太阳能热水系统设计案例综述
1.1系统原理
太阳能热水供应系统和其他那些传统传统的能源系统有本质区别，它是把太阳能这一前端技术应用在绿色建筑上，主要是使用比较专业的设备把太阳辐射收集起来并加以应用。这样的系统可以为热水供应提供稳定的源泉，取代平日里的常规能源。
宿舍生活热水系统的工作原理如下图2-1所示：首先，夜间水池9会给太阳能蓄热水箱1加满冷水，整个蓄热水箱的容积会根据学生宿舍内居住的学生的日用水量确定。其次，在某一固定时刻（如下午15∶00）开始对太阳能蓄热水箱1里的冷水进行加热REF_Ref1856\w\h[5]。简单来说，太阳能热水系统有如下加热和控制方法：先把一个感温器放置在集热器阵列4内，再把另一个感温器安装在蓄热水箱1中；经过一段时间，集热器阵列4内的水温会明显比蓄热水箱1内的水温高，就在这个时刻，循环泵6就会相应地运作，循环泵6的运作会通过上循环管3使得蓄热水箱1中的冷水逐渐开始升温；否则，太阳能循环泵6就会关闭。最后，在终端用户11（即学生）开始需要得到热水供应前的那30分钟内，必须对蓄热水箱1的水温作出判断，水温达到了设定温度（如60℃）了没有。如果水温还没有按时达到这个设定值，就要让循环加热泵13启动了，同时需要电辅助加热设备14的辅助，电辅助加热设备14把未达到设定水温的水加热好，就可以通过供水管10将热水给终端用户11使用。
图2-1宿舍生活热水系统原理图
1.2热水系统形式
在太阳能热水系统的设计中，热水系统形式是一个很重要的因素，因为对于不同的建筑环境，热水系统的形式也不可能一样。我们要因地制宜，选择合适的系统形式对相应的建筑进行太阳能热水系统设计。日常生活中主要的两种系统形式如表2-1所示。
表2-1不太阳能热水系统形式对比
类型
描述
优点
缺点
集中集热、集中供热
集热器和蓄水箱一起放在屋顶
系统设备集中，好检修，运行良好。
建筑各楼层用户资源共享。
3.水温、水量有保障，经济效益良好。
1集热器、蓄水箱占据空间大，考虑承重。
1.天气对系统影响大，考虑辅助热源。
集中集热、分户蓄热
集热器放在屋顶，蓄水箱放在用户厕所
系统设备集中，好检修，运行良好。
分户蓄热，辅助加热，不受时间影响。
集热和供热独立。
占用公共空间。
每个用户都装蓄水箱，投资大。
3.热损失明显。
因为此次研究对象是S学院的学生宿舍楼，这类建筑热水用户人数庞大，相应的太阳能集热器也需要大规模铺设。并且宿舍建筑公共空间有限，为了不占据太多空间资源，蓄水箱最好的安置点便是建筑楼顶；为了平时好维修，系统的设备最好是集中设置。又考虑到学生用户平时都是热水资源共享，每天的热水水温、水量都需要得到正常保障；天气不佳的时候还需辅助热源的支持，所以选择集中集热、集中供热的太阳能热水系统形式作为本次S学院学校宿舍楼热水系统设计的系统形式。
1.3集热器类型与连接
1.3.1集热器类型
集热器是太阳能热水系统中可以说最核心的设备，因为系统要对学生的日常用水加热，所需要的热量需要通过太阳能集热器对太阳辐射能的吸收来获得。我们在选择太阳能集热器的时候必然要慎重，合理，否则，因为不同的天气，不同的辐射资源对集热器性能的发挥会产生比较大的影响。下面的表2-2则是对现在市场上比较常见的三种集热器类型做出了比较，我们需要选择一种最佳的集热器，以让热水系统在集热器的协助下运行最优化。
表2-2集热器类型比较
平板型集热器
全玻璃真空管集热器
热管式真空管集热器
产水温度
中、低温
中、高温
中、高温
承压性
较强
弱
较强
性能
集热效率高；辐射强时集热性能优于真空管集热器
集热效率高，热损小
集热效率高，热容量小，启动速度快
合适环境
各地区
不适合严寒地区
各地区
换热方式
直接式或间接式
直接式
直接式或间接式
可靠性
高
低，空晒易爆管
高
寿命
20年
15年
15年
与建筑结合程度
易与建筑屋面或墙体结合，美观大方
不易与建筑屋面或墙体结合
不易与建筑屋面或墙体结合
由上表2-2可以了解到，在跟两种真空管集热器的对比下，在学生宿舍太阳能热水系统这种对热水产水温度没特别高要求的建筑热水系统设计中，平板型集热器运行可靠性相对较高，使用的寿命长久、承压性也强。此外，S属于亚热带气候，年平均气温较高，对集热器的热损失要求不高。并且本次研究对象是学生宿舍楼，平板型集热器易于与建筑结合，美观大方，节约空间资源，符合设计要求，因此综上描述，确定平板集热器做为S学院太阳能热水系统的集热器。
1.3.2集热器间距
集热器在楼顶进行安装的时候，要考虑是否有遮挡物对其集热进行干扰，不仅是树木等外界的干扰，更要考虑集热器本身前后排间距的摆放是否有彼此干扰着。
通常判别相互不遮挡的原则有以下几点REF_Ref4409\w\h[