探讨高校太阳能热水系统土建预留问题

摘要 本文根据中国人民大学已经运行多年的太阳能热水系统的实际经验，探讨了对于需要安装太阳能热水系统的新建建筑，在建筑设计及建筑施工过程中，为太阳能系统所做的统筹设计或前期预留应注意的几个问题。 　　0 引言 　　太阳能热水系统具有洁净环保和节约常规能源的优点。在高校推广应用太阳能热水系统已成为高校节能减排的措施之一。 　　目前高校太阳能热水系统的应用主要是在既有建筑和新建建筑这两类建筑上使用。近几年，高校新建建筑基本上都采用太阳能热水系统，因此高校新建建筑在设计以及施工阶段就应该为太阳能系统做好前期预留。据了解，目前高校新建建筑太阳能热水系统的建筑预留尚存在不少问题，从而为后期太阳能系统的设计安装带来不便。 　　中国人民大学已安装了多处太阳能热水系统，而且已经运行多年。本文根据这些已经投入使用的太阳能热水系统的运行情况，反思了建筑设计施工为太阳能热水系统所做的前期土建预留应注意的几个问题。 　　1楼顶南立面装饰造型高出楼顶的高度应合适 　　由于建筑造型的需要，一些建筑的南立面往往需要设计装饰造型。有些南立面的建筑造型往往高出楼顶平面3m以上。如果该楼顶安装太阳能热水系统，这将会为后期太阳能热水系统的设计安装带来不便。 　　对于太阳能热水系统来说，太阳能集热装置是获取太阳能能源的关键。在每天有太阳光照的时间，太阳能集热部件的采光部分必须被太阳光照射到，才能获得更多的太阳能。因此太阳能集热部件应尽量摆放在全天不遮光的位置，这也是太阳能集热部件一般都放在楼顶的原因。 　　太阳能集热器的自重一般都不超过30kg/m2，因此一般的屋面，都可以摆放太阳能集热部件。但对于土建设计和施工人员来说，太阳能遮光问题则往往意识不到，这就为后期太阳能的设计施工带来不便，有些时候，为了保证太阳能的采光效果，必须加高太阳能集热装置的支架，以确保全天的太阳能采光效果，这将带来太阳能支架成本的显著增加。 　　从上面的分析叙述可以知道，对于需要在楼顶安装太阳能系统的新建建筑，其南立面墙楼顶的建筑造型如可能则尽量低一点，以不超过楼顶平面1.5m 为宜。 　　2楼顶屋面设备间等类似建筑应尽可能布置在楼顶屋面的北侧 　　高校太阳能热水系统往往存在用热水人数多，需要的太阳能集热器面积大，而能够摆放太阳能集热装置的场地又非常有限，因此多数情况下都需要在建筑屋顶楼面尽可能多地摆放太阳能集热器。而建筑楼顶往往需要设置一些楼梯间、设备间、电梯间等建筑，这些建筑布局的位置对太阳能集热系统的摆放也有较大影响。 　　如果楼顶屋面建筑布局在楼顶的南侧，那么在太阳光照时，这些楼顶建筑就会在其北面形成阴影。如果把太阳能集热装置放置在这些建筑的北侧，就会导致遮光；如果楼顶的这些建筑布局在北侧，那么把太阳能集热装置放在这些建筑的南侧，就不会形成遮光和阴影，这些楼面场地就可以用来摆放太阳能集热设备，从而使得建筑楼顶屋面能够摆放更多的太阳能采光面积。 　　综上所述，楼顶屋面设备间等类似建筑应尽可能布置在楼顶屋面的北侧，以便为摆放太阳能集热设备提供更多的摆放面积。 　　3太阳能储热水箱通风设计 　　为了减少储热水箱的散热，保护储热水箱设备，往往需要为太阳能储热水箱设计建造一个水箱间。建筑设计预留储热水箱时，应注意太阳能储热水箱间的通风问题。 　　根据中国人民大学真空管太阳能热水系统的运行实践，在高校寒暑假期间，太阳能热水系统往往存在太阳能设备提供的能量过剩问题，导致楼顶水箱温度过高，开式储热水箱的热水被太阳能集热装置加热到沸腾，导致水蒸气弥漫整个水箱间。由于土建设计及施工时，水箱间没有设计通风窗户，导致水箱间的水蒸气不能及时排出水箱间，使得水箱间的一些设备潮湿腐蚀，电气线路漏电，导致太阳能系统不能正常运行。后来在水箱间开设通风窗户后，才解决上述问题。 　　综上所述，对于土建预留的太阳能储热水箱间，建筑设计时应考虑其通风问题。 　　4对于采用太阳能热水系统的建筑，室内热水供水管路管材的最高工作温度一定要达到90℃以上 　　对于有常规能源设备的供热水系统，供热水的温度都比较容易控制在一定的温度范围内，国家相关规范规定的供热水温度一般小于等于65℃。因此最高工作耐温70℃的PPR 热水管材，由于维护方便，成本适中，被广泛用于建筑热水的输水管。 　　对于太阳能热水系统，由于每天太阳能集热装置提供的有效能量与天气阴晴直接相关，加之假期期间热水用量显著减少，每天太阳能装置提供的热水用不完，热水严重过剩，导致太阳能水温达到90℃以上，甚至沸腾。因此，太阳能系统热水供水管路的工作耐温必须达到90℃以上。如果建筑内热水管路的材质选用的是PPR热水管，则将导致PPR热水管受热变形甚至脱开等问题。 　　综上所述，对于采用太阳能热水系统的建筑，室内热水供水管路管材的高工作温度一定要达到90℃以上。