太阳能热水系统与建筑节能的论述

张 莉

目前，国内能源需求量巨大，中国已经从能源净输出国变为净进口国。这不仅对环境造成了巨大的污染，还对能源的依赖日趋加重，各种能源都存在巨大的需求缺口，其中日常生活中住宅以及建筑的能源消耗量最为巨大。如果能够适时引进高效的太阳能建筑设施复合能源供给系统，不仅能够满足住户对于能源的日常寻求，还能从环保角度提供更清洁、更环保、更高效的能源。但是，一直以来太阳能热水系统与建筑节能系统的融合方面一直不容乐观。在建筑节能方面，太阳能热水系统的使用率仅仅不到8%，尽管国家层面不断出台有关的支持政策，通过各级部门的大力推广将太阳能热水系统的普及率提升到20%左右，但是在继续推广的环节却遇到了较大的瓶颈，例如：技术瓶颈以及市场上太阳能热水系统产品质量标准参差不齐等，都给太阳能热水系统和建筑节能的融合带来了不少麻烦。本文仅就太阳能热水系统与建筑节能的相关问题予以简单的论述。

一、太阳能热水系统的使用现状

太阳能热水系统最常见的就是太阳能热水器，市面上也存在各种品牌的热水器，其使用方式也基本是为住户提供热水以及洗澡用水等等。如果能够对太阳能热水器进行大规模的推广，对于建筑节能将有着显著的效果，例如：某小区在使用太阳能热水系统之前，每年能源支出就达到了50万元，在安装了太阳能热水系统之后，日产出热水达到20立方米，一个月就能供给多达600吨的热水，一年下来可以节约热水费用多达10余万元，太阳能热水系统的安装费用为40万，四年就可以收回安装成本。

二、太阳能热水系统在建筑节能领域的应用

1、新型太阳能热水器

太阳能热水器的高导热性以及热二极管优良传导性的特性决定了太阳能的热利用效应必然能够在热水器应用领域得到广泛的使用，同时，在太阳能热水系统中集成了更多的先进技术，在新一代的平板式太阳能热水系统中，应用最为普遍。采用的方式是普通平铺式的集热板，集热板散发的热量也被吸热器所蒸发，太阳的辐射通过集热板将能量传输进能量储存装置，太阳能热水器也在冷凝阶段将热水输送至热水箱中，太阳能的蒸发阶段需要热翅片，并最好镀有过滤性吸收涂层，增加集中散热的效率，这种热水器与传统的相比主要具备如下优点：

（1）启动速度快，能够快速对收集的热量进行传递。

（2）日常太阳能转化效率高，要高出普通太阳能热水器30%左右。

(3)集热器的真空管道与水分离，即使在极端低温情况下也不会引起管道冻裂等情况。

(4)集热器因为在真空管内没有水流通过，所以也就不会出现真空管内生锈的问题，所以能够最大限度地减少真空管的损坏，保证热水器的正常运行。

(5)可以防止在极端天气下的倒流现象，提高各种环境下的热量转化效率。太阳能目前的高温散热器件中，通常在高温集热方面也有一定的应用，特别是在太阳能发电站的集热塔以及聚焦器上，能够利用高温的太阳辐射对热水器的能量进行输送，并且太阳能热水器在吸收热量之后能够遵循热力循环的原则，让热力循环来驱动发电设备，实现从太阳能到热能的高效转换。

2、太阳能热水系统在建筑暖通空调中的节能应用

空调的排风系统能够有效地将太阳能热水系统中的热管导热装置输送给空调排风系统中，目前主流的板式以及转轮式能量回收系统的使用转换率虽然较高，但是这种制式的回收系统存在易损坏、不易维修的弊端，而且可能造成对于空气的交叉污染。如果采用太阳能热水系统不仅能够起到应有的节能作用，还能有效地避免回收系统的种种问题，同时，在换风、排风阶段能够将外界流动空气更有效率地输送给室内，同时避免太阳能热水器在冷凝阶段对排风管道造成堵塞，这样也减少了空调的工作量，节约了更多的电能，从另一个层面节约了更多的能源。

对于真空导热管可以通过太阳能热水系统加以辅助使用。在整个排暖系统中加入一种无色无味的热水超导液，让整个暖通系统在真空状态下进行日常工作，高效利用散热器，释放潜在的液化潜能，使得整个暖通系统的采暖效率能够达到90%以上。这样与普通的热水供暖系统比较，具有以下优势：

（1）对于同样的热量消耗，真空状态下，太阳能热水系统的介质流量相比于普通的热水器要少的多，这样散热器中的回温差才能与室内持平，可以最大幅度地减少散热设备所占用的室内面积。

（2）超导液化气体的热惰性通常很小，凝固点也很低，在冬天是很好的防冻液，非常适合对于民用住宅的间歇性供暖。

（3）超导介质的多变式内外调节温度的特性决定了其非常适用于建筑通暖空调系统中。

（4）整个系统相比于传统系统，运行成本微乎其微，同时不需要补水。

自然风的排风系统通常继承在换热装置中，但是排风系统有着其独享的竖井通风系统，可以加装常规的换热器，这样也能在压力损失较小的情况下避免通风失败。但是，毕竟太阳能的热水系统存在天然的散热和传导优势，并且方便拆卸，可以灵活应用，在风道风速相同的情况下，太阳能热水器的压强损失仅为1Pa，另外，太阳能热水器通过自然排风所获得的能源可以进行回收再利用，也是为建筑节能的一种间接方式。

综上所述，太阳能的热水系统在建筑节能领域有着广泛的应用，太阳能热水系统因为具有高效转化率的换热导热元器件，同时，结构完整、占用面积小、换热器在进出口的压强转换上不消耗多余的能量等种种优点的存在，越来越受到行业内研究人员的关注。通过近些年越来越多的研究成果表明，基于太阳能热水系统的各种热利装置，在额外能量的回收和日常太阳辐射能量的收集方面具有巨大的优势，因此，随着金属材质的管道与相关液体技术难点的突破以及太阳能热水器的能量转化效率的不断改善，基于太阳能热水系统的建筑节能设施建设成本更低，应用前景将更加广泛，太阳能热水系统在未来的建筑领域必定大放异彩。

[1]张景玲,万建武.太阳能热水器式空调机组在空调系统的节能应用研究[J].广州大学学报,2006(6):81-85.

[2]朱高涛,刘正华.微型太阳能热水器技术的研究现状与发展[J].制冷与空调,2006(2):12-13.