优势, 如不影响建筑立面美观、日照充足、不受建筑朝向的影响、不易遮挡等, 可以充分的吸收太阳光的辐射, 而且集热器还可以替代保温隔热层的遮挡屋面。在实际的建筑设计中, 应注意设计与之配套的管道井, 以免出现集热器循环立管裸露在外墙面或公共楼梯间, 对建筑立面和人员通行产生不利影响。

1.3 与建筑阳台的结合

相比于高层建筑的屋面安装太阳能集热器, 在阳台上的集热设备则具有便于检修, 连接管道短, 分户安装分户使用, 将贮水箱位于阳台上, 集热器依附于阳台栏板之外, 成为活泼立面的构图元素。然而受到高层建筑日照遮挡及自身热效率转换较低等因素, 且对立面建筑形式影响较大, 在实际使用中反映问题较多。故在设计中, 需达到既能有效的使用太阳能, 又不影响阳台的正常使用和建筑的外观整洁的要求。

2. 太阳能热水系统的设计选型

2.1 分散集热-分散供热水系统

单体建筑中每户的集热器均分散设置在各户南阳台栏板处或卧室窗间墙处。储供热水箱则分散设置在各户南阳台上, 水箱容积80~150L/户, 采用立式落地安装。设计热水供水温度为50℃。辅助热源采用储供热水箱内置2k W/户的电辅助加热器。

该系统的优点如下: (1) 各住户的太阳能相互独立, 互不影响; (2) 每户一套系统, 水、电分户计量, 便于物业管理; (3) 便与建筑相结合。但也存在以下缺点: (1) 存在遮光问题, 尤其是低层用户; (2) 太阳能采光面积小, 产水量不足。

2.2 集中集热-分散供热水系统

单体建筑中每个单元的集热器均集中设置在平屋面上, 集热面积大户型2.4m2/户, 小户型2m2/户。储供热水箱则分散放置在各户北阳台 (大户型) 或厨房 (小户型) , 水箱容积大户型120L/户, 小户型100L/户, 大户型采用立式落地安装, 小户型采用卧式挂墙半嵌入吊顶内安装。设计热水供水温度50℃。辅助热源采用储供热水箱内设置2k W/户的电辅助加热器。集热系统循环泵、膨胀罐、控制柜等设备一并放置在平屋面上, 集热系统循环立管 (3根) 分别由屋面向下沿各户北阳台敷设, 或沿外墙、楼梯间敷设 (接厨房储供热水箱) , 就近与每户储供热水箱连接。

该系统的优点如下: (1) 使用自家水箱的热水和辅助能源, 方便计量; (2) 不受楼层高低限制, 并可以实现太阳能热能资源共享; (3) 可根据建筑结构灵活布局, 可以实现与建筑相协调; (4) 只有一个系统, 运行可靠, 维护方便。存在的缺点: (1) 为方便使用和安全可靠, 应采用承压型储热水箱, 并带有电加热功能; (2) 水箱成本高, 从而造成系统成本较高。

2.3 集中集热-集中供热水系统

单体建筑中每个单元的集热器和储供热水箱均集中设置在平屋面上, 集热面积平均3.4m2/户, 集中储供热水箱容积按平均200L/户。设计热水供水温度为50℃。辅助热源采用燃气 (大多数) 或1.5k W/户电加热器, 由用户自选并在各户内设置。集热、供热循环泵设置在储供热水箱两侧, 控制柜设置在屋顶电梯机房设备间内, 供热系统供回水立管 (2根) 及由一层引入至屋面储供热水箱的1根自来水供水立管, 均设置在各层公共走道水表管道井内。各层至每户的太阳能热水供水管, 分别从供水立管上接出, 并经热水表计量后, 供给用户使用。同时可在各楼1层每个单元电梯门的墙上专门设计安装了一个显示温度的电子屏幕, 非常直观地即时显示太阳能热水系统的供水温度, 让用户使用时心中有数, 并据此判断是否开启自家的辅助加热器。

该系统的优点如下: (1) 系统设计简单, 便于物业管理和维护, 且造价较低; (2) 采用集中集热、集中储水、分户计量 (热水) 的直接供热水系统, 便于维护和管理; (3) 不受楼层高低限制, 并可以实现太阳能热能资源共享。存在的缺点: (1) 水质容易受污染; (2) 楼顶水箱体积大, 结构负载大。 (3) 随着住宅楼层的增加, 以及住户和使用人数的相应增加, 所需集热器面积会越来越大, 将会出现无法满足系统设计对集热器面积的设置要求的情况。

3. 高层住宅太阳能热水系统设计的一些建议

目前, 太阳能利用的发展水平和技术, 在理论上都是可行的, 在低层、多层建筑中已经过实践检验, 技术上比较成熟, 而在高层建筑中, 太阳能利用装置在供水、计量、安全防护等方面, 因为效率偏低, 成本较高, 受到经济性制约, 还需要更好的改进和完善。在实际的设计中, 可采用以下措施:

(1) 首先要了解太阳能热水系统装置的组成及各部分的要求, 研究太阳能集热器装置在建筑上可能的位置, 使其有机统一, 融为一体。向阳的屋顶、坡屋面、墙面、阳台、雨棚、遮阳板, 甚至是设置空调的百叶位置等, 都是比较理想的位置, 将太阳能热水系统的集热装置与其有机集合;同时, 太阳能生产企业则需要根据建筑师的要求努力将太阳能热水系统装置构件化, 模块化, 使其成为建筑设计中的“建筑语言”。在建筑规划设计之初就将太阳能热水系统的构件作为建筑本身不可或缺的设计元素加以考虑, 巧妙的将其融入建筑之中, 成为不可分割的一部分, 而非简单的附加构件。

(2) 对于12层 (或视工程具体情况而定) 以上的高层住宅, 可以采用集中供热水系统和集中-分散供热水系统这两种类型中的任一种, 再加上分散供热水系统的复合系统来解决集热器面积无法满足设置要求的情况。如一幢20层的高层住宅, 可在12层以上采用分散供热水系统, 在12层以下采用集中供热水系统;或者, 在12层以上采用集中供热水系统 (或集中-分散供热水系统) , 在12层以下采用分散供热水系统;还可以根据建筑立面布置的凸凹特点以及朝向的不同, 对凸出南面南阳台的住户采用分散供热水系统, 而对凹入南面南阳台或其他朝向阳台的住户采用集中供热水系统。

(3) 对于分散供热水系统, 在高层住宅的最下面几层, 可能会有临近建筑的遮挡、太阳光线照射不足等不利因素, 但也可以采取相应的措施予以解决, 如增加集热器的面积、增加真空管的根数、加设反射板提高集热效率等。

摘要：本文介绍了太阳能热水系统与建筑结合的各种形式, 分析了太阳能热水系统三种形式:集中集热-集中供热水系统、集中集热-分散供热水系统和分散集热-分散供热水系统的优缺点, 提出了高层建筑太阳能热水系统设计中的一些建议。

关键词：太阳能,热水系统,高层住宅

参考文献

[1]张程, 黄惟, 郑新风.太阳能热水系统与高层住宅建筑一体化设计实例解析.华中建筑, 2010 (4) :75～78.

[2]万水.高层住宅太阳能热水系统类型选用探讨.给水排水, 2009 (12) :65～69.

[3]钱斌.太阳能热水系统在建筑工程中的应用与探讨.建筑节能, 2010 (1) :57～59.

太阳能热水器在住宅建筑中的应用 篇6

1 太阳能热水器与其它热水器的优缺点比较

1.1 优点

1.1.1 节能

燃气热水器消耗的是各类燃气, 如人工煤气、液化气、天然气、沼气 (仅适合农村) 等;电热水器消耗的是电能, 而大部分电能消耗的都是煤炭。除沼气外的上述燃气和煤炭都属于不可再生能源范畴。随着人类社会的发展, 对能源的需求越来越大, 这些不可再生能源总有一天会消耗殆尽, 人类很快就将面临常规能源枯竭的危机局面。

太阳能是一种可再生能源, 在一定程度上可以说是取之不尽、用之不竭的, 是替代常规能源的最好选择。数据表明, 每平方米太阳能热水器, 每年可以节约标煤120KG。太阳能热水器是利用太阳能来加热的, 不消耗任何常规能源。

1.1.2 环保

燃气热水器和电热水器都要消耗煤气、天然气、煤炭等矿物质能源, 这些矿物质能源在燃烧的过程中, 除了产生C02和水外, 还生成其他有害气体:如C0、S0、N0等。这些有害气体严重污染大气质量, 形成酸雨, 直接影响人类的身体健康。C02等温室气体造成的地球温室效应, 引起全球气候不断变暖, 越来越威胁到地球这一人类赖以生存的家园。

太阳能热水器利用太阳能的辐射作为热源, 使用过程中不排出任何废渣、废气, 也无噪音, 对人类环境和生活不产生任何污染和破坏, 是一种绿色、环保的热水器。

1.1.3 安全

燃气热水器有燃气和废气中毒的潜在安全隐患, 电热水器有漏电触电的潜在安全隐患, 而太阳能热水器在使用过程中没有任何安全隐患。

1.1.4 方便

燃气热水器采用水压和水温联动控制系统, 如遇水压不稳定时会出现水温不稳定现象, 水压过低时甚至无法正常使用。电热水器在使用前需要提前加热, 水容量较小, 水胆中热水用完需要再次加热, 不能连续使用。电热水器的水胆利用自来水压力输出热水, 冷水补充不易控制, 使用时由于冷水的不断补充, 水温逐渐下降, 造成洗浴不舒适。

太阳能热水器水箱容量较大, 水压稳定, 连续供水能力强, 洗浴过程水温恒定, 洗浴舒适。其冷水补充也很方便。

1.1.5 运行成本低

燃气热水器和电热水器在运行时分别消耗燃气和电力, 都有一定的能源费用支出。而太阳能热水器在运行时不需要能源费用支出。

1.1.6 其他

太阳能热水器设置在屋面或阳台栏板上, 可以对建筑物起到一定的遮阳作用;遇到供水系统突然停水时, 太阳能热水器的水箱可以作为备用水箱储水使用。

1.2 缺点

1.2.1 受季节和天气的影响较大

太阳能热水器制热需要充足的阳光, 在阴雨天基本不制热。在夏季日照充足时所产生的热水用不完, 在冬季环境温度低、日照时间短时, 所产生的热水明显不足。

1.2.2 一次性投入成本略高

购买和安装太阳能热水器, 比燃气热水器和电热水器的一次性投入成本略高。

1.2.3 安装部位和安装范围受限制, 对建筑物外观有一定影响

燃气热水器和电热水器都是安装在室内, 对建筑物外观没有任何影响, 安装范围不受限制, 每家每户都可以安装, 太阳能热水器由于需要充足的阳光, 只能安装在室外受阳面 (建筑物屋面或南立面, 不能保证每家每户都能使用太阳能热水器。

1.2.4 室外设备和管理发生冻裂故障

由于太阳能热水器只能安装在室外, 在严寒地区和寒冷地区的冬季, 当环境温度突然急剧降低时, 一些没有排空太阳能热水器的采暖真空管和室外管道会发生冻裂, 造成使用故障。

2 太阳能热水器推广使用中的几点建议

针对上述太阳能热水器的缺点, 在今后太阳能热水器的宣传和推广使用中, 要注意以下几个方面:

2.1 从全寿命使用来看, 太阳能热水器比其它热水器经济。

虽然初次购买太阳能热水器比燃气热水器或电热水器大概多几百元到一千元不等, 但在以后十五年左右的使用期内, 太阳能热水器每年要节省电费或燃气费三百元左右, 这样十五年全寿命花费算下来太阳能热水器还是比其它热水器经济的。

2.2 采取一定技术措施, 可以保证太阳能热水器在冬季正常使用。

经过多年的推广使用, 现在市场上已经出现了不少的电加热辅助型太阳能热水器, 在冬季气温低、日照时间短的情况下, 可以采用电辅助加热, 保证冬季也能使用到热水。另外一种做法是, 将太阳能热水器放置在由多层透明薄膜或透明薄板 (玻璃、阳光板等) 组成的全封闭温室之中, 通过温室作用, 使得太阳能集热设备周围的环境温度大幅度提高, 即使在严冬, 只要有太阳就能制出热水。有关学者实验研究表明, 这种措施可使热效率高达85%-95%, 比目前热效率最高的太阳能真空管还高30%左右。

2.3 改变传统的太阳能热水器安装部位及范围。

目前大多数太阳能热水器的集热设备都是安装在建筑的屋面, 对于多层建筑, 屋面面积还能保证全楼所有住户安装太阳能热水器, 对于小高层或高层住宅, 屋面有限的面积就不能保证了。这就要求改变和创新传统的太阳能热水器安装部位及范围, 将太阳能热水器的集热板装设在各层的阳台栏板或墙面上, 既增加采热面积满足所有住户的使用要求, 也减少了高层住宅中低层部分管道太长使用前要放冷水的缺点。

2.4 做好太阳能热水器冬季防裂保护措施。

新建住宅建筑应将太阳能竖向管道统一布置在室内管道井内, 并做好室外水平管道的保温措施。冬季室外管道发生的"爆裂"现象多是发生在铝塑管和铜连接配件的结合处, 这说明了两者热膨胀系数的差异性太大。针对这种情况, 建议采用抗冻性能良好的PPR管, 采用热溶法连接, 避免使用不同材质的配件连接管线。或尽量采用整根管道, 减少接头。

3 太阳能热水器在住宅建筑中的发展方向

3.1 加强行业技术创新, 提高太阳光热转化效率, 满足冬季对生活热水的需求。

太阳能热水器在夏天产生的热水对一个三口之家来说是用不完的, 相反, 水箱中的水长时间处于烧开状态反而影响水质。春、秋季节有充足的目照时也基本可以满足生活需要。

3.2 多方配合, 互相协调, 提高太阳能与建筑一体化设计水平。

新建住宅建筑设计之初, 就应对太阳能热水器进行通盘设计, 从集热器面积、安装位置、管材选用、管道预留 (穿透屋面、墙面对防水层、保温层的影响) , 到太阳能热水器与建筑物屋面、立面的协调统一及安全、耐久性能等各个方面进行统一考虑, 避免造成顾此失彼的缺陷。做到太阳能热水器与建筑物的立面整齐美观、协调亭序、布局合理、性能匹配, 并且确保结构安全、维修方便、使用可靠, 给人们群众的生活带来真正的方便和实惠。

摘要：文章将太阳能热水器和燃气热水器、电热水器的优缺点进行了对比分析, 并针对其缺点专提出了一些建议, 指出了未来太阳能热水器在住宅建筑中的发展方向。

关键词：太阳能,热水器,优缺点,建议,发展方向

参考文献

[1]李涛.“阳翼九天”紧凑式壁挂太阳能热水器实现太阳能行业新突破[N].大众科技报.2007.

[2]罗运俊, 何梓年, 王长贵编著.太阳能利用技术, 北京:化学工业出版社, 2005.

[3]中国建筑科学研究院建筑设计研究所等, 民用建筑采暖通风设计技术措施, 中国建筑工业出版社, 1983.

[4]王长贵, 郑瑞澄, 新能源在建筑中的应用, 北京, 中国电力出版社2003.

太阳能在住宅中的利用论文 篇7

1太阳能利用的特点

太阳能资源取之不尽、用之不竭,能维持数十亿年以上,在经济不发达地区和能源匮乏地区更能显现出它的优越性。太阳能不像薪柴、煤炭、石油等燃料,在开采(收集)、储存、利用(燃烧)过程中会给环境带来污染,它是最清洁和最安全的能源。太阳能受天气变化的影响较大,在北回归线附近,夏季晴天中午太阳辐射强度最大,约为1.1kW/m2～1.2kW m2,冬季大约只有其一半,阴天只有其1/5左右。这一特点给人们收集带来困难,难以持续利用,无法直接贮存,因此要经济有效地利用太阳能,应该根据其特性,采取科学的方法和必要的技术设施来达到目的。

广西除了西部一些地区属于太阳能资源贫乏区以外,大部分地区属于太阳能资源可利用区,年太阳总辐射量为4200MJ/m2·a～5400MJ/m2·a,相当于140kg～170kg标准煤燃烧所发出的热量。月平均气温≥10℃、日照时数≥6h的天数为125d～200d。全年日照时数为1400h～2200h。虽然太阳能资源条件较差,但仍有一定的利用价值。在农宅设计中,可以根据太阳能资源和经济技术条件,因地制宜地考虑太阳能利用问题。

2太阳能热水器的使用要点

2.1太阳能热水器集热面积的确定

太阳能热水器集热面积(采光面积)是根据热水负荷,即水量和水温、太阳能集热器自身热效率、系统热效率以及使用时的气象(如日照温度、环境温度、环境风速)来确定的。经测算,每平方米的集热面积,其辐射时间在9:00～15:00,水温设定在40℃～60℃时,春秋季节可获得日产水量60L～80L,夏季可获得日产水量100L～150L,冬季可获得日产水量20L～30L,年平均日产水量在70L左右。若设计的太阳能热水器的使用时间是以春、夏、秋这三个季节为主,该系统的产水量较之冬季的产水量大得多。如农村沐浴标准按每人40L计算,一般选择人均6～8支管,真空管长度180cm以上,这样才能保证有充足的用水量。一般按照每100L水配置太阳能集热面积为1.5m2～2m2。

2.2太阳能热水器使用水量的确定

太阳能热水器通常主要是为满足人们淋浴用水需要。淋浴用水的水温与一般太阳能热水的水温相近,其用水量可参照国家颁布的《室内给排水、热力供应设计规范》的标准来确定。其中淋浴水温在40℃,每人每次的用水量是35L～40L。当然,用水量实际上存在年龄、性别的差异,这就需要按照使用者对水量的要求或根据人员构成比例情况来最终确定总的用水量。一般住宅家庭安装太阳能集热器的日产水量可设定为100L。

2.3太阳能热水器储水箱容积的确定

太阳能热水器储水箱的容积一般与总用水量有关。事实上,总用水量加上储水箱内安装的配件体积、热膨胀预留溢水位置就是储水箱的实际容积。但是,同样的储水箱容积,使用水温较高可增大集热面积;反之,集热面积不变,可适当缩小储水箱容积。

2.4太阳能集热器的安装倾角

对于固定式太阳能集热器,要想获得最大的太阳能量,就必须使太阳能集热器的采光面在正午时分垂直于太阳光线。据此,通常规定当地春分、秋分正午12:00时垂直于太阳能集热器法面的太阳能集热器倾角就是设计的倾角,此时的倾角正与当地纬度相同。因此,设计太阳能集热器倾角就应按当地纬度角设置。对于放置在楼顶的太阳能系统,太阳能集热器的摆放可以根据楼面的形状来确定其布局形式。如果屋顶是坡屋面,则可以将太阳能集热器平铺在坡屋面上;如果是平屋面,则可以将太阳能集热器倾斜或平铺在屋面上;如果屋面情况复杂,则可以在屋面架起廊架,将太阳能集热器平铺在廊架上。

2.5建筑物屋面荷载

太阳能热水器绝大部分是安装在建筑物上,建筑物的承载能力是设计安装所必须掌握的数据。凡建筑物屋面荷载在150kg/m2以上,均能安装太阳能热水器,对建筑物的使用寿命没有影响。

一般来说,各种建筑物在设计时已经考虑了屋面荷载,并按标准规范进行设计。如果缺少资料,又不确定屋面荷载是否能承受装置重量,就要采用一些措施,譬如设置支梁,但支点必须设在承重墙体上。

2.6太阳能集热器的风荷载

太阳能集热器的正面朝向为正南方,如果该地区全年的风向为北风,太阳能集热器及其布列将负担很大的风压,这就构成被损毁的危险。因此,在设计中对风向、风压的考虑是不能忽视的重要环节。太阳能集热器或太阳能集热器布列的面积计算以北立面的面积为准,计算出总体风荷载后确定相应的防风措施。

2.7辅助加热的种类和功率确定

对于太阳能水箱放置在住户家里的太阳能系统,辅助加热选用电最为方便,如果有天然气,也可以选择天然气作为辅助热源。就国内而言,市场上带有电加热的贮水箱很普遍,但带有燃气加热的贮水箱较少,因此建议选择带有电加热的贮水箱。

辅助加热功率的选取应根据水箱大小和用户可以提供的电负荷容量选取。可选择的具体大小为1.5kW、2kW、3.8kW、4.5kW等。

3太阳能热水系统在农村住宅使用的特点

3.1分户太阳能热水供应系统类型

各类型分户太阳能热水供应系统的流程、特点和适用条件详见表1。

3.2太阳能热水系统的经济分析

对分别采用太阳能、燃油、燃气、电等不同能源结构的热水设备系统进行经济性对比。以一住户使用100kg生活热水作为标准,每天将100L(即100kg)水从15℃升高到45℃所需能耗作为基本条件进行比较计算,由于太阳能每年约有90d阴雨天完全用其他能源辅助,辅助能源按采用电加热考虑计入。按15年全寿命周期计算。

各种能源系统每天将100L的水由15℃升温到45℃,总共耗费的能量为1.25×105kJ。

计算如下:

式中,Q——该热水系统运行需要的能量(kJ);

Cp——水的定压热容,Cp=4.187(k J/kg·℃);

△T——水的温升(即热水温度与基础水温之差);

m——水的质量(kg)。

在相同的外部环境下,加热100L水,升温30℃,用不同的能源所对应的运行费用不同。(见表2)

从表中可以看出,采用太阳能制备农宅生活热水方案虽然设备回收期比液化气热水器要多1.5年,但从液化石油气价格会逐年提高、矿石能源不可再生以及太阳能产业发展趋势会使产品价格优惠的因素考虑,回收期还会再短。因此采用太阳能制备热水仍然是可持续性发展、节约资源的长期措施。

4结语

对太阳能热水系统在广西农村住宅中的使用,笔者提出以下的建议:

(1)可以采取政府补贴、企业让利、农户自购的方式,农户只需花很少一部分钱就能用上太阳能,获得实惠。为保证阴雨天气有热水使用,最好选择有光电互补的配套电加热辅助、微电脑控制仪的全玻璃真空管太阳能热水器。

(2)将大力推广使用太阳能纳入新农村建设总体规划,先行试点,然后推开;同时出台具体政策,设定每个农户购买使用太阳能热水器等的补贴数额,或者把太阳能热水器等纳入家电下乡的品种,统一运作。政府部门要严格把好产品质量关,产品要有售后服务保障和完整的服务条款及合法手续,还要有产品认证、产品保修、产品检测报告、企业执行标准,避免伪劣产品向农村地区流入。

(3)在村镇推广太阳能热水器的同时,房屋建设规划应该考虑太阳能集热器与建筑一体化设计的问题,对新建住宅力求使太阳能热水器与建筑一体化。农村建房时或房屋装修前,要事先设计好太阳能热水器安装位置、输水管道预留穿线孔、管道布局及管道保温等环节。安装位置最好选择在洗手间的对应屋顶,这样既可减少上下水道造价,又能缩短出热水的时间。

(注:柴油1L=0.86kg)

摘要：从广西农村住宅和能源使用实际出发,介绍太阳能热水系统在农村住宅分户应用的流程、特点和经济性,并提出太阳能热水系统在农村推广应用的建议。

关键词：太阳能热水系统,广西,农村住宅

参考文献

[1]北京土木建筑学会,北京科智成市政设计咨询有限公司.新农村建设太阳能利用[M].北京:中国电力出版社,2008.

[2]陈衍庆.新农村新能源利用[M].北京:中国社会科学出版社,2008.

[3]马虎臣,郭荣玲,张明丽.新农村住宅设计与施工[M].北京:金盾出版社,2006.