太陽能住宅供熱綜合系統設計手冊

⑴ 太陽能集中供熱系統工程設計需要哪些方面的知識

首先你要會供熱設計吧，再就是熱水工程設計，再就是太陽能熱水要熟悉。

⑵ 《太陽能熱水系統建築一體化設計與應用》

太陽能熱水系統在建築中應用方式與一體化設計

2007中國太陽能十佳評選活動全面啟動

太陽能作為一種新能源，是一種清潔無污染的可再生能源。太陽能熱水系統是以吸收太陽輻射能為熱源，將太陽能轉為熱能以達到加熱水的目的的整套裝置，包括太陽能集熱裝置、儲熱裝置、循環管路裝置等。由於太陽能熱水系統在全年運行中受天氣的影響很大，其獨立應用存在間歇性、不穩定性和地區差異性，在太陽能應用中除利用集熱器將太陽能轉換成熱能外，應採取熱水保障系統（輔助加熱系統）和儲熱措施來確保太陽能熱水系統全天候穩定供應熱水。

太陽能熱水系統在建築中應用方式分析

太陽能供熱水系統按其集熱、儲熱和輔助加熱方式分為三種：1.單機太陽熱水器，即分戶集熱、儲熱、輔助加熱；2.集中式中央太陽能供熱水系統，即集中集熱儲熱、集中輔助加熱或分戶輔助加熱；3.半集中方式，即集中集熱、分戶儲熱和輔助加熱。

1.單機入戶系統

家用太陽熱水器的特點是用戶單獨安裝、獨立使用，太陽能熱水系統相對簡單，且互不幹擾。由於不存在計費問題，物業管理方便，但用戶輔助加熱部分耗能大，綜合造價與同檔次的中央熱水系統相比相對較高；因無可靠的回水系統，供水管路存水變涼造成熱能浪費，熱水資源無法共享使系統資源不能充分利用；系統管道較多，與建築配合難度較大。該系統適用於統一安裝的多層建築。
單機入戶的供水系統中有兩種形式，一種是集熱器與水箱一體，白天水在集熱器中加熱後存儲在水箱中，用水時採用落水法或頂水法取水；另一種為分體式系統，換熱介質通過循環泵在集熱器和水箱內換熱盤管中循環，將太陽熱能傳遞到水箱中，用水時靠自來水水壓將熱水頂出。該種形式水箱與集熱器分離，容易與建築配合以實現與建築的一體化。
2.集中集熱儲熱系統
集中式中央太陽能供熱水系統的特點是集成化程度高，集中儲熱方式利於降低造價並減少熱損失，輔助加熱系統集中利於補熱；熱水系統供應管路簡單，合理的干管循環回水保證供水品質，實現各用水終端即開即熱；對於住宅小區，集中式系統相對分戶系統有初期投資少、集成化程度高的優勢，模塊化的集熱器與建築結合也比較美觀。但該類系統集中運行一旦出現故障，用戶熱水將不能得到保證，且用戶使用前需放出較多冷水。該系統在用水時間上可能受系統運行方式影響，當24小時供熱水運行費用太高時，改用定時供熱水將使用戶用熱水受到限制。
為解決以上問題，可在上述系統中將集中輔助加熱方式改成分戶加熱方式。該方式運行成本低，能實現太陽能熱水的免費供應，但同時也會出現個別用戶大量使用熱水造成其他用戶的熱水量減少的現象，需採用經濟手段解決用水平衡。

該方式在用水時間上不受限制，能實現24小時供熱水，而且集熱系統出現故障也不會對用戶使用造成影響。

3.半集中式系統

該類系統類似於中央空調系統。集熱器集中集熱，循環泵將熱水輸送到每個用戶的承壓水箱中，通過換熱盤管對水箱中的水加熱。當需要用水時，若水箱中的水溫沒有達到設定溫度時啟用輔助加熱；各戶單獨使用，熱水資源分配均勻，且白天部分用戶用掉箱中熱水後，水箱中的冷水還可以得到一定的熱能；集熱部分可承壓運行，系統閉式循環可避免因水質引起管路和集熱器結垢，運行控制方式簡單。該系統的最大特點是將熱水儲存於每戶中，這樣可以減少水箱佔用屋面或地下室面積，整個系統的管路在建築中也不影響建築美觀。此系統目前並無應用實例，屬創新概念。

太陽能熱水系統與建築一體化設計

太陽能集熱器的優越性早為人們所認同，並有多年的使用經驗。但在住宅建築中往往將其作為一種設備支架或掛附在建築物的牆面、屋面上，其特立獨行的模樣影響了建築的觀瞻，以至於許多地區從整頓市容的角度出發要求拆除群眾自發安裝的太陽能集熱裝置。怎樣解決好上述問題，既有效利用太陽能又美化建築環境，這已成為廣大業內人士十分關注的問題。

太陽能與建築一體化是太陽能利用健康發展的必由之路。國家發改委、建設部對此十分關注、支持，相繼在全國范圍內建立了一批太陽能與建築一體化試點工程項目，對這一事業的發展起到了積極推動的作用。
要做好太陽能熱水系統與建築的一體化設計，應從太陽能集熱器的選擇和安裝方式兩方面著手，以下分別加以闡述。
1.太陽能集熱器選擇
集熱器產品主要有平板式、全玻璃真空管式、熱管式、U型管式幾種，應根據當地氣候特點以及安裝要求來選擇適當的集熱器。
(1)平板式集熱器
平板式集熱器具有整體性好、壽命長、故障少、安全隱患低、成本造價低等優點，其熱性能也很穩定；採用緊湊式或無間隙安裝，在生產熱水的同時還具有保溫、隔熱、遮光、防水的傳統屋面功能，這就為取代部分或全部屋面構件提供了基礎；集熱器形狀結構可靈活設計，尺寸可與建築材料的模數和建築結構達到較好的相容性。此外，平板式集熱器對安裝方向角度有較高的要求。

平板式集熱器由於蓋板內為非真空，保溫性能差，故環境溫度較低時集熱性能較差。對於廣東、福建、海南、廣西、雲南等冬天不結冰的南方地區用戶，選取用平板式太陽能集熱器是非常合適的。

(2)全玻璃真空管式集熱器

全玻璃真空管式集熱器效率高，四季均可提供生活熱水，對於長江、黃河流域地區的用戶比較適宜。真空管對安裝角度無特殊要求，水平安裝時可實現按季節跟蹤陽光，豎向安裝可實現一天內跟蹤陽光，但與平板式集熱器相比存在一定的安全隱患，有可能發生爆管的現象，且系統不能承壓運行。

(3)熱管式集熱器

熱管式集熱器能抗-40°C低溫，而平板式、真空管式都無法抵抗如此低溫，故東北三省、內蒙古、新疆、西藏地區的用戶必須選用熱管型太陽能集熱器，但熱管式的造價高昂。
(4)U型管式集熱器
對於工業用途的熱水，一般要求70~900℃的較高溫度，並且要求承壓，因此選用U型管式是比較劃算的，它可承壓、產水溫度高且無安全隱患，系統穩定性好，價格也比熱管式低。

2.太陽能集熱器安裝設計

城市建築多屬多層以上建築，其中多層建築屋頂集熱面積一般能滿足太陽熱水系統需求，故安裝形式以屋頂安裝為主。高層建築由於建築面積大，相對屋頂面積過小故不能滿足集熱需求，可利用東、南、西三個建築立面的陽台、窗間牆等部位解決集熱面積不足的問題。

(1)坡屋面安裝方式

坡屋面多採用集熱器與屋面結合，平鋪在屋面上的集熱器能很好地與屋面一體化。

(2)平屋面安裝方式

在平屋面建築中，屋面安裝是一種風險較小、較安全的方式，故一般盡可能將集熱器安裝在屋面上。在安裝中，如果直接將集熱器布置在屋面上，將占據住戶活動的空間並影響屋面的使用。而將集熱器安裝在屋面上的架空鋼架上，則不影響原樓面的利用（綠化、曬被褥、休閑等），甚至可以起到美化和遮陽的作用。架空安裝在一定程度上能增加集熱面積，其遮陽效果還能降低頂層房間的空調能耗，但必須考慮安全性能以及維修的方便。

(3)立面安裝方式

在高層建築中，有時即使屋面全部利用了還不能解決集熱面積不足的問題，這時可採用立面安裝形式。立面安裝應盡量使集熱器多接收太陽光，避免遮擋，且安全問題應特別重視。

全玻璃真空管集熱器在立面安裝使用時，由於存在爆管問題，一般以內插U管式集熱器或熱管集熱器代替，採用承壓運行方式。平板式集熱器由於對安裝位置角度要求較嚴，在立面安裝使用時應盡量與牆面成一定角度。目前立面利用太陽能多採用分體式單機系統，每戶單獨安裝，水箱置於陽台或衛生間內。

在與建築一體化方面，可將集熱器與建築遮陽結合，在集熱的同時起到遮陽與擋雨的作用；可在立面垂直安裝，利用陽台欄桿或者窗間牆等作為集熱器布置空間或直接將集熱器作為陽台護欄。此外集熱器還可以安裝在南立面空調機外側，這樣可起到遮擋空調機的目的。

隨著多種太陽能產品的成熟，能滿足不同安裝形式的產品日益增多，太陽熱水系統與建築一體化將能很好得到實現。在設計過程中，首先應由建築師根據需求確定太陽集熱面積，在建築設計中根據不同形式集熱器特點，預先留有集熱器

安裝位置並安排預埋件，同時預留相應的孔洞方便管路的安排。其他的專業如給水專業根據使用要求確定系統運行方式，進行管路的布置和水力計算，再由太陽能設備廠家完成安裝施工。

⑶ .太陽能住宅 設計方案

目前對太陽能已有一定的研究，但對太陽能熱水器一體化住宅的外觀設計常走向兩個極端，一種是設計時忽視太陽能熱水器的設備，在立面造型完成後將需要的設備簡單安裝上；另一種則是只相輔相成。失去建築立面整體的平衡感。太陽能熱水裝置本身有別於建築，但其作必須通過建築的整體才能充分顯示。下面就太陽能熱水器與住宅建築設計的有機結合進行討論。
1 設計原則
太陽能熱水器一體化住宅的造型設計應當充分考慮到其居住建築的特點。首先，無論是高層住宅還是多層住宅，都是由套型組成，沒有大空間，平、立面結構和造型一般比較規整；其次，房間的功能性限制大，非常強調自然採光和自然風；第三，住宅受造價限制較大，外牆也應當盡量平直。由於住宅的這些特點，在造型處理上可以有大的體量變化，但一般很難打破層、套等單元性因素的限制。實際中常常利用相同元素的重復、增減來達到藝術效果。從這一點來看，住宅的造型設計較之公共建築更有難度。但從另一角度來看，住宅內部嚴謹的結構性和功能的主導地位非常符合技術美學所強調的邏輯性及目的性。太陽能熱水器一體化的設計在住宅中表現技術美學是可行的，當然高層住宅、多層住宅有自己的特點，應當區別對待。
（1）高層住宅
高層住宅本身就標志著現代科學技術在建築工程領域的成就，太陽能熱水器一體化的設計可與之相輔相成。由於管線和住戶密度的原因，高層建築中的太陽能集熱器常常安裝在牆面和陽台，頂部的集熱器只能為上部幾層提供熱水。所以首先討論豎用。直面上集熱器與建築的協調。
首先，可以利用較大面積的集熱器加強垂直構思。我國的高層住宅，特別是塔式住宅，平面會有一些變化，但其體形特徵多為高聳挺拔。進一步加強垂直構思，可以使其更富於現代風格。集熱器可以集中連續布置，也可以與窗或陽台的凹凸處理結合形成豎向的劃分，使整個建築在垂直方向上形成強烈的韻律感。太陽能熱水器的水箱應當盡量放置於室內，以免破壞立面整體效果，常常選用強制循環式或直流式集熱器，並採用頂水式的管路。
集熱器的利用還可以體現在住宅部件和材料的處理上。近年高層住宅，常在頂部或外凹部拉梁採用特有的體形或符號來加強標志性，以避免單調的感覺。太陽能集熱器由於採用了吸收性塗層而具備特殊的色澤和質感，其表面非常光亮，如果將其與高層頂部的電梯間或水箱間結合，既可以起到裝飾的作用，也能為上部幾層的住戶提供生活熱水。在一些熱帶或亞熱帶地區的住宅中，常採用大面積的玻璃窗，但又必須配備遮陽構件，利用出挑的集熱板充當遮陽體。由它形成的陰影增加了造型的虛實對比和空間的層次。
（2）多層住宅
多層住宅太陽能熱水器一體化設計首先可以從形式和體量出發，由於集熱器需要南向的坡屋面或牆作為安裝的依託，爭取盡量多的實體面積和可利用空間就成為一體化住宅形體設計的指導思想。通常可以使用退階和半接地式的設計。通過立體構成的切割手法，使整個體量的橫斷面類似於台階或三角形。
太陽能熱水器一體化設計還可以藉助局部的構件來表達技術特徵和現代風格，因為受功能的影響，多層住宅體型的變化常會受到局限，此時局部的處理和構件的形式將起到重要的作用。
2 構造方案與系統選擇
太陽能熱水器一體化住宅外觀設計的美學原則和手法以及構造方案與系統選擇，是建築師對太陽能熱水系統所做的二次產品設計和加工，是實現「 一體化」的關鍵步驟。內容包括安裝部位選擇和構造方案設計，既要考慮到保證太陽能熱水器的工作效率，又要與住宅的結構、使用功能以及美觀相協調。為了保證足夠的日照時數，集熱器可能的安裝位置包括屋頂和南向的外牆和陽台。下面就不同的安裝部位進行討論。
（1）屋頂部位
當太陽能熱水器安裝在屋頂時，由於其位置較高，可以形成自然壓頭，管路選擇比較靈活，既可以選擇頂水式，也可以選擇落水式。相應集熱器類型也有較大的自由度，自然循環式、強制循環式和直流式均可。但住宅屋頂形式有平屋頂和坡屋頂之分，所以需要重點解決太陽能設備與不同屋頂形式的有機結合和連接。
就熱水器的安裝而言，平屋頂的優點是施工比較方便，集熱器或支架與屋頂結構的連接技術難度較小。而且平屋頂在一般視點是無法看到的，因此不需過多考慮集熱器的外形與建築立面的協調。考慮到由高層或其他位置能夠看到平屋頂的情況，集熱器只需排列整齊即可。而坡屋頂安裝太陽能熱水器，根據其坡度不同，可以直接將集熱器安裝在屋頂，也可以用支架安裝，但都要做到不影響房屋的使用和外觀。實際上，我國許多住宅的坡屋頂都是相對稍緩。稍緩的傾角更有利於集熱器接受太陽漫射輻射，可以不必另行安裝支架。由於坡屋頂正常視高一般可見，集熱器可以起到豐富其外觀的作用。缺點是施工會牽扯到防水的問題，技術上相對復雜。
1）平屋頂的安裝
太陽能熱水器在平屋頂安裝時，要注意集熱器的平面安裝位置。應當盡量減少水平管路的長度，將集熱器置於衛生間的上方。優點是此處的樓板為現澆混凝土結構，有利於設置管路和固定支架。
如果用戶選擇循環式熱水器，則集熱裝置必須按一定角度傾斜安裝，集熱器須外加支架與屋面結構相連接。支架的冷軋鋼板的厚度不應當小於2mm，不銹鋼板的厚度不應小於1.5mm。屋面構造上可以在柔性防水上另加40mm厚混凝土剛性防水層，預埋鐵件與支架焊接或螺栓連接。
如果用戶選用了直流式熱水器，則集熱器可以直接水平安裝在屋頂上方，減小風荷載，增加系統的安全性。而且，由於集熱管和反射板的遮擋，使屋面的隔熱作用有所加強，從而降低住宅頂層夏季室內溫度，也使構造連接的熱橋效應減至最小。調試時，安裝人員根據當地的位置和自然地理情況旋轉集熱管，將吸熱體的角度調整為最佳，就可以達到比較好的集熱效率。
2）坡屋頂的安裝
一般循環式太陽能集熱器均需要一定的傾角，利用坡屋頂的結構坡度是很自然的。由於坡屋頂樓面下一般有吊頂空間，可以容納橫向管路，所以集熱器的平面位置可以比較靈活。
在設計中，最好選擇集熱器與儲水箱分離的熱水系統，將儲水箱置於吊頂內，可以減少屋面的荷載。在採用自然循環時，要求集熱器不高於水箱水位；而採用強制循環則沒有這種限制。
另一方面，我國出現了質量分布比較均勻的水箱— 集熱器一體化太陽能熱水器。屋脊式太陽能熱水器克服了單管上下水不能24小時隨時用熱水及操作繁瑣的缺點，上水無需任何操作，通常天氣熱水隨開隨用，結構獨特，適合於人字形屋頂，重心低，安裝極其方便、穩固。坡屋頂橫管式太陽能熱水器最適合坡屋頂平房或樓房，水箱外形像「 餅干」一樣平貼於斜屋面，克服了各種太陽能熱水器重心高、在坡屋頂上安裝困難等缺點，安全可靠，外形平整，成片安裝整齊美觀，已大量被房地產公司配套安裝。其共同的特點是水箱與集熱器結合在一起，降低了管路的造價。
（2）牆面與陽台
在牆面或陽台安裝太陽能熱水器，可以減小管路的長度。對於高層住宅是其他安裝方式不能替代的。而且其位置往往處於立面的視覺焦點，可以成為立面構成的重要因素，這也更加符合一體化設計的思想。由於與用水端沒有足夠的高差，所以在牆面或陽台安裝的系統必須採用頂水式管路。而且同坡屋頂一樣，應盡量選擇集熱器與儲水箱分離的系統，可以減小墜落傷人的概率。根據使用情況的不同，構件連接可以分為固定式和活動式兩種情況。
1）固定式
固定式是指熱水器在安裝後用戶不再移動其位置或角度。所以要求集熱器在安裝之初就能夠達到比較好的效率，而且又不會造成立面的混亂或造成不安全因素。很明顯，斜向懸挑的固定集熱器無論在力學上還是心理上，都會形成不安全因素。所以在當今的技術條件下，比較現實可行的方案是在豎直牆面上安裝直流式橫向集熱管和在陽台傾斜欄板上安裝熱管式或平板式集熱器。集熱器可單獨懸掛於建築物向陽的陽台或外牆窗口下方，徹底解決高層建築低層住房想裝卻怕管道太長及屋頂無法安裝諸多難題。水箱懸掛於陽台地面或室內牆角。全自動，擰開龍頭即可用熱水。管道基本不在室外，冬季不怕凍結，由於獨特的聚光專利技術，以及消除集熱器表面落灰的方便條件，冬季水溫比屋頂式高得多。
2）活動式
活動式連接是指集熱器可以由用戶控制而在支架滑軌上運動，使其可以貼於豎直牆面，也可以斜出以達到最佳的集熱效果。活動式連接是循環式集熱器常常採用的方式。比較理想的一種情況是將支架安裝在窗戶的上方，除支架外其餘部分可以收起。使用時，將集熱器放至適當位置和角度，在集熱同時起到遮陽的作用，尤其適合夏季太陽高度角比較高的情況。在外挑支架上設有檔位，可使集熱器在不同季節分別處於最佳的傾角。集熱器的打開和收起可利用下端的拉桿完成。缺點是由於集熱器已經位於窗上過梁位置，該層已沒有足夠空間容納水箱，所以採用自然循環時水箱必須置於其上一層戶內。但如果大規模建造或採用強制循環，則上述不便也不成為問題。此外，活動式連接還可以應用在陽台的豎直欄桿或欄板外側。
3 結語
住宅太陽能熱水器一體化的設計將與現有住宅在形式和風格上存在比較明顯的差別，在樣式各異的住宅中獨樹一幟，無論對住戶還是開發商，其獨特的可識別性都是有吸引力的。更為重要的是，這種一體化的設計所代表的是一種新生事物，其前途和生命力都是無可限量的。

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⑸ 太陽能供暖系統設計與安裝的目錄

第1章太陽能供暖概述
第2章太陽輻射能和集熱器面積計算
第3章太陽視專運動規律和太陽能集熱器安屬裝角度
第4章太陽能的吸收、傳輸和儲存
第5章被動式太陽房
第6章採暖用太陽能集熱器
第7章太陽能聚光器
第8章房屋圍護結構和室內換熱系統的熱工計算
第9章輔助熱源
第10章集熱器陣列和系統控制
第11章供暖系統的設計與安裝
附錄

⑹ 太陽能供暖系統的設計安裝是怎樣的

1、太陽能供暖系的設計

太陽能供暖系統在供暖季提供部分供暖熱量，非供暖季提供足量生活熱水，全年充分利用太陽能資源。因此，太陽能供暖系統也常稱為太陽能聯合系統(solarcombisystem)。系統運行原理如圖1所示。

2、太陽能供暖系統安裝方式

在實際的太陽能供暖項目中，太陽能集熱器可採用嵌入屋面瓦中、安裝在屋面瓦上、安裝在南立面上、安裝在大傾角坡屋面上(更利於冬季吸收太陽能)等多種方式。

注重和建築同步設計，在實際工程項目中，如果在建築設計時沒有考慮太陽能系統的安裝，在施工中會遇到諸如屋頂集熱器安裝預埋、管道布置、設備間選取、供水供電等各種問題。因此，在建築設計時必須同步考慮太陽能系統的設計、安裝，才能保證施工的順利進行及系統的質量。

⑺ 如何將太陽能熱利用與建築供暖融為一體

隨著光熱產業的不斷成熟，對太陽能採暖的可行性和經濟性關注度日益增加，用太陽能採暖，不僅能極大地推動光熱產業的發展，同時也能為節能減排作出重大貢獻。如何將太陽能熱利用這一可再生能源系統與建築融為一體，也是業界普遍關心的話題。 貫穿熱利用系統全過程 在日前舉辦的第九屆國際綠色建築與建築節能大會暨新技術與新產品博覽會「太陽能和可再生能源在建築中的應用及最新發展論壇」上，國家新能源工程技術研究中心研究員何梓年表示，在建築能耗中，熱水、採暖和空調的能耗占據很大比重。因此，在建築中積極推廣利用太陽能具有極其重要的意義。 中國可再生能源學會太陽能熱利用委員會主任、國家太陽能熱水器質量監督檢驗中心總工程師鄭瑞澄對太陽能建築一體化做出了全方位的闡釋：太陽能建築一體化要真正實現太陽能熱利用系統的功能和節能效益，不能僅考慮太陽能集熱器等設備和建築外圍護結構的結合，還應貫穿太陽能熱利用系統建設的全過程。要包括規劃、設計、施工到延壽和效益評估的完整建築產業鏈，涉及設計、結構和設備等各個專業領域。要同時兼顧系統外在的安全、美觀和內在的功能、效益，才能做到真正意義上的「一體化」。 應重視系統設計和施工 設計是在產品和工程實施過程的先行者，而在太陽能熱利用系統的設計中，還存在著一定的問題。「目前國內與建築結合的太陽能熱利用系統仍然大多由太陽能企業完成，各地的建築設計部門只是配合，影響了工作效率和系統質量。應使建築設計院、建築設備安裝企業成為設計、施工、安裝的主體。」鄭瑞澄說。另外，建築太陽能熱利用的多部國家標准、設計手冊、標准圖集已經發布實施，但是宣傳不夠，在建築、結構、設備專業的設計人員中沒有形成應有的影響。在數字化科技飛速發展的今天，太陽能熱利用系統的設計卻很少應用到更為智能的計算機設計、計算軟體;對於太陽能熱利用系統的產能較少有系統熱計量和效益檢測、評估的技術措施。 何梓年表示：「近年來，住房和城鄉建設部和國家質檢總局已先後發布了4項有關民用建築太陽能熱利用技術的國家工程建設標准，內容涵蓋了太陽能熱水、太陽能採暖和太陽能空調等，用以規范太陽能熱利用系統的設計、安裝和工程驗收，保證工程質量。

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⑼ 太陽能供暖系統設計與安裝的介紹

《太陽能供暖系統設計與安裝》是一本書籍，作者是賈英洲。