太阳能住宅供热综合系统设计手册

⑴ 太阳能集中供热系统工程设计需要哪些方面的知识

首先你要会供热设计吧，再就是热水工程设计，再就是太阳能热水要熟悉。

⑵ 《太阳能热水系统建筑一体化设计与应用》

太阳能热水系统在建筑中应用方式与一体化设计

2007中国太阳能十佳评选活动全面启动

太阳能作为一种新能源，是一种清洁无污染的可再生能源。太阳能热水系统是以吸收太阳辐射能为热源，将太阳能转为热能以达到加热水的目的的整套装置，包括太阳能集热装置、储热装置、循环管路装置等。由于太阳能热水系统在全年运行中受天气的影响很大，其独立应用存在间歇性、不稳定性和地区差异性，在太阳能应用中除利用集热器将太阳能转换成热能外，应采取热水保障系统（辅助加热系统）和储热措施来确保太阳能热水系统全天候稳定供应热水。

太阳能热水系统在建筑中应用方式分析

太阳能供热水系统按其集热、储热和辅助加热方式分为三种：1.单机太阳热水器，即分户集热、储热、辅助加热；2.集中式中央太阳能供热水系统，即集中集热储热、集中辅助加热或分户辅助加热；3.半集中方式，即集中集热、分户储热和辅助加热。

1.单机入户系统

家用太阳热水器的特点是用户单独安装、独立使用，太阳能热水系统相对简单，且互不干扰。由于不存在计费问题，物业管理方便，但用户辅助加热部分耗能大，综合造价与同档次的中央热水系统相比相对较高；因无可靠的回水系统，供水管路存水变凉造成热能浪费，热水资源无法共享使系统资源不能充分利用；系统管道较多，与建筑配合难度较大。该系统适用于统一安装的多层建筑。
单机入户的供水系统中有两种形式，一种是集热器与水箱一体，白天水在集热器中加热后存储在水箱中，用水时采用落水法或顶水法取水；另一种为分体式系统，换热介质通过循环泵在集热器和水箱内换热盘管中循环，将太阳热能传递到水箱中，用水时靠自来水水压将热水顶出。该种形式水箱与集热器分离，容易与建筑配合以实现与建筑的一体化。
2.集中集热储热系统
集中式中央太阳能供热水系统的特点是集成化程度高，集中储热方式利于降低造价并减少热损失，辅助加热系统集中利于补热；热水系统供应管路简单，合理的干管循环回水保证供水品质，实现各用水终端即开即热；对于住宅小区，集中式系统相对分户系统有初期投资少、集成化程度高的优势，模块化的集热器与建筑结合也比较美观。但该类系统集中运行一旦出现故障，用户热水将不能得到保证，且用户使用前需放出较多冷水。该系统在用水时间上可能受系统运行方式影响，当24小时供热水运行费用太高时，改用定时供热水将使用户用热水受到限制。
为解决以上问题，可在上述系统中将集中辅助加热方式改成分户加热方式。该方式运行成本低，能实现太阳能热水的免费供应，但同时也会出现个别用户大量使用热水造成其他用户的热水量减少的现象，需采用经济手段解决用水平衡。

该方式在用水时间上不受限制，能实现24小时供热水，而且集热系统出现故障也不会对用户使用造成影响。

3.半集中式系统

该类系统类似于中央空调系统。集热器集中集热，循环泵将热水输送到每个用户的承压水箱中，通过换热盘管对水箱中的水加热。当需要用水时，若水箱中的水温没有达到设定温度时启用辅助加热；各户单独使用，热水资源分配均匀，且白天部分用户用掉箱中热水后，水箱中的冷水还可以得到一定的热能；集热部分可承压运行，系统闭式循环可避免因水质引起管路和集热器结垢，运行控制方式简单。该系统的最大特点是将热水储存于每户中，这样可以减少水箱占用屋面或地下室面积，整个系统的管路在建筑中也不影响建筑美观。此系统目前并无应用实例，属创新概念。

太阳能热水系统与建筑一体化设计

太阳能集热器的优越性早为人们所认同，并有多年的使用经验。但在住宅建筑中往往将其作为一种设备支架或挂附在建筑物的墙面、屋面上，其特立独行的模样影响了建筑的观瞻，以至于许多地区从整顿市容的角度出发要求拆除群众自发安装的太阳能集热装置。怎样解决好上述问题，既有效利用太阳能又美化建筑环境，这已成为广大业内人士十分关注的问题。

太阳能与建筑一体化是太阳能利用健康发展的必由之路。国家发改委、建设部对此十分关注、支持，相继在全国范围内建立了一批太阳能与建筑一体化试点工程项目，对这一事业的发展起到了积极推动的作用。
要做好太阳能热水系统与建筑的一体化设计，应从太阳能集热器的选择和安装方式两方面着手，以下分别加以阐述。
1.太阳能集热器选择
集热器产品主要有平板式、全玻璃真空管式、热管式、U型管式几种，应根据当地气候特点以及安装要求来选择适当的集热器。
(1)平板式集热器
平板式集热器具有整体性好、寿命长、故障少、安全隐患低、成本造价低等优点，其热性能也很稳定；采用紧凑式或无间隙安装，在生产热水的同时还具有保温、隔热、遮光、防水的传统屋面功能，这就为取代部分或全部屋面构件提供了基础；集热器形状结构可灵活设计，尺寸可与建筑材料的模数和建筑结构达到较好的相容性。此外，平板式集热器对安装方向角度有较高的要求。

平板式集热器由于盖板内为非真空，保温性能差，故环境温度较低时集热性能较差。对于广东、福建、海南、广西、云南等冬天不结冰的南方地区用户，选取用平板式太阳能集热器是非常合适的。

(2)全玻璃真空管式集热器

全玻璃真空管式集热器效率高，四季均可提供生活热水，对于长江、黄河流域地区的用户比较适宜。真空管对安装角度无特殊要求，水平安装时可实现按季节跟踪阳光，竖向安装可实现一天内跟踪阳光，但与平板式集热器相比存在一定的安全隐患，有可能发生爆管的现象，且系统不能承压运行。

(3)热管式集热器

热管式集热器能抗-40°C低温，而平板式、真空管式都无法抵抗如此低温，故东北三省、内蒙古、新疆、西藏地区的用户必须选用热管型太阳能集热器，但热管式的造价高昂。
(4)U型管式集热器
对于工业用途的热水，一般要求70~900℃的较高温度，并且要求承压，因此选用U型管式是比较划算的，它可承压、产水温度高且无安全隐患，系统稳定性好，价格也比热管式低。

2.太阳能集热器安装设计

城市建筑多属多层以上建筑，其中多层建筑屋顶集热面积一般能满足太阳热水系统需求，故安装形式以屋顶安装为主。高层建筑由于建筑面积大，相对屋顶面积过小故不能满足集热需求，可利用东、南、西三个建筑立面的阳台、窗间墙等部位解决集热面积不足的问题。

(1)坡屋面安装方式

坡屋面多采用集热器与屋面结合，平铺在屋面上的集热器能很好地与屋面一体化。

(2)平屋面安装方式

在平屋面建筑中，屋面安装是一种风险较小、较安全的方式，故一般尽可能将集热器安装在屋面上。在安装中，如果直接将集热器布置在屋面上，将占据住户活动的空间并影响屋面的使用。而将集热器安装在屋面上的架空钢架上，则不影响原楼面的利用（绿化、晒被褥、休闲等），甚至可以起到美化和遮阳的作用。架空安装在一定程度上能增加集热面积，其遮阳效果还能降低顶层房间的空调能耗，但必须考虑安全性能以及维修的方便。

(3)立面安装方式

在高层建筑中，有时即使屋面全部利用了还不能解决集热面积不足的问题，这时可采用立面安装形式。立面安装应尽量使集热器多接收太阳光，避免遮挡，且安全问题应特别重视。

全玻璃真空管集热器在立面安装使用时，由于存在爆管问题，一般以内插U管式集热器或热管集热器代替，采用承压运行方式。平板式集热器由于对安装位置角度要求较严，在立面安装使用时应尽量与墙面成一定角度。目前立面利用太阳能多采用分体式单机系统，每户单独安装，水箱置于阳台或卫生间内。

在与建筑一体化方面，可将集热器与建筑遮阳结合，在集热的同时起到遮阳与挡雨的作用；可在立面垂直安装，利用阳台栏杆或者窗间墙等作为集热器布置空间或直接将集热器作为阳台护栏。此外集热器还可以安装在南立面空调机外侧，这样可起到遮挡空调机的目的。

随着多种太阳能产品的成熟，能满足不同安装形式的产品日益增多，太阳热水系统与建筑一体化将能很好得到实现。在设计过程中，首先应由建筑师根据需求确定太阳集热面积，在建筑设计中根据不同形式集热器特点，预先留有集热器

安装位置并安排预埋件，同时预留相应的孔洞方便管路的安排。其他的专业如给水专业根据使用要求确定系统运行方式，进行管路的布置和水力计算，再由太阳能设备厂家完成安装施工。

⑶ .太阳能住宅 设计方案

目前对太阳能已有一定的研究，但对太阳能热水器一体化住宅的外观设计常走向两个极端，一种是设计时忽视太阳能热水器的设备，在立面造型完成后将需要的设备简单安装上；另一种则是只相辅相成。失去建筑立面整体的平衡感。太阳能热水装置本身有别于建筑，但其作必须通过建筑的整体才能充分显示。下面就太阳能热水器与住宅建筑设计的有机结合进行讨论。
1 设计原则
太阳能热水器一体化住宅的造型设计应当充分考虑到其居住建筑的特点。首先，无论是高层住宅还是多层住宅，都是由套型组成，没有大空间，平、立面结构和造型一般比较规整；其次，房间的功能性限制大，非常强调自然采光和自然风；第三，住宅受造价限制较大，外墙也应当尽量平直。由于住宅的这些特点，在造型处理上可以有大的体量变化，但一般很难打破层、套等单元性因素的限制。实际中常常利用相同元素的重复、增减来达到艺术效果。从这一点来看，住宅的造型设计较之公共建筑更有难度。但从另一角度来看，住宅内部严谨的结构性和功能的主导地位非常符合技术美学所强调的逻辑性及目的性。太阳能热水器一体化的设计在住宅中表现技术美学是可行的，当然高层住宅、多层住宅有自己的特点，应当区别对待。
（1）高层住宅
高层住宅本身就标志着现代科学技术在建筑工程领域的成就，太阳能热水器一体化的设计可与之相辅相成。由于管线和住户密度的原因，高层建筑中的太阳能集热器常常安装在墙面和阳台，顶部的集热器只能为上部几层提供热水。所以首先讨论竖用。直面上集热器与建筑的协调。
首先，可以利用较大面积的集热器加强垂直构思。我国的高层住宅，特别是塔式住宅，平面会有一些变化，但其体形特征多为高耸挺拔。进一步加强垂直构思，可以使其更富于现代风格。集热器可以集中连续布置，也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应当尽量放置于室内，以免破坏立面整体效果，常常选用强制循环式或直流式集热器，并采用顶水式的管路。
集热器的利用还可以体现在住宅部件和材料的处理上。近年高层住宅，常在顶部或外凹部拉梁采用特有的体形或符号来加强标志性，以避免单调的感觉。太阳能集热器由于采用了吸收性涂层而具备特殊的色泽和质感，其表面非常光亮，如果将其与高层顶部的电梯间或水箱间结合，既可以起到装饰的作用，也能为上部几层的住户提供生活热水。在一些热带或亚热带地区的住宅中，常采用大面积的玻璃窗，但又必须配备遮阳构件，利用出挑的集热板充当遮阳体。由它形成的阴影增加了造型的虚实对比和空间的层次。
（2）多层住宅
多层住宅太阳能热水器一体化设计首先可以从形式和体量出发，由于集热器需要南向的坡屋面或墙作为安装的依托，争取尽量多的实体面积和可利用空间就成为一体化住宅形体设计的指导思想。通常可以使用退阶和半接地式的设计。通过立体构成的切割手法，使整个体量的横断面类似于台阶或三角形。
太阳能热水器一体化设计还可以借助局部的构件来表达技术特征和现代风格，因为受功能的影响，多层住宅体型的变化常会受到局限，此时局部的处理和构件的形式将起到重要的作用。
2 构造方案与系统选择
太阳能热水器一体化住宅外观设计的美学原则和手法以及构造方案与系统选择，是建筑师对太阳能热水系统所做的二次产品设计和加工，是实现“ 一体化”的关键步骤。内容包括安装部位选择和构造方案设计，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。为了保证足够的日照时数，集热器可能的安装位置包括屋顶和南向的外墙和阳台。下面就不同的安装部位进行讨论。
（1）屋顶部位
当太阳能热水器安装在屋顶时，由于其位置较高，可以形成自然压头，管路选择比较灵活，既可以选择顶水式，也可以选择落水式。相应集热器类型也有较大的自由度，自然循环式、强制循环式和直流式均可。但住宅屋顶形式有平屋顶和坡屋顶之分，所以需要重点解决太阳能设备与不同屋顶形式的有机结合和连接。
就热水器的安装而言，平屋顶的优点是施工比较方便，集热器或支架与屋顶结构的连接技术难度较小。而且平屋顶在一般视点是无法看到的，因此不需过多考虑集热器的外形与建筑立面的协调。考虑到由高层或其他位置能够看到平屋顶的情况，集热器只需排列整齐即可。而坡屋顶安装太阳能热水器，根据其坡度不同，可以直接将集热器安装在屋顶，也可以用支架安装，但都要做到不影响房屋的使用和外观。实际上，我国许多住宅的坡屋顶都是相对稍缓。稍缓的倾角更有利于集热器接受太阳漫射辐射，可以不必另行安装支架。由于坡屋顶正常视高一般可见，集热器可以起到丰富其外观的作用。缺点是施工会牵扯到防水的问题，技术上相对复杂。
1）平屋顶的安装
太阳能热水器在平屋顶安装时，要注意集热器的平面安装位置。应当尽量减少水平管路的长度，将集热器置于卫生间的上方。优点是此处的楼板为现浇混凝土结构，有利于设置管路和固定支架。
如果用户选择循环式热水器，则集热装置必须按一定角度倾斜安装，集热器须外加支架与屋面结构相连接。支架的冷轧钢板的厚度不应当小于2mm，不锈钢板的厚度不应小于1.5mm。屋面构造上可以在柔性防水上另加40mm厚混凝土刚性防水层，预埋铁件与支架焊接或螺栓连接。
如果用户选用了直流式热水器，则集热器可以直接水平安装在屋顶上方，减小风荷载，增加系统的安全性。而且，由于集热管和反射板的遮挡，使屋面的隔热作用有所加强，从而降低住宅顶层夏季室内温度，也使构造连接的热桥效应减至最小。调试时，安装人员根据当地的位置和自然地理情况旋转集热管，将吸热体的角度调整为最佳，就可以达到比较好的集热效率。
2）坡屋顶的安装
一般循环式太阳能集热器均需要一定的倾角，利用坡屋顶的结构坡度是很自然的。由于坡屋顶楼面下一般有吊顶空间，可以容纳横向管路，所以集热器的平面位置可以比较灵活。
在设计中，最好选择集热器与储水箱分离的热水系统，将储水箱置于吊顶内，可以减少屋面的荷载。在采用自然循环时，要求集热器不高于水箱水位；而采用强制循环则没有这种限制。
另一方面，我国出现了质量分布比较均匀的水箱— 集热器一体化太阳能热水器。屋脊式太阳能热水器克服了单管上下水不能24小时随时用热水及操作繁琐的缺点，上水无需任何操作，通常天气热水随开随用，结构独特，适合于人字形屋顶，重心低，安装极其方便、稳固。坡屋顶横管式太阳能热水器最适合坡屋顶平房或楼房，水箱外形像“ 饼干”一样平贴于斜屋面，克服了各种太阳能热水器重心高、在坡屋顶上安装困难等缺点，安全可靠，外形平整，成片安装整齐美观，已大量被房地产公司配套安装。其共同的特点是水箱与集热器结合在一起，降低了管路的造价。
（2）墙面与阳台
在墙面或阳台安装太阳能热水器，可以减小管路的长度。对于高层住宅是其他安装方式不能替代的。而且其位置往往处于立面的视觉焦点，可以成为立面构成的重要因素，这也更加符合一体化设计的思想。由于与用水端没有足够的高差，所以在墙面或阳台安装的系统必须采用顶水式管路。而且同坡屋顶一样，应尽量选择集热器与储水箱分离的系统，可以减小坠落伤人的概率。根据使用情况的不同，构件连接可以分为固定式和活动式两种情况。
1）固定式
固定式是指热水器在安装后用户不再移动其位置或角度。所以要求集热器在安装之初就能够达到比较好的效率，而且又不会造成立面的混乱或造成不安全因素。很明显，斜向悬挑的固定集热器无论在力学上还是心理上，都会形成不安全因素。所以在当今的技术条件下，比较现实可行的方案是在竖直墙面上安装直流式横向集热管和在阳台倾斜栏板上安装热管式或平板式集热器。集热器可单独悬挂于建筑物向阳的阳台或外墙窗口下方，彻底解决高层建筑低层住房想装却怕管道太长及屋顶无法安装诸多难题。水箱悬挂于阳台地面或室内墙角。全自动，拧开龙头即可用热水。管道基本不在室外，冬季不怕冻结，由于独特的聚光专利技术，以及消除集热器表面落灰的方便条件，冬季水温比屋顶式高得多。
2）活动式
活动式连接是指集热器可以由用户控制而在支架滑轨上运动，使其可以贴于竖直墙面，也可以斜出以达到最佳的集热效果。活动式连接是循环式集热器常常采用的方式。比较理想的一种情况是将支架安装在窗户的上方，除支架外其余部分可以收起。使用时，将集热器放至适当位置和角度，在集热同时起到遮阳的作用，尤其适合夏季太阳高度角比较高的情况。在外挑支架上设有档位，可使集热器在不同季节分别处于最佳的倾角。集热器的打开和收起可利用下端的拉杆完成。缺点是由于集热器已经位于窗上过梁位置，该层已没有足够空间容纳水箱，所以采用自然循环时水箱必须置于其上一层户内。但如果大规模建造或采用强制循环，则上述不便也不成为问题。此外，活动式连接还可以应用在阳台的竖直栏杆或栏板外侧。
3 结语
住宅太阳能热水器一体化的设计将与现有住宅在形式和风格上存在比较明显的差别，在样式各异的住宅中独树一帜，无论对住户还是开发商，其独特的可识别性都是有吸引力的。更为重要的是，这种一体化的设计所代表的是一种新生事物，其前途和生命力都是无可限量的。

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⑸ 太阳能供暖系统设计与安装的目录

第1章太阳能供暖概述
第2章太阳辐射能和集热器面积计算
第3章太阳视专运动规律和太阳能集热器安属装角度
第4章太阳能的吸收、传输和储存
第5章被动式太阳房
第6章采暖用太阳能集热器
第7章太阳能聚光器
第8章房屋围护结构和室内换热系统的热工计算
第9章辅助热源
第10章集热器阵列和系统控制
第11章供暖系统的设计与安装
附录

⑹ 太阳能供暖系统的设计安装是怎样的

1、太阳能供暖系的设计

太阳能供暖系统在供暖季提供部分供暖热量，非供暖季提供足量生活热水，全年充分利用太阳能资源。因此，太阳能供暖系统也常称为太阳能联合系统(solarcombisystem)。系统运行原理如图1所示。

2、太阳能供暖系统安装方式

在实际的太阳能供暖项目中，太阳能集热器可采用嵌入屋面瓦中、安装在屋面瓦上、安装在南立面上、安装在大倾角坡屋面上(更利于冬季吸收太阳能)等多种方式。

注重和建筑同步设计，在实际工程项目中，如果在建筑设计时没有考虑太阳能系统的安装，在施工中会遇到诸如屋顶集热器安装预埋、管道布置、设备间选取、供水供电等各种问题。因此，在建筑设计时必须同步考虑太阳能系统的设计、安装，才能保证施工的顺利进行及系统的质量。

⑺ 如何将太阳能热利用与建筑供暖融为一体

随着光热产业的不断成熟，对太阳能采暖的可行性和经济性关注度日益增加，用太阳能采暖，不仅能极大地推动光热产业的发展，同时也能为节能减排作出重大贡献。如何将太阳能热利用这一可再生能源系统与建筑融为一体，也是业界普遍关心的话题。 贯穿热利用系统全过程 在日前举办的第九届国际绿色建筑与建筑节能大会暨新技术与新产品博览会“太阳能和可再生能源在建筑中的应用及最新发展论坛”上，国家新能源工程技术研究中心研究员何梓年表示，在建筑能耗中，热水、采暖和空调的能耗占据很大比重。因此，在建筑中积极推广利用太阳能具有极其重要的意义。 中国可再生能源学会太阳能热利用委员会主任、国家太阳能热水器质量监督检验中心总工程师郑瑞澄对太阳能建筑一体化做出了全方位的阐释：太阳能建筑一体化要真正实现太阳能热利用系统的功能和节能效益，不能仅考虑太阳能集热器等设备和建筑外围护结构的结合，还应贯穿太阳能热利用系统建设的全过程。要包括规划、设计、施工到延寿和效益评估的完整建筑产业链，涉及设计、结构和设备等各个专业领域。要同时兼顾系统外在的安全、美观和内在的功能、效益，才能做到真正意义上的“一体化”。 应重视系统设计和施工 设计是在产品和工程实施过程的先行者，而在太阳能热利用系统的设计中，还存在着一定的问题。“目前国内与建筑结合的太阳能热利用系统仍然大多由太阳能企业完成，各地的建筑设计部门只是配合，影响了工作效率和系统质量。应使建筑设计院、建筑设备安装企业成为设计、施工、安装的主体。”郑瑞澄说。另外，建筑太阳能热利用的多部国家标准、设计手册、标准图集已经发布实施，但是宣传不够，在建筑、结构、设备专业的设计人员中没有形成应有的影响。在数字化科技飞速发展的今天，太阳能热利用系统的设计却很少应用到更为智能的计算机设计、计算软件;对于太阳能热利用系统的产能较少有系统热计量和效益检测、评估的技术措施。 何梓年表示：“近年来，住房和城乡建设部和国家质检总局已先后发布了4项有关民用建筑太阳能热利用技术的国家工程建设标准，内容涵盖了太阳能热水、太阳能采暖和太阳能空调等，用以规范太阳能热利用系统的设计、安装和工程验收，保证工程质量。

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⑼ 太阳能供暖系统设计与安装的介绍

《太阳能供暖系统设计与安装》是一本书籍，作者是贾英洲。