1媒介
在當現代界能源與環境疑問日益嚴重的形勢下，太陽能作為可應用的再生能源，正日益受到人們的珍視。我國太陽能建筑領域中專業最成熟、利用范圍最廣、行業化成長最快的是家用太陽能熱水器。不過，如何使建筑與太陽能實現有機交融，人們還注目不多。建筑與太陽能交融既打消了二次安裝太陽能對建筑形象的陰礙，維持建筑物的整體雅觀性不受損壞，又能避免重復投資，減低本錢，這是前程的成長方位。
2太陽能與建筑交融專業近況
目前建筑上採用太陽能，有的是前置，有的是外置，有的是附上，都不是真正的有效嵌入，城市帶來一些隱性的危害，如輕易跌落、安裝維修難題、給建筑物造成損壞等。同時，熱水器本身也有許多亟待解決的疑問，如平板式太陽能與集熱管式太陽能比擬，固然有許多優勢，集熱效率高、較合適與建筑交融，但其制作工藝復雜、本錢較高、集熱效率受氣候陰礙大。此外，平板式集熱器對安裝方位和角度有較高的要求，儲熱水箱佔領了建筑空間，強制輪迴的動力耗能多，加大了生產和控制本錢。而真空管太陽能熱水器本錢低，專業和市場成熟，取得了寬泛花費者的青睞。但因其組成和外形與樓房不調和，陰礙了樓房的整身材象。又因二次安裝給樓房帶來差異水平的損壞和陰礙及受屋面空間的限制，使一些居戶不愿安裝。此外，真空管太陽能如供水包袱大輕易造成集熱器脫管、爆管和密封圈破壞。真空管太陽能的抗凍功能固然好于平板集熱器，不過過份零下7度仍可能凍結。太陽能與建筑交融需求有機混合和有效嵌入，熱水工程需求體制性、不亂性和安全性。要實現太陽能與建筑交融，我自己以為最經濟、有效的想法是以傳統優勢為根基，依據建筑組織特色和熱水需要準確抉擇集熱器的組織格式，使熱水體制組織部署加倍科學合乎邏輯、性能加倍完善、可信，知足人們在不同種類前提下的採用要求，從而提高太陽能的應用率。
3太陽能熱水體制
為實現上述目標，筆者對當前不同種類建筑利用的太陽能集熱器格式進行了研討，綜合能耗、專業成熟度、制造本錢、安全不亂性、運行本錢和與建筑合作等因素進行解析比對，提出本計劃。計劃針對當前建筑利用太陽能熱水器存在的種種疑問和缺陷，以提高太陽能熱能轉換效率和太陽能熱水應用率、減低熱水生產本錢、知足差異季候和地域的需求為目標，以會合供熱水為目的，本著扼要、經濟、適用和安全可信的原理解決好熱水工程的體制運轉與各用戶用水的關系，交融建筑的組織特色和太陽能熱水的採用規律，試探了熱水體制的專業優化設計，將真空管集熱器和列管式換熱器進行整合，應用真空集熱管集熱，應用列管式換熱器換熱、儲熱，將體制加熱和輔導加熱分手，太陽能蒙受體制加熱，用戶用水終端進行輔導加熱。在控制上，將體制控制和用水終端控制分解，使之安適于會合供熱水和太陽能熱水體制運轉、控制的需求，實現個別太陽能熱水器向會合供熱水方式的轉換。依照上述思路構成的熱水體制可簡化體制建置，有效解決建筑交融太陽能熱水工程的諸多災多難題。本計劃依據交融的需求對反光板、供水門路、恒溫箱等體制建置和構件也進行了相應的研討和試探，以知足用戶的熱水需要和熱水體制工程化施工的需求。本計劃采用真空管集熱，熱水箱內換熱管換熱、儲熱，集集熱、換熱、儲熱于一體（參見昭示圖1、2），選用較大熱水箱一箱多供，實現太陽能體制加熱、包袱供水、保溫門路輸送、用水終端恒溫箱輔導加熱和溫度調控、加壓泵輪迴加熱和增壓供水，形成一個以太陽能熱水設施與建筑交融設計施工，供熱水裝置統一部署，熱水體制統一控制，用水終端輔導加熱、調控、控制各別孑立為特色的太陽能熱水體制。該體制重要由體制集儲熱裝置、保溫門路、用戶用水終端構造。
一、體制集儲熱裝置：包含有真空集熱管、反光板、多組一箱多供的熱水箱和熱水箱內均布一至多組與熱水箱平行的不銹鋼波紋換熱管組，各組換熱管管與管之間自下而上依次勾結連結。熱水箱內充注介質液，介質液注液門路（兼排氣管）將熱水箱程度勾結聯接在一起（參見昭示圖1、2）。集儲熱裝置的重要作用是集熱、換熱、儲熱，任務原則是認真空集熱管吸引太陽光熱后集熱管內的傳熱介質被加熱升溫，傳熱介質溫度升高，主動由集熱管上升到水箱上部，自上而下對均布在熱水箱換熱管內的水進行加熱，換熱管置換出來的冷介質在密度差作用下，下沉到水箱底部，然后回去到集熱管進行加熱，形成溫差輪迴，連續不停地對調熱管內的水進行輪迴加熱。
二、組合保溫門路，通常由冷水管和熱水管外加套管構造，水管與套管中間間隙填充保溫質料（參見昭示圖5），重要作用是冷熱水的輸送與保溫。
三、用水終端，由恒溫箱、增壓泵、閥門以及噴淋頭和水嘴等用水裝置構造（參見昭示圖6），恒溫箱內裝有輔導加熱器、溫度傳感器和溫控閥以及限位排氣閥等裝置（參見昭示圖4）。人們在採用時打開閥門，自來水在包袱作用下，由供水門路進入體制熱水箱底部的進水管口，沿換熱門路流動，由底層到高層，由低溫到高溫，層層加熱，逐步升溫，然后由頂層換熱管一端出水口經熱水門路進入恒溫箱，安裝在恒溫箱內的溫度傳感器發出溫度變動信息，管理器依據恒溫箱熱水溫度的變動和人們設定的溫度調控范圍，隨時發動輔導加熱器進行加熱，同時溫控閥依據人們的需求隨時調換冷水供給量，以擔保用水溫度的不亂和適宜。
本供熱水計劃的專業要害在于體制熱水箱內應用與熱水箱平行的不銹鋼換熱管組進行換熱和儲熱，集集熱、換熱、儲熱于一體，一箱多供，各戶用水終端恒溫箱輔導加熱和溫度調控。它的好處是：
1、安全可信1）集、儲熱裝置由真空集熱管和防凍介質液共同保溫，加之采用門路組合保溫舉措，可以大幅度提高熱水裝置的抗凍本事。在偏激低溫的場合下，也可采用定時輪迴的設法，應用熱水箱的余熱或通過恒溫箱加熱的水來確保供水管不被凍結，比別的防凍想法更安全、更可信、更經濟。2）水在承壓門路中運行，集熱管、熱水箱屬非承壓任務狀態，不受供水管網包袱的陰礙，無脫管、裂管、硅膠密封圈破壞之隱患。3）換熱箱內採用介質液和不銹鋼波紋管換熱無結垢之憂。4）因采用換熱式加熱，縱然白日採用，介質液慢慢降溫，無灌水驟冷通博優惠炸管之掛念。5）因采用包袱供水，水箱無缺水之憂，用戶遭遇自來水包袱突兀減低時，發動增壓泵仍可照常採用。6）體制建置簡樸，無任何管理電器和機器裝置，打消了因傳感器結垢導致的傳感失靈、操縱失控和運轉機器故障等隱患。
2、節能1）采用包袱供水、上出水，確保優先採用熱水，只要太陽能熱水夠用，就無需發動電加熱器進行加熱。2）需輔導加熱時，采用分戶實時輔導加熱、隨用隨加熱、用幾多水就加熱幾多水，耗電少。3）集熱管內的熱能可毫無保存的置換出來採用。4）集熱、換熱、儲熱集于一體，有利于儲熱保溫，無門路輪迴熱損，減低了加熱的耗能。5）太陽能體制加熱天然輪迴，無機運行。
3、衛生1）採用單程水，杜絕千滾融合水。2）水在門路封鎖空間中運行，無污染。
4、控制1）會合供熱水體制除注液泵和管理開關外，再無任何體制管理電器和機器裝置，減低了運轉費用和后期控制費用。2）用戶用水各別孑立，無需二次計量，控制簡樸。
5、採用1）采用頂水式供水，承壓運行，出水包袱大，用水不受容量限制。2）用完熱水后，即可抉擇用完放空熱水，又可抉擇再次用水前發動增壓泵輪迴加熱，無門路排空和水箱底部冷水排放之麻煩，即開即出熱水，先出熱水，便于用戶溫度管理，且能從基本上杜絕水物質的糟蹋。3）因採用分戶恒溫箱輔導加熱和溫度調控，升溫快，出水溫度不亂可調，調控便捷。
太陽能與建筑交融的要害在于集熱位置合乎邏輯、外觀作風一致和專業組織互融。我國以坡屋面樓房居多，筆者依據太陽能與建筑交融合作的需求，對坡屋面樓房建筑組織特色和集熱器與坡屋面樓房的合作格式進行了試探。以為，統一集熱位置，合乎邏輯有效的應用屋面物質，是坡屋面樓房太陽能熱水設施與建筑合作的最佳抉擇。太陽能熱水設施與通博直播建筑同步設計，工程化施工，屋面底板在設計和澆筑施工時預留體制熱水箱底座平臺參見昭示圖1，體制熱水箱與屋面橫豎平行布置，集熱管與屋面坡度平行一致安裝，集儲熱器與屋面建筑組織有機合作，互為依托和應用，實現與建筑在專業春風格上的交融。依據向陽坡屋面可應用的集熱面積和總戶數，合乎邏輯確認集熱器熱水箱的分組與橫豎寬度，依據集儲熱器的安裝要和解門路連結、排序次序及走向需求，把屋面熱水箱底座、墻體門路預留孔進行一體化設計和施工。熱水箱安裝在熱水箱底座上，反光板粘附通博娛樂城固定在屋面底板上，集熱管與反光板平行插進熱水箱前端的集熱管口，組合保溫門路由門路預留孔進入各戶連結用水裝置。
1、把太陽能的應用納入建筑的總體設計，在建筑專業春風格上融為一體，太陽能設施成為建筑的要素，集熱器沿屋面平行布置，屋面整潔、錯落有致、距離合乎邏輯有據。
2、統一集熱位置，有效應用屋面空間物質，儲熱箱鑲嵌在屋面中不占用別的建筑有效空間，十二層以下樓房無需在墻體和陽臺等處安裝別的格式的太陽能，不受樓層樓距的限制。
3、有利于實現尺度化、規范化。工程一體化設計、施工，杜絕了二次施工對建筑造成的損壞和陰礙。
4、換儲熱箱安裝在屋面底座上，即牢固又安全，反射板粘附固定在屋面底板上，平展不亂，既不阻風，屋面又可為太陽能集熱器提供依托。
5、有機交融，互為依托和應用。1）集熱管受屋面底板上不銹鋼波形反光板的反射和烘托，補救了真空集熱器集熱面積的缺陷，提高了集熱效率。波形反光板還能防範光污染（參見昭示圖3）。2）不銹鋼反光板替換屋面瓦為屋面籠罩，起到了防水和保溫的作用，減輕了建筑主體承重負荷，屋面防水保溫功效好。3）屋面為供水門路和附件提供籠罩和保溫，打消了管件門路對樓房外觀形象的陰礙，又能遮風擋雨、防寒、防輻射。
6、安裝，因熱水設施與建筑同步設計，配套制作，構件實現尺度化、規范化，可提高熱水工程安裝的質量尺度和施工效率。
下面通過算計進行可行性解析：
1屋面可應用空間面積的算計和解析：
現以坡屋面小高層（十二層）樓房為例，以戶為單元進行算計和解析：樓在房屋中面橫豎寬度戶均通常不低于045m戶（樓房坡屋面橫豎總寬度與總戶數之比），樓房的縱向寬度通常不低于10m，若按寬度10m算計，屋尖夾角依照120°算計，屋面坡長約58m，熱水箱安裝占用屋面的坡長為1m，集熱管選用長度為18m，以此算計屋面坡長安裝真空集熱器的太陽能利用數目為（1m+174m）×258m;由此可見在屋面上安裝雙排真空集熱器是可行的。
2集熱面積的算計和解析：
在確認了雙排集熱器的布局后，那集熱面積的算計就顯而易見了，戶均寬度按045m，雙排集熱器為045m×2，那戶均集熱面積為：174m×045m×2=157m2采用反光板的真空集熱器按反光板實質占用面積算計。
以北京為例，太陽能每平方集熱面積可加熱45℃~65℃的熱水90L，以每人每日平均採用35L~40L熱水算計，157m2的集熱面積提供的熱程度均可知足2~3人洗浴用水。
3戶熱水箱容量的算計：
熱水箱端面截徑為φ320mm不條例橢圓形水箱，有效容量截面積為0108m2，戶均水箱橫豎寬度045m×2=09m以此算計戶水箱儲水容量為：0108m2×09m=0097m3每平方集熱面積對應熱水箱容量之比為：0097m3157m2=0062m3m2每平方集熱面積對應熱水箱儲水容量為62Lm2是可行的。
4戶集熱管容量的算計：
采用直徑0058m的集熱管，管中央距0075m，09m可排序12支管算計戶集熱管容量為：00215２m×314×18m×12=0031m３
5戶集熱面積加熱液水總量為：0097m3+0031m3=0128m3依照產業通常算計想法，每只58mm×1800mm的集熱管正常場合下每日加熱熱水95L,12儘管加熱液水總量為95L×12=114L，加之反光板的反射和烘托提高了集熱效率，戶集熱管加熱的液水總量為128L戶天，是可行的。
6每平方集熱面積與液水總容量之比：0128m3157m２=0082m3m２每平方集熱面積平均加熱的液水總量為82Lm２90Lm２是可行的。
7戶換熱管換熱面積的算計：
換熱管的換熱面積與換熱管的直徑和長度有關，現以直徑005m的不銹鋼波紋換熱管為例，每戶熱水箱寬度為09m，該計劃中熱水箱可均布排序18只換熱管，以此算計每戶換熱管的換熱面積為：00508m×314×09m×18×12（波紋管換熱面積提升系數）=31m２每戶31m２的換熱面積加之太陽能熱水的採用規律通常為間歇性而非持續性採用，屬堆積性換、儲熱，故換熱管陰礙熱效率的因素可疏忽不計。
8戶換熱管儲水容量的算計解析：
換熱管的容積與波紋換熱管的節徑和長度有關，與7同例進行算計，換熱管峰徑以006m算計，內節徑按峰谷平均數0054m算計戶換熱管儲存容量為0027２m×314×09m×18=0037m3戶換熱管儲存的熱水可知足一自己的洗浴用水。
9戶換熱管儲存容量與換熱面積之比：0037m３31m２=0012m３m２一自己的洗浴時通 博 直播間通常為15~20分鐘，在這段時間里每平方換熱面積加熱12Lm２的水是可行的。
10戶換熱介質液與換熱管儲水容量之比：（0128m3—0037m3）0037m3=0091m30037m3=246戶換熱介質液是換熱管儲水容量的246倍是可行的。
11在有效應用屋面空間，節儉制造本錢，熱水應用率高，工藝難度不大，不陰礙建筑和水箱組織安全不亂的場合下，盡量選用較大的熱水箱，采用一箱多供。如果每三戶共用一組熱水箱，共用水箱換熱介質液與戶儲水容量之比為：0091m3×30037m3=0273m30037m3=738共用水箱換熱介質液容量是單戶換熱管儲水容量的738倍，在屋面空間受限，戶均集熱面積和容量部署無法做得很大的場合下，應用用戶在大批採用熱水的概通博娛樂率和時間上的不同，為部門用戶採用超出算計容量的熱水提供了可能。並且在占用空間上，每組集熱器可少占用03m×2=06m寬度的無效空間（水箱封頭保溫層、門路安裝預留空間）每戶可提升集熱面積03m2，這一點對小戶型的樓房尤為主要。在制造本錢上可節儉四個水箱封頭和36個門路彎頭的連結費用，還減低了水箱封頭熱虧本。
12該換熱箱內換熱管排序中央距大于或等于75mm,是波紋換熱管峰徑的125倍，是波紋換熱管直徑的15倍，屬換熱器換熱管最佳排序間距是可行的。
5結論
通過以上算計和數據解析證實，本組織設計合乎邏輯，熱能轉換率和熱水應用率高，可知足正常氣候前提下住民生涯熱水的需求。該裝置的運行本錢和控制費用比別的的熱水裝置低得多，它便捷、快捷、衛生、出水包袱大，比其他格式的熱水裝置具有更優勝的市場競爭力。太陽能集熱器嵌入到屋面上，統一集熱位置，減少建筑空間占用，與建筑有機合作實現互補。不過，太陽能與建筑交融需求多學科、多層面介入和配合，需求太陽能廠商、房地產開闢商、建筑設計單元的調和舉動。愿我們共同勤奮，一起把這項任務做好。
