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给排水——高层住宅太阳能热水的可行性

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根据技术现状,可以用于高层住宅的太阳能热水系统包括户式热水系统,集中集热、分户储热系统和集中集热集中供热系统。 (1)户式太阳能热水系统,包括与阳台或墙面结合的分离式户式太阳能热水系统。 优点:集热器与建筑立面(包括阳台栏板、窗间墙、窗下墙、空调室外机位百叶、屋面)结合,水箱安装于阳台、空调室外机位、专设水箱平台等位置,能够获得较好的立面效果;户式水箱置于阳台、卫生间,承压运行,冷热水压力较易保证;没有热水计量收费问题;由于集热器作为完整产品可规模化生产,质量易保证。

根据技术现状,可以用于高层住宅的太阳能热水系统包括户式热水系统,集中集热、分户储热系统和集中集热集中供热系统。

(1)户式太阳能热水系统,包括与阳台或墙面结合的分离式户式太阳能热水系统。

优点:集热器与建筑立面(包括阳台栏板、窗间墙、窗下墙、空调室外机位百叶、屋面)结合,水箱安装于阳台、空调室外机位、专设水箱平台等位置,能够获得较好的立面效果;户式水箱置于阳台、卫生间,承压运行,冷热水压力较易保证;没有热水计量收费问题;由于集热器作为完整产品可规模化生产,质量易保证。

缺点:低层住宅太阳能使用受相邻建筑日照遮挡影响,在相同条件下集热量低;安装位置和安装面积受建筑立面的限制;安装地区越偏向南方,集热器安装角度对集热量影响越大;户型设计需要考虑每户设计集热器的可能性;分户储热不能实现太阳能资源共享。

可能的改进方向:在南方地区,可采用混合系统,如上部楼层为户式太阳能热水系统、下部楼层连续日照不足4h的住户采用空气源热泵热水器;在北方地区,建议采用集中集热、集中储热、分户计量、分户辅助加热系统。


(2)集中集热、分户储热、分户辅助加热系统。

优点:集热器集中或分区设置,不受建筑楼层限制,与建筑结合容易;户内水箱承压运行并可辅助加热,冷热水压力和热水量较易保证;不存在计量收费,系统运行公摊成本较低。
缺点:系统造价较高;户内设置承压水箱,在目前主力小户型市场下,卧式水箱比立式水箱具有更大的适应性,因此对水箱设计提出了更高的要求;一般采用水箱内置电加热器,辅助能源单一;用户用热水习惯影响换热量,可能造成用热不均现象;楼栋入住率影响太阳能热水资源利用率和系统换热效率。可能的改进方向:采用集中集热、集中储热、分户计量、分户辅助加热系统,运行费用低,系统热损小。太阳能集热器与热水贮水箱通过温差控制、强制循环对冷水作预加热。制备的预加热热水经热水变频加压供水设备,通过生活热水管道送至各户。户内根据使用需求采用两用燃气壁挂炉(带温控点火装置)进行辅助加热。分户计量收费标准为冷水使用费+系统运行维护费,避免出现因热水收费高而住户不用的情形。

(3)集中集热、集中供热、分户计量系统。

优点:将集热系统与供热系统分开考虑,减少了问题的复杂性,适合新建和既有高层住宅,特别是既有住宅热水系统改造;集热器可集中或分区布置,建筑结合的适应性高,集中辅助加热对辅助热源的选择余地大;冷热水系统同源同区,恒温定时供水会在适当提高热水供应舒适性的同时,降低运行能耗。在确定采用集中热水供应系统时,以太阳能为主要热源系统与常规热源系统相比,可大大降低入住率较低时的热水成本。
缺点:住区/楼栋入住率对系统运行能耗和热水供应价格影响较大,而用户对集中热水系统的舒适度要求(如24h热水供应)会更高,两种理解的差异容易引发物业管理困难,造成“越不用越贵,越贵越不用”的尴尬局面。

可能的改进方向:分楼栋、分单元或分区设计太阳能热水系统,努力降低系统散热损失和系统运行能耗;采用分时段供水可节约循环用能,减少管损。采用变容量恒温供热技术(如容量变化范围在15%~100%)和定时循环热水供应系统(如晚间7~11 点),可降低入住率低时的系统运行费用;研发智能控制技术,优化系统运行能耗、辅助加热能耗和最大得热量。

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