摘要：随着国民经济的发展，住宅内热水需求不断增加，太阳能作为可再生清洁能源在建筑热水领域受到重视。通过对昆明市当地海拔、气候及投资方的管理方式分析，确定某住宅小区太阳能热水的系统形式，并做经济性分析。
关键字：住宅小区,太阳能热水, 系统形式, 经济性分析
Abstract: Along with the development of national economy, residence in hot water increasing demand has the solar energy as a renewable clean energy in building hot water areas attention. Through the local altitude, climate and Kunming investors management way analysis, confirmed a residential area of solar hot water system form, and do economic analysis.
Key Words: residential district, solar hot water, system form, economic analysis
中图分类号： TK51文献标识码：A 文章编号：
1 项目概况
昆明市某住宅小区位于昆明滇池国家旅游度假区核心区域内，北临前卫西路紧靠滇越主题公园（规划用地），南靠红塔东路紧邻滇池卫城，西接滇池路，东连广福路。用地呈长方形，南北长约420米，东西最宽处约245米。基地地形较为平坦，交通十分便利，基地市政设施、城市公共设施和生活设施较为完善。本项目功能主要为小高层住宅、地下车库、防空地下室，建筑单体分为18栋小高层住宅（其中有一栋为10层的商住楼），地下一层为机动车库。总用地面积108451.75?，总建筑面积为260702.76?。
2气候条件
昆明属北纬亚热带，北纬25º01"，小区所在地海拔1885.90―1887.89米，日照时数为2481.2小时，日照率达57％，太阳能年辐射总量为5182.88兆焦耳／平方米•年。太阳能资源较丰富。境内大多数地区夏无酷暑，冬无严寒，气候宜人，具有典型的温带气候特点，城区温度在0―29℃之间，年温差为全国最小，这样的气候特征在全球少有，素有“春城”之称。
3太阳能系统形式的确定
3.1住宅小区太阳能热水系统的主要形式
住宅小区太阳能系统主要可分为单户单台式太阳能热水系统、集中集热集中供水式太阳能热水系统、阳台壁挂太阳能热水系统及集中集热分户储水式太阳能热水系统四种形式。
单户单台式太阳能热水系统（图一）以真空管一体机为主。该形式安装简便，成本低廉。但由于水箱上置严重破坏建筑外立面，且需要较多安装面积，难以应用于高层建筑。
集中集热集中供水式太阳能热水系统（图二），该系统太阳能集中安装于建筑屋面或其他共建区域，水箱集中设置，通过增压供水输送至每户。由于水箱体积较大，需专门考虑水箱安置地点，且由于水电均为公共资源，热水需另行收费，造成物业管理困难。
图一图二
阳台壁挂太阳能热水系统（图三），该系统集热器安装于阳台外护栏或建筑立面上，水箱悬挂于每户阳台内，通过整体设计达到太阳能与建筑一体化的目标。该系统完全实现业主自行承担太阳能系统运行费用，简化物业管理部门工作。但是为了维护建筑外立面效果，集热器通常几乎垂直安装，无法达到最佳使用效果。另外楼间距过小造成的遮阳问题也会影响该系统的使用效果。 图三
集中集热分户储热式太阳能热水系统（图四），该系统太阳能集中安装于建筑屋面或其他共建区域，每户配置一只盘管水箱。该系统真正意义上实现了分户计量，简化物业管理部门工作。由于太阳能集热器安装于屋面等采光效果较好位置，且可根据当地状况选择最优安装角度，因此集热性能良好。但是某些建筑屋面安装面积不足也会制约此系统的使用。
3.2系统选型
在与投资方交换意见后，由于对外立面视觉效果保护及保证后续太阳能使用效果，首先排除单户单台太阳能热水系统。
随后，投资方虑到小区初期入住率，物业收费难等问题，希望简化物业部门工作，因此放弃集中集热、集中供水系统。
由于昆明纬度较低，全年太阳入射高度角较大，如果阳台壁挂系统希望达到最优效果， 集热器需要小角度安装，以保证太阳光线垂直入射。这种情况下，集热器突出建筑外立面部分过多，难以实现太阳能与建筑一体化美学设计。因此放弃此种方式。图四
经过多次探讨、多方论证，集中集热分户储热太阳能热水系统最为适合本住宅小区项目使用。
3.3集中集热分户储热式太阳能热水系统的工作原理
该系统太阳能集热器统一安装于建筑屋面，每户设置一个盘管换热承压水箱，干管路设置于管道井内隐藏安装，水平支管预埋于建筑墙壁内。运用三管路同程设计，通过循环泵将热量均匀地输送至每户水箱中，水箱内设有辅助加热，保证热水质量。
由于储热水箱为承压水箱，通过自来水压力将热水从上端顶出，因此洗浴供水喷淋有力，水质清洁，并能保证出水温度不会因自来水管网压力的变化而波动。
集热管路系统充填软水作为循环介质，并将热量通过水箱内换热盘管传递至水箱，因此实现了集热系统无垢化，并防止了淋浴用水因进入集热系统而造成的二次污染，保证用水安全性。
每户管路入户前安装电动球阀，防止出现热量回流，仅允许热量进入水箱，保证业主利益不受侵犯。
4系统经济性分析
按照本住宅小区1500户居民计算，每户热水估算为120L/d (60℃）（昆明当地规定），太阳能保证率为65%。
因此可计算出每年太阳能可节省的常规能量为：
相当于每年节省23万立方米的天然气（天然气的热值安1立方米=8400Kcal），节省276吨的标煤。节省224万度的电。
笔者咨询太阳能热水厂商，本住宅小区太阳能热水系统总投资额为1000万元，年运行费用（包括住户内电辅助加热及其他运行费用）为40万元，太阳能热水系统的使用寿命为15年以上。同样，若该小区使用燃油锅炉，则初期投资为200万元，年运行费用为180万元，使用寿命为8年左右。若用电锅炉，则初期投资为200万元，年运行费用为135万元，使用寿命为8年左右。燃油或电锅炉不仅使用寿命短、年运行费用大，而且会增加碳排放量。 显然， 相较于燃油或电锅炉，使用太阳能热水系统可在6~8年内则可以收回多于初期投资，以后可尽享太阳能这一免费清洁能源。环境和经济效益显著！
5结语
在太阳能资源较为丰富的地区，住宅小区的热水系统应优先选用太阳能热水系统。可用燃气，燃油，电等作为辅助热源，根据建筑高度、户数、屋面可放集热板的面积、建筑朝向，以及建筑外里面要求等进行综合考虑，采用相应的太阳能热水系统形式，从而设计出既能满足使用要求又低碳环保的建筑。
参考文献
1 郑瑞澄，民用建筑太阳能热水系统技术手册，化学工业出版社，2011
2 建筑给水排水设计规范（GB 50015-2003）2009年版，中国计划出版社
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。