关于建筑设计中采用太阳能热水器的研究
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【摘要】本文针对目前推广使用太阳能热水器受到建筑的制约这一普遍存在的问题进行探讨和研究，并提出了解决的方法
【关键词】太阳能热水器； 与楼顶结合； 建筑设计
世界上将太阳能作为一种能源和动力加以利用，已经有 300多年的历史，尤其是近几年来，能源与环保已成为人类所关注的两大主题。太阳能热水器因其无污染、使用费用低、寿命长、操作方便安全等优点在我国得到了广泛的应用。至1988 年底，我国已有近 2000 万 m2的太阳能热水器系统为城镇居民提供生活热水，拥有量占世界总量的四分之一，已被国际上公认为太阳能热水器生产总量最多、潜在市场最大的国家。但目前推广使用太阳能热水器受到建筑的制约，本文针对这一普遍存在的问题进行了探讨和研究，并提出了解决的方法。
在我国，特别是北方高日照地区和能源相对匮乏地区，太阳能热水器将取代电热水器和煤气热水器，成为市场主导产品。例如，扬州市地区楼房居民住宅中使用太阳能热水器的已达13个百分点，每年还在以两个百分点的速度递增。这种发展势头已引起建筑业的关注，对建筑设计也提出要考虑安装太阳能热水器的要求，使其成为建筑结构的一部分，以解决目前推广使用太阳能热水器受建筑制约的问题。
1 现有建筑制约着太阳能热水器的推广应用
1.1 太阳能热水器水管挤占卫生间通气管（孔）空间
目前住宅楼没有预留太阳能热水器连接水管的穿楼板孔洞，几乎所有住宅楼的太阳能热水器连接管都挤占卫生间穿通气管空间进入室内；安装时不仅损坏通气管和墙体，还造成各层卫生间通气失效，并且通气管管径有限只能穿过几户水管，满足不了所有用户的需要。因此经常产生邻里纠纷。
1.2 太阳能热水器固定不牢固
因为楼顶没有可固定构件，太阳能热水器的安装几乎处于浮置状态，其稳定性和牢固性令人担忧。扬州市已发生多起春季大风掀翻楼顶上太阳能热水器的事故；同时安装时极易破坏楼顶防水层，使很多原准备安装太阳能热水器的居民因此而放弃这个打算。
1.3 太阳能热水器在楼顶上排放混乱
由于太阳能热水器是用户个人安装的，随意性导致楼顶上太阳能热水器排放混乱，既不安全又影响城市景观；同时由于还占用楼顶面积较大，楼顶上有限的面积得不到充分利用，使后装的用户没有安装位置，减少了使用太阳能热水器的用户。
1.4 坡屋顶安装太阳能热水器困难太大
目前正在推广坡屋顶，为了解决防雨漏问题和城市空间美化，各地建设主管单位都下文要求新建住宅一律采用坡屋顶。由于坡屋顶无法固定太阳能热水器，安装困难太大，使得很多居民无缘使用太阳能热水器。
2 建筑设计应考虑使用太阳能热水器
2.1 在屋顶设计共用安装桥（架）
对各户安装太阳能热水器进行整体考虑，在建筑设计楼顶时，设计太阳能热水器共用安装桥架，其安装桥架支脚与楼板固定并伸出保温层和防水层，安装桥架尺寸以单元户数为依据，留出每户安装一台集热器的位置。并在安装桥架上预留出每户安装螺栓孔，针对市场太阳能热水器自带安装架确定螺栓孔距。
安装桥架距楼顶防水层200mm 以解决屋面雨雪的排流。安装桥架为金属结构，选用角钢制做。平屋顶安装桥架制做为水平式，因为太阳能热水器自带的支架就有倾斜角度。对于坡屋顶安装桥架应有一定斜度，最佳倾角 为当地地理纬度 +15o，如扬州市地理纬度为32.39，故 =32.39 +15o为宜。《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002第 6.3.6条规定应采用当地纬度为倾角，不符合( +15o)的关系。坡屋顶只在向阳坡布置安装桥架如果满足不了整个单元用户，应在阴坡做高安装桥架。高出阳坡的安装桥架，倾斜角度同向阳坡安装桥架一样，构成双排安装桥架。坡屋顶用户购买太阳能热水器时可不带支架或特制水平低支架。
2.2 在卫生间预装组合套管
为了方便用户安装太阳能热水器的水管和溢流管，在卫生间安装组合套管，套管内预装好每户连接热水器的水管和溢流管，套管一直伸出屋顶，套管内的每户水管和溢流管在各自卫生间配水点高度处预留出短管，以便用户自己与配水点接通。建议套管用 PVC-U 型管，水管和溢流管用XPAP或 XE-X管材。建筑设计各层楼板时要预留出安装套管的孔洞。
2.3 在屋顶上预装保温组合套管
为了解决北方寒冷地区太阳能热水器连接的水管冻结问题，出屋顶的套管要保温，保温套管两端应密封，使套管内水管之间的空气不流动，减少散热。屋顶上的保温套管沿着安装桥架布置，根据桥架上太阳能热水器的位置，在各用户热水器处将保温套管内各户的水管和溢流管伸出短管，用户自己安装太阳能热水器时，将伸出短管与热水器水管和溢流管接通即可使用（图1、图2）。
3 结语
太阳能热水器在我国已是技术成熟的节能产品，建设部已将它列入建筑节能新技术进行推广，实行集中供热的城市，已将各单位锅炉房拆除，过去由单位锅炉房集中供应热水现在已无法实现了，电热水器运行费太高，煤气热水器使用不方便，相比之下，太阳能热水器已得到用户认可。但目前太阳能热水器安装形式单一，没有与建筑形体相结合，限制了太阳能热水器广泛使用。如果建筑设计将太阳能热水器一起考虑，改变目前太阳能热水器支架形状单一，适应建筑的形体变化，将太阳能热水器作为建筑的一个部件统一设计，既美观又适用，对推广太阳能热水器有很大的市场前景。
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