摘要：本文介紹太陽能熱水器的相關專業知識，論述了太陽熱水器應用的現狀及存在的一些問題，結合建筑工程設計中的太陽能熱水器工程實例。根據項目特點，設計了適合此項目的太陽能熱水器系統和控制方式，并結合設計分析成本，論述其經濟性，最后提出了一些相關推廣太陽熱水器的建議和展望。
　　關鍵詞：太陽能熱水應用,設計應用,節能,造價
　　隨著能源形勢和生態環境的日益惡化，世界許多國家都把利用綠色、可再生的太陽能作為應對能源、環境問題的重要策略。太陽能作為清潔能源，取之不盡，用之不竭，為有效降低居民住宅能耗，促進生態文明建設，國家先后頒布了《中華人民共和國可再生能源法》、《中華人民共和國節約能源法》和其他相關扶持政策，鼓勵各行業使用太陽能。太陽能熱水器作為太陽能利用的一種形式，在全國各地應用的實例多，特別是在北方的家庭用戶比較普及，但在南方由于各種原因，太陽能熱水器的利用率不高。作為綠色地產的先行者-招商地產，在廣州金山谷項目就統一設計運用了太陽能熱水器，避免以后業主自行安裝破壞建筑外觀。本文主要對太陽能熱水器和金山谷項目應用的相關情況進行了探討，請同行批評指正。
　　1住宅熱水加熱的使用范圍及太陽能熱水器的分類。
　　1.1太陽能熱水器的組成
　　太陽能熱水器是由集熱器、儲水箱、給水箱、循環管、循環泵、配水管等組成。我國大部分地區均處北緯40度以北，日照時間較長，均適合推廣太陽能熱水器。
　　1.2集熱器形式
　　a.平板型：在住宅中使用的小型熱水器中，目前多采用自然循環方式，且為單循環，即集熱器內被加熱的水直接進入儲水箱提供使用。結構簡單，成本較低�？箖瞿芰θ酢�
　　b.真空管型：全玻璃真空管結構簡單，價格適中，水在玻璃管內直接被加熱，其組成的家用熱水器一般是將真空管直接接入非承壓水箱，采用落水法取熱水。也有采用金屬熱管組合的承壓式及采用U型管組合的分離式，在不同地區都全年使用。具有抗凍、耐壓和耐冷熱沖擊能力。
　　熱管型真空管，其管內無水，具有抗凍、耐壓和耐冷熱沖擊能力，可連接承壓水箱，采用雙循環系統，更適用于各種規模的熱水系統，價格較高。
　　1.3太陽能熱水系統
　　太陽能熱水系統可分為承壓和非承壓系統，再可細分一體承壓系統、分體承壓系統和分體非承壓系統。
　　2太陽能熱水器的利用問題
　　2.1消費觀念轉變需要時間
　　消費者對使用太陽能的認識不多，意識不強。目前人們雖然有了環保意識，但主動保護環境、節約能源還沒成為人們的自覺行為。
　　2.2部分建設單位積極性不高。
　　多數已建成的住宅小區尚未實現太陽能熱水系統與建筑工程一體化，后期安裝又存在諸如：屋面面積不夠，安裝不方便，安裝到屋面容易造成屋面漏雨，頂戶住戶不愿意，造成鄰里糾紛等問題的出現。
　　2.3太陽能熱水器受季節性因素大
　　使用過太陽能熱水器的市民都有體會，因受季節影響，使用不是很方便。冬天日照時間較短，或逢陰天，太陽能熱水器就“罷工”。還有太陽能熱水器常年放置于室外，每到冬季，空氣污染就會加重，布滿灰塵的太陽能真空管會影響太陽能的正常工作效果。
　　3工程應用
　　招商地產為響應國家號召，在20多年的實踐中，總結出一套注重生態、強調可持續發展的"綠色地產"企業發展理念，扎實做好地產行業的節能、綠色工作，真正實踐“綠色地產”的理念。在廣州金山谷項目中，在結合公司其它項目利用太陽能的經驗，從建筑方案設計開始考察到太陽能熱水系統的設計，因此在太陽能熱水系統與建筑工程一體化和系統選擇方面比較完善，在多個方面達到了很好的效果。
　　3.1系統選擇和比較
　　在系統和集熱器的選擇上，為達到充分利用太陽能和降低工程造價的目的，金山谷項目經過對國內知名的太陽能熱水廠家進行了幾輪的考察對比，充分考慮到建筑的美觀和其它因素，決定采用非承壓真空管的系統。相關考察調研對比情況如下表：
　　                                                          承壓系統與非承壓系統的比較表3.1

                  
　　 3.2項目設計系統介紹
　　3.2.1系統原理圖
　　         
　　                                                                                    系統原理圖圖3.1
　　3.2.2系統控制原理說明
　　（1）平板太陽能集熱器規格：每塊1m×2m，共2塊，晴天是產55°C熱水75～140KG/m2。
　�。�2）保溫水箱的保溫性能應達到3天內降溫不超過5～8°C。
　�。�3）控制系統采用微電腦智能化控制，全自動運行，無需專人操作。太陽能采用定溫進水和溫差強制循環兩種方式控制，電加熱器系統可以智能判斷太陽光是否充足并自動補充熱水，系統具有全天候供應熱水、自動加壓、回水等功能。同時系統還設有人工控制功能，方便調試和維護使用。
　�。�4）具體控制要求如下：
　　在下午3點時，如果水箱內熱水水位還不到70%的位置，那么電磁閥會自動打開，往水箱里補充冷水，同時啟動電加熱，當水位到達70%的位置時，就停止補充冷水，當水箱內水溫升到50度時，電加熱自動停止，這個過程的目的是提前用電加熱準備70%的熱水，給晚上備用。系統應能24小時供熱水。晚上用熱水時，熱水水位逐漸下降，冷水不會進入水箱，水溫是恒溫的，若當天這70%的熱水夠用，那么晚上就不再啟動電加熱了，若不夠用，當水位降至最低水位時，電磁閥會自動打開，往水箱里補充少量冷水，同時啟動電加熱系統加熱至50℃。
　　3.2.3系統優點
　　此控制系統應做到最大限度的利用太陽能，使輔助電耗最小，系統保證一直有熱水用，要用多少就加熱多少，水位會一直維持在最低水位，這種控制電加熱水的方法能充分的利用太陽能，最省電費，真正達到節能。
　　3.3工程造價分析
　　按廣州市日照情況設計。太陽能集熱面積計算如下：
　　H•F•η•K1•K2=L•C•ΔT
　　H–太陽輻射量，廣州市為20130KJ/M2；
　　F-太陽能熱水器集熱面積；
　　η-熱水器日平均效率，一般為0.5；
　　K1-容積系數，取1.0；
　　K2-系統熱損系數，取0.8；
　　L-產水量（別墅按300L/天計算）；
　　C-工質比熱容，4.19kJ/kg.℃；
　　ΔT-冷熱水溫差，按夏天淋浴用水量最大時計算，熱水55℃，冷水20℃，溫差35℃.
　　每戶需太陽能集熱管面積約4平方米，包括給水管等其他設施，工程造價約7500元/戶，按上述節能889KWH計算，市場電能價0.53元/KWH，每年可節約費用471元，考慮部分維修管理費用，6年可收回投資（不計投資利率情況下），節能性價比極高。
　　基準：廣州番禺地區太陽能保證率可取45%，則每年太陽能可免費提供熱水的天數為：
　　365×0.45≈165天，其余200天依靠電輔助加熱
　　設在相同條件下，對300升初始水溫為20℃的生活用水進行加熱，使水溫升高到55℃。則需熱量為：
　　300kg×（55-20）℃×1Kcal/kg℃=10500Kcal
　　消耗電量：
　　1度電=3600kJ÷4.187=859.8Kcal,電平均效率取95%，則消耗電量：
　　10500Kcal/859.8/0.95=12.85度電
　　每年節約費用為1293元，考慮部分維修管理費用，6年可收回投資（不計投資利率情況下），節能性價比極高，使用太陽能是可行和具有經濟性的。
　　
　　4總結
　　目前在房地產開發項目中，開發商配置太陽能熱水器的項目還比較少，普及太陽能的潛力還很大，各項目可根據自己的實際情況，選取最優化設計。
　　在解決太陽能熱水器的利用問題上，我們要根據國家的政策引導大力推廣應用太陽能熱水器，因地制宜，研發出適合各地區氣候條件的太陽能熱水器設計，并嘗試新的安裝費投入方法。特別是小區推廣太陽能熱水器，廠家大力加強售后跟進服務。
　　隨著人民居住舒適性和建筑節能環保意識的提高，我相信太陽能熱水器在住宅中的應用將逐漸得到普及，相應國家的節能減排的政策。