太阳能热水系统与建筑一体化应用技术研究.docx

太阳能热水系统与建筑一体化应用技术研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，其利用价值和应用前景越来越受到人们的关注。太阳能热水系统作为太阳能利用的重要形式之一，具有安装简便、运行成本低、环保效益显著等优点，因此在建筑领域得到了广泛的应用。本文将深入研究太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的相关问题，旨在探讨太阳能热水系统在建筑中的集成方式、性能优化、经济效益及环境影响等方面的内容，为太阳能热水系统在建筑领域的应用提供理论支持和实践指导。本文将首先介绍太阳能热水系统的基本原理和分类，分析其在建筑领域的应用现状及存在的问题。在此基础上，重点探讨太阳能热水系统与建筑一体化的设计原则、技术方法和实现途径，包括太阳能集热器的选型与布置、热水系统的管道设计与安装、建筑结构与太阳能热水系统的协调等方面。同时.，还将对太阳能热水系统的性能评估方法进行研究，提出优化设计方案，以提高系统的热效率和使用寿命。本文还将对太阳能热水系统在建筑领域的应用进行经济效益和环境影响分析，评估其节能减排效果和投资回报率，为建筑领域推广太阳能热水系统提供决策依据。结合国内外相关案例和实践经验，总结太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的成功经验和发展趋势，为未来的研究和实践提供参考。通过本文的研究，期望能够为太阳能热水系统在建筑领域的应用提供更为全面、深入的理论支持和实践指导，推动太阳能热水系统与建筑一体化的快速发展，为实现可持续能源利用和绿色建筑目标做出积极贡献。二、太阳能热水系统的基本原理与技术太阳能热水系统是一种利用太阳能集热器吸收太阳辐射能量，并将其转换为热能，用于加热水的装置。其基本原理主要基于热力学第一定律，即能量守恒定律。太阳能热水系统主要由太阳能集热器、储水箱、循环泵和控制系统等组成。太阳能集热器是系统的核心部分，负责吸收太阳辐射并将其转换为热能。其工作原理是，当太阳光照射到集热器表面时，集热器内的吸热材料吸收太阳光能，并通过热传导和对流等方式将热能传递给工作介质（如水或其他液体）。工作介质在集热器内被加热后，通过循环泵的作用，将热能输送到储水箱中。储水箱用于储存加热后的水，以便随时供应给用户。储水箱通常具有保温功能，以减少热能的损失。循环系统包括循环泵和管道，负责将工作介质在集热器和储水箱之间循环流动。循环泵的作用是驱动工作介质在系统中循环，从而实现热能的传递。控制系统则负责监控整个系统的运行状态，并根据需要调整循环泵的工作状态，以保证系统的稳定运行和高效利用太阳能。太阳能热水系统的技术包括集热器技术、储热技术、循环技术和控制技术等。其中，集热器技术是系统的关键技术之一，其性能直接影响到系统的热效率和经济效益。目前，常见的集热器类型包括平板集热器、真空管集热器和热管集热器等。太阳能热水系统与建筑一体化应用技术是将太阳能热水系统与建筑设计和施工相结合，使太阳能热水系统成为建筑的一部分，从而提高建筑的能源利用效率和环境友好性。这种一体化设计可以实现太阳能热水系统的最大化利用，减少能源浪费，同时提高建筑的美观性和舒适性。在建筑一体化应用中，太阳能热水系统可以与建筑的屋顶、墙面等部位相结合，实现太阳能集热器的最大化利用。通过合理的建筑设计和施工，可以确保太阳能热水系统的安全、稳定和高效运行。太阳能热水系统是一种高效、环保的能源利用方式，其基本原理和技术的不断发展为太阳能热水系统与建筑一体化应用提供了更广阔的前景。随着人们对可再生能源的日益重视和技术的不断进步，太阳能热水系统在建筑领域的应用将会更加广泛和深入。三、建筑一体化的设计与实施建筑一体化设计是太阳能热水系统成功应用的关键环节。这一环节涉及到太阳能热水系统与建筑结构的完美融合，不仅要保证热水系统的功能性，还需考虑其美学效果，确保其与建筑风格、色彩和材质的高度协调。在设计阶段，我们首先要对建筑物的结构、朝向、遮阳情况等进行详细分析，以确定最佳的太阳能集热器安装位置和角度。同时，结合建筑物的使用功能和热水需求，设计合理的热水系统容量和循环方式。考虑到不同季节太阳辐射强度的变化，我们还需设计相应的调节装置，以确保热水系统的全年稳定运行。在实施阶段，我们需要与建筑施工团队紧密合作，确保太阳能热水系统的安装与建筑施工同步进行。这涉及到太阳能集热器的安装、热水管道的铺设、控制系统的集成等多个环节。在安装过程中，我们要严格遵循相关标准和规范，确保系统的安全性和耐用性。为了提高太阳能热水系统的能效，我们还可以采用一些先进的控制技术和节能措施。例如，通过智能控制系统对热水系统进行实时监控和调节，确保其始终运行在最佳状态；结合建筑物的保温措施和热水使用习惯，合理调整热水系统的运行策略，实现节能降耗的目标。建筑一体化设计与实施是太阳能热水系统成功应用的重要保障。通过科学的设计和精细的施工，我们可以将太阳能热水系统完美地融入建筑之中，实现其与建筑的和谐共生。四、太阳能热水系统与建筑一体化的案例分析太阳能热水系统与建筑一体化的应用技术在全球范围内得到了广泛的推广和应用。下面将详细分析几个具有代表性的案例，以展示这种技术的实际应用效果。在某绿色生态住宅小区中，太阳能热水系统与建筑一体化设计得到了充分体现。小区内的每栋建筑都安装了太阳能热水系统，该系统与建筑外观完美融合，不仅提高了建筑的美观性，还实现了能源的有效利用。在夏季，太阳能热水系统能够满足小区居民的大部分热水需求，大大减少了对传统能源的依赖。该系统还配备了智能控制系统，能够根据天气和用水量的变化自动调节热水供应，确保系统的稳定运行。在某商业综合体项目中，太阳能热水系统被用于满足商业区、办公区和公共区域的热水需求。该项目采用了先进的太阳能集热技术和高效的热水储存系统，实现了太阳能热水的高效利用。同时，太阳能热水系统的安装与建筑外立面的设计相结合，既提升了建筑的整体美感，又增强了建筑的节能性能。在某学校的教学楼中，太阳能热水系统被广泛应用于学生宿舍、食堂和实验室等场所。该系统的设计和安装充分考虑了学生的实际需求，确保了在任何天气条件下都能提供充足的热水。系统还配备了远程监控功能，方便管理人员实时监控系统的运行状态，确保热水的稳定供应。这些案例充分展示了太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的优势和应用前景。通过合理的设计和安装，太阳能热水系统不仅能够满足建筑的热水需求，还能够提升建筑的美观性和节能性能。随着技术的进步和成本的降低，太阳能热水系统与建筑一体化技术将在未来得到更广泛的应用和推广。五、太阳能热水系统与建筑一体化的应用前景与挑战随着全球对可再生能源的需求日益增加，太阳能热水系统与建筑一体化的应用前景广阔。太阳能作为一种清洁、可持续的能源，其在建筑领域的应用不仅有助于减少碳排放，缓解能源压力，还能提升建筑的美观性和功能性。然而，这一技术在推广和应用过程中也面临着一些挑战。应用前景方面，随着科技的进步和成本的降低，太阳能热水系统与建筑一体化的技术将更加成熟和普及。未来，这种技术有望在城市建筑、住宅小区、公共设施等多个领域得到广泛应用。同时，随着人们对绿色、环保、节能生活的追求，这种技术也将成为建筑行业的重要发展方向。政府对于可再生能源的扶持政策和补贴措施，也将进一步推动太阳能热水系统与建筑一体化的应用和发展。然而，在应用过程中，太阳能热水系统与建筑一体化也面临着一些挑战。技术难题需要解决。如何提高太阳能的收集效率、减少热损失、保证系统的稳定运行等问题，是制约该技术进一步发展的关键。市场推广和普及的难度也不容忽视。由于太阳能热水系统的初始投资成本较高，一些用户可能难以接受。公众对于太阳能技术的认知度还不够高，需要加强宣传和教育。政策和法规的支持也是影响该技术发展的重要因素。政府需要出台更加明确和有力的政策，以推动太阳能热水系统与建筑一体化的广泛应用。太阳能热水系统与建筑一体化的应用前景广阔，但同时也面临着技术、市场、政策等多方面的挑战。只有通过不断的技术创新和市场推广，才能推动这一技术的广泛应用和发展。六、结论随着全球对可再生能源的日益关注和对环境保护的迫切需要，太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的研究与实践显得尤为重要。本研究旨在探讨太阳能热水系统与建筑设计的有效结合，分析其在实际应用中的效果与挑战。通过深入研究和实践案例分析，我们得出以下太阳能热水系统与建筑一体化的设计能够显著提高太阳能的利用效率，实现节能减排的目标。这种一体化设计不仅优化了太阳能热水系统的安装和运行，同时也提高了建筑的整体美观性和功能性。太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的推广和应用，对于促进绿色建筑和可持续发展具有重要意义。这种技术不仅有助于降低建筑运行成本，提高居民生活质量，而且对于推动可再生能源技术的发展和普及具有积极作用。然而，在实际应用中，我们也发现了一些问题和挑战。例如，太阳能热水系统与建筑一体化设计的初始投资成本较高，可能超出了部分用户的承受能力。不同地区的气候条件和建筑特点也会对太阳能热水系统的效率和稳定性产生影响。因此，未来我们需要继续加强太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的研究和创新，提高其效率和稳定性，降低初始投资成本，以更好地满足市场需求和推动可持续发展。政府和社会各界也应加大对太阳能热水系统与建筑一体化技术的支持和推广力度，为绿色建筑和可再生能源技术的发展创造更加有利的条件。参考资料：随着社会的发展和人口的不断增长，高层住宅已成为城市居住的主要形式。然而，高层住宅由于其自身的特点，如建筑高度高、居住密度大等，给太阳能热水系统的应用带来了新的挑战。为了解决这些问题，本文提出了一体化设计研究高层住宅太阳能热水系统的新方法。太阳能热水系统是一种利用太阳能转化为热能的技术，具有节能、环保、经济的优势。随着技术的不断发展，太阳能热水系统的应用范围也越来越广泛。然而，目前大多数太阳能热水系统设计并不合理，存在设备占地面积大、系统效率低等问题，难以在高层住宅中发挥其优势。针对高层住宅的特点，本文提出了一体化设计方法。具体包括以下几个方面：集热器设计：为了适应高层住宅的建筑特点，集热器设计需要采用更为灵活的结构和材料，以减小设备的体积和重量。同时，为了提高集热器的效率，应优化其光学设计和热学设计。储水箱设计：储水箱是太阳能热水系统的重要组成部分，需要具备大容量、低能耗、易安装等特性。在一体化设计中，我们采用新型的储水箱设计，将储水箱与集热器紧密结合，以减小系统的体积和成本。系统控制设计：为了确保太阳能热水系统的稳定运行，需要设计合理的系统控制策略。在一体化设计中，我们采用智能控制算法，对系统的运行状态进行实时监控和调整，以提高系统的运行效率。系统效率高：一体化设计方法提高了集热器和储水箱的效率，从而提高了整个系统的效率。成本低：由于一体化设计方法减小了系统的体积和成本，因此可以降低整个系统的成本。适应性强：一体化设计方法适应高层住宅的特点，可以更好地与建筑相结合，提高建筑的节能性能。然而，一体化设计方法也存在一些不足之处，如施工难度较大等。因此，我们需要进一步研究和改进，以完善该方法的应用。本文提出了一体化设计研究高层住宅太阳能热水系统的新方法，该方法具有系统效率高、成本低、适应性强等优点。然而，该方法仍存在一些不足之处，需要进一步研究和改进。未来，我们将继续深入研究一体化设计方法，以完善该方法的应用，为高层住宅太阳能热水系统的推广和应用提供更好的支持和指导。随着全球能源需求的日益增长，太阳能作为一种清洁、可再生的能源，正日益受到人们的。太阳能热水系统是一种利用太阳能将水加热的装置，具有节能、环保、经济等优势。近年来，太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的出现，使得太阳能热水系统在建筑领域的应用更加广泛和深入。这种技术的应用，既符合国家对于节能减排的政策导向，又能有效降低建筑能耗，提高建筑的可持续性。太阳能热水系统主要由太阳能集热器、管道系统、温度控制装置等构成。其中，太阳能集热器是系统的核心部分，负责收集太阳能并将之转化为热能。管道系统则负责将太阳能集热器加热后的热水输送到各个用水点，同时将冷水返回太阳能集热器进行再次加热。温度控制装置则负责对太阳能热水系统的温度进行调节，以保证系统的稳定运行。太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的应用原理是将太阳能热水系统作为一种独立的系统，与建筑本体相结合，实现与建筑的同步设计、同步施工和同步使用。在实现方法上，主要包括以下几个方面：墙体安装：将太阳能集热器安装在建筑物的外墙或屋顶上，使其能够最大程度地接收太阳能。同时，采用支架等结构件将太阳能集热器与建筑物牢固连接，保证其稳定性和安全性。管道布置：根据建筑物的结构和用水需求，合理布置热水管道和冷水管道。同时，考虑管道的保温和防冻措施，以减少能量的损失和水资源的浪费。仪表控制：通过温度传感器和水位传感器等仪表设备，对太阳能热水系统的运行状态进行实时监控。同时，设置智能控制系统，根据实际需求对系统的运行参数进行自动调节，保证系统的稳定性和舒适性。随着太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的不断发展，国内外的研究成果和应用实践也越来越丰富。在国外，德国、美国和日本等国家在太阳能热水系统与建筑一体化应用技术方面处于领先地位，其研究重点主要集中在系统性能优化、节能效益评估、政策法规等方面。在国内，随着政府对可再生能源利用的支持力度不断加大，太阳能热水系统与建筑一体化应用技术也得到了广泛应用和深入研究。目前，国内外的科研项目主要集中在提高太阳能热水系统的能效、降低成本、优化设计等方面。同时，随着物联网、大数据等技术的应用，智能化的太阳能热水系统也越来越受到。一些创新性的发展思路也在不断涌现，如利用太阳能与其他能源相结合的综合能源系统等，这些思路有望进一步提升太阳能热水系统的应用范围和效果。随着科技的不断进步和政策的持续支持，太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的发展前景十分广阔。在未来，该技术将更加注重以下几个方面的发展：政策支持：政府将继续加大对太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的政策支持力度，推动该技术的广泛应用和产业的发展。市场需求：随着人们环保意识的提高和可持续发展的需要，对太阳能热水系统的需求将不断增加，市场潜力巨大。技术进步：未来将会有更多的科研成果和创新思路涌现，推动太阳能热水系统与建筑一体化应用技术的不断进步和优化。同时，随着物联网、大数据等技术的应用，智能化的太阳能热水系统也将得到更广泛的应用。太阳能热水系统是利用太阳能集热器采集太阳热量，在阳光的照射下使太阳的光能充分转化为热能，通过控制系统自动控制循环泵或电磁阀等功能部件将系统采集到的热量传输到大型储水保温水箱中，在匹配当量的电力、燃气、燃油等能源，把储水保温水箱中的水加热并成为比较稳定的定量能源设备。该系统既可提供生产和生活用热水,又可作为其他太阳能利用形式的冷热源，是太阳热能应用发展中最具经济价值、技术最成熟且已商业化的一项应用产品。无动力循环即热式太阳能热水系统运行原理：真空管内的水遇到阳光辐射后，开始升温，管内的水升温后密度变小，自然循环到水箱内，逐步把水箱内的水加热，升温后的水储存在具有聚氨酯发泡保温的的水箱内。室内冷水经过水箱内固定好的波纹管流道流过，把带有压力的自来水温升到几乎与水箱内水温相同的温度（温差小于2度）流出。从而获得稳定、有压力的、洁净的热水。自然循环太阳能热水系统是依靠集热器和储水箱中的温差，形成系统的热虹吸压头，使水在系统中循环；与此同时，将集热器的有用能量收益通过加热水，不断储存在储水箱内。系统运行过程中，集热器内的水受太阳能辐射能加热，温度升高,密度降低，加热后的水在集热器内逐步上升，从集热器的上循环管进入储水箱的上部；与此同时，储水箱底部的冷水由下循环管流入集热器的底部；这样经过一段时间后，储水箱中的水形成明显的温度分层,上层水首先达到可使用的温度，直至整个储水箱的水都可以使用。用热水时，有两种取热水的方法。一种是有补水箱，由补水箱向储水箱底部补充冷水，将储水箱上层热水顶出使用，其水位由补水箱内的浮球阀控制，有时称这种方法为顶水法；另一种是无补水箱，热水依靠本身重力从储水箱底部落下使用，有时称这种方法为落水法。强制循环太阳能热水系统是在集热器和储水箱之间管路上设置水泵，作为系统中水的循环动力；与此同时，集热器的有用能量收益通过加热水，不断储存在储水箱内。系统运行过程中，循环泵的启动和关闭必须要有控制，否则既浪费电能又损失热能。通常温差控制较为普及，有时还同时应用温差控制和光电控制两种。温差控制是利用集热器出口处水温和贮水箱底部水温之间的温差来控制循环泵的运行。早晨日出后，集热器内的水受太阳辐射能加热，温度逐步升高，一旦集热器出口处温和贮水箱底部水温之间的温差达到设定值（一般810°C）时，温差控制器给出信号，启动循环泵，系统开始运行；遇到云遮日或下午日落前，太阳辐照度降低，集热器温度逐步下降，一旦集热器出口处水温和贮水箱底部水温之间的温差达到另一设定值（一般34）时，温差控制器给出信号，关闭循环泵，系统停止运行。顶水法是向贮水箱底部补充冷水（自来水），将贮水箱上层热水顶出使用；落水法是依靠热水本身重力从贮水箱底部落下使用。在强制循环条件下，由于贮水箱内的水得到充分的混合，不出现明显的温度分层，所以顶水法和落水法都一开始就可以取到热水。顶水法与落水法相比，其优点是热水在压力下的喷淋可提高使用者的舒适度，而且不必考虑向贮水箱补水的问题；缺点也是从贮水箱底部进入的冷水会与贮水箱内的热水掺混。落水法的优点是没有冷热水的掺混，但缺点是热水靠重力落下而影响使用者的舒适度，而且必须每天考虑向贮水箱补水的问题。在双回路的强制循环系统中，换热器既可以是置于贮水箱内的浸没式换热器，也可以是置于贮水箱外的板式换热器。板式换热器与浸没式换热器相比，有许多优点：其一，板式换热器的换热面积大，传热温差小，对系统效率影响少；其二，板式换热器设置在系统管路之中，灵活性较大，便于系统设计布置；其三，板式换热器已商品化、标准化，质量容易保证，可靠性好。直流式太阳能热水系统是使水一次通过集热器就被加热到所需的温度，被加热的热水陆续进入贮水箱中。系统运行过程中，为了得到温度符合用户要求的热水，通常采用定温放水的方法。集热器进口管与自来水管连接。集热器内的水受太阳辐射能加热后，温度逐步升高。在集热器出口处安装测温元件，通过温度控制器，控制安装在集热器进口管理上电动阀的开度，根据集热器出口温度来调节集热器进口水流量，使出口水温始终保持恒定。这种系统运行的可靠性取决于变流量电动阀和控制器的工作质量。有些系统为了避免对电动阀和控制器提出苛刻的要求，将电动阀安装在集热器出口处，而且电动阀只有开启和关闭两种状态。当集热器出口温度达到某一设定值时，通过温度控制器，开启电动阀，热水从集热器出口注入贮水箱，与此同时冷水（自来水）补充进入集热器,直至集热器出口温度低于设定值时，关闭电动阀，然后重复上述过程。这种定温放水的方法虽然比较简单，但由于电动阀关闭有滞后现象，所以得到的热水温度会比设定值低一些。直流式系统有许多优点：其一，与强制循环系统相比，不需要设置水泵；其二，与自然循环系统相比，贮水箱可以放在室内；其三，与循环系统相比，每天较早地得到可用热水，而且只要有一段见晴时刻，就可以得到一定量的可用热水；其四，容易实现冬季夜间系统排空防冻的设计。直流式系统的缺点是要求性能可靠的变流量电动阀和控制器，使系统复杂，投资增大。太阳阳能热水系统主要由太阳能集热器、储水保温水箱、管道保温系统（连接管道）、自动控制系统和其他外部设备（如：循环泵、电磁阀及伴热带等）组成。系统中的集热元件，其功能相当于电热水器中的电加热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的白昼，所以有时需要辅助加热，如锅炉、电加热等。中国市场上最常见的是全玻璃太阳能真空集热管。结构分为外管、内管，在内管外壁镀有选择性吸收涂层。平板集热器的集热面板上镀有黑铭等吸热膜，金属管焊接在集热板上，平板集热器较真空管集热器成本稍高，近几年平板集热器呈现上升趋势，尤其在高层住宅的阳台式太阳能热水器方面有独特优势。全玻璃太阳能集热真空管一般为高硼硅3特硬玻璃制造，选择性吸热膜采用真空溅射选择性镀膜工艺。和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。因为太阳能集热器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。水箱内胆是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要。市场上有不锈钢、搪瓷等材质。保温层保温材料的好坏直接关系着保温效果，在寒冷季节尤其重要。较好的保温方式是聚氨脂整体发泡工艺保温。外壳一般为彩钢板、镀铝锌板或不锈钢板。将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温防冻处理。管道必须有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命。同时，为了减少热量在管道传输过程中的损失，连接管路还应具备保温系统。自动控制系统是热水系统的大脑，各种信号传感器就是系统的神经。太阳能热水系统与普通太阳能热水器的区别就是控制中心。作为一个系统，控制中心负责整个系统的监控、运行、调节等功能，的技术已经可以通过互联网远程控制系统的正常运行。其它外部设备主要包括循环泵、增压泵、供水泵和电磁阀。这要根据循环管道的粗细、流量的大小、集热器串并联的组数、集热器安置位置的高低综合因素确定，尤其是循环泵扬程、流量、吸程的确定,根据水箱位置的高低，循环泵的扬程差别巨大，应该更为谨慎。环保效益一一相对于使用化石燃料制造热水，能减少对环境的污染及温室气体一二氧化碳的产生。节省能源一一太阳能是属于每个人的能源，只要有场地与设备，任何人都可免费使用它。安全一一不像使用瓦斯有爆炸或中毒的危险，或使用燃料油锅炉有爆炸的顾虑，或使用电力会有漏电的可能。不占空间一一不需专人操作自动运转。另外，太阳能集热器装在屋顶上，不会占用任何室内空间。具经济效益一一正常的太阳能热水器是不易损坏，寿命至少在十年以上，甚至有到二十年的，因为基本热源为免费的太阳能，所以使用它十分符合经济成本效益。国际标准IS09459对太阳能热水系统提出了科学的分类方法，即按照太阳能热水系统的七个特征进行分类，其中每个特征又都分为2-3种类型，从而构成了一个严谨的太阳能热水系统分类体系，如表所示。2太阳能预热系统-在水进入任何其他类型加热器之前，对水进行预热的太阳能热水系统；3太阳能带辅助能源系统一-联合使用太阳能和辅助能源，并可不依赖于太阳能而提供所需热能的太阳能热水系统；1直接系统-传热工质（水）最终被用户消费或循环流至用户的热水直接流经集热器的系统，亦称为单循环系统或单回路系统；2间接系统-传热工质不是最终被用户消费，或循环流至用户的水不做为传热工质而是其他传热工质流经集热器的系统，亦称为双循环系统或双回路系统。1敞开系统-传热工质与大气有大面积接触的系统，其接触面主要在蓄热装置的敞开面；2开口系统-一传热工质与大气的接触仅限于补给箱和膨胀箱的自由表面或排气管开口的系统；2回流系统-作为正常工作循环的一部分，传热工质在泵停止运行时由集热器流入到蓄热装置，而在泵重新开启时又流入集热器的系统；3排放系统一-为了防冻目的，水可以从集热器排出而不再利用的系统。1自然循环系统-仅仅利用传热工质的密度变化来实现集热器和蓄热装置（或换热器）之间进行循环的系统，亦称为热虹吸系统;2强制循环系统-利用泵迫使传热工质通过集热器进行循环的系统，亦称为强迫循环系统或机械循环系统。1循环系统-一运行期间，传热工质在集热器和蓄热装置之间进行循环的系统；2直流式系统-有待加热的传热工质一次流过集热器后，进入蓄热装置（储水箱）或进入使用辅助能源加热设备的系统，有时亦称为定温防水系统。2紧凑式系统-将储水箱直接安装在集热器相邻位置上的系统,通常已成为紧凑式太阳能热水器；3整体式系统-将集热器作为储水箱的系统，通常亦称为闷晒式太阳能热水器。实际上，同一套太阳能热水系统往往同时具备上述7个特征中的各一种类型。譬如，太阳能热水系统使用的一套典型的太阳能热水系统，可以同时是太阳能带辅助能源系统、间接系统、封闭系统、充满系统、强制循环系统和分体式系统。当然，除了按系统的特征进行分类之外，还有其他一些常用的分类方法，现列出其中两种。根据用户对热水供应的需求，确定储水箱的容量。按照储水箱的容积，系统可分为:家用太阳能热水系统-一储水箱容积小于6?的太阳能热水系统,通常亦称为家用太阳能热水器；公用太阳能热水系统一-储水箱容积大于等于6mm3的太阳能热水系统，通常亦称为太阳能热水系统。根据用户对热水供应的需求可分为：间歇供热水太阳能热水系统和连续供热水太阳能热水系统。间歇供热水太阳能热水系统主要供应那些定时用热水的单位，例如部队、学校、工厂等；连续供热水太阳能热水系统指那些24小时连续使用热水的系统，例如医院、宾馆、酒店、生产线等。太阳能热水系统中的集热器及其置于室外的管路，在严冬季节常常因积存在其中的水结冰膨胀而胀裂损坏，尤其是高纬度寒冷地区，因此必须从技术上考虑太阳能热水系统的“越冬”防冻措施。常用的太阳能热水系统防冻措施大致有以下几种。集热器是太阳能热水系统中必须暴露在室外的重要部件，如果直接选用具有防冻功能的集热器，就可以避免对集热器在严冬季节冻坏的担忧。热管式真空管集热器以及内插管的全玻璃真空管集热器都属于具有防冻功能的集热器，因为被加热的水都不直接进入真空管内，真空管的玻璃罩管不接触水，再加上热管本身的工质容量又很少，所以即使在零下几十摄氏度的环境温度下真空管也不冻坏。另一种具有防冻功能的集热器是热管平板集热器，它跟普通平板集热器的不同之处在于，吸热板的排管位置上用热管代替，以低沸点、低凝固点介质作为热管的工质，因而吸热板也不会冻坏，不过由于热管平板集热器的技术经济性能不及上述真空管集热器，应用尚不普遍。双循环系统（或称双回路系统）就是在太阳能热水系统中设置换热器，集热器与换热器的热侧组成第一循环（或称第一回路），并使用低凝固点的防冻液作传热工质，从而实现系统的防冻。双循环系统在自然循环和强制循环两类太阳能热水系统中都可以使用。在自然循环系统中，尽管第一回路使用了防冻液，但由于贮水箱置于室外，系统的补冷水箱与供热水管也部分敷设在室外，在严寒的冬夜，这些室外管路虽有保温措施，但仍不能保证避免管中的水不结冰。因此，在系统设计时需要考虑采取某种设施，在用毕后使管路中的热水排空。例如采用虹吸式取热水管，兼作补冷水管，在其顶部设通大气阀，控制其开闭，实现该管路的排空。在强制循环的单回路系统中，一般采用温差控制循环水泵的运转,贮水箱通常置于室内（底层或地下室）。冬季白天，在有足够的太阳辐照时，温差控制器开启循环水泵，集热器可以正常运行；夜晚或阴天，在太阳辐照不足时，温差控制器关闭循环水泵，这时集热器和管路中的水由于重力作用全部回流到贮水箱中，避免因集热器和管路中的水结冰而损坏；次日白天或太阳辐照再次足够时，温差控制器再次开启循环水泵，将贮水箱内的水重新泵入偏执器中，系统可以继续运行。这种防冻系统简单可靠，不需增设其他设备，但系统中的循环水泵要有较高的扬程。近几年，国外开始将回流防冻措施应用于双回路系统，其第一回路不使用防冻液而仍使用水作为集热器的传热介质。当夜晚或阴天太阳辐照不足时，循环水泵自动关闭，集热器中的水通过虹作用流入专门设置的小贮水箱中，待次日白天或太阳辐照再次足够时，重新泵入集热器，使系统继续运行。在自然循环或强制循环的单回路系统中，在集热器吸热体的下部或室外环境温度最低处的管路上埋设温度敏感元件，接至控制器。当集热器内或室外管路中的水温接近冻结温度(3zv4oC)时，控制器将根据温度敏感元件传送的信号，开启排放阀和通大气阀，集热器和室外管路中的水由于重力作用排放到系统外，不再重新使用，从而达到防冻的目的。在强制循环的单回路系统中，在集热器吸热体的下部或室外环境温度最低处的管路上埋置温度敏感元件，接至控制器。当集热器内或室外管路中的水温接近冻结温度(如34)时，控制器打开电源,启动循环水泵，将贮水箱内的热水送往集热器，使集热器和管路中的水温升高。当集热器或管路中的水温升高到某设定值（或当水泵运转某设定时段）时，控制器关断电源，循环水泵停止工作。这种防冻方法由于要消耗一定的动力以驱动循环水泵，因而适用于偶尔发生冰冻的非严寒地区。在自然循环或强制循环的单回路系统中，将室外管路中最易结冰的部分敷设自限式电热带。它是利用一个热敏电阻设置在电热带附近并接到电热带的电路中。当电热带通电后，在加热管路中水的同时也使热敏电阻的温度升高，随之热敏电阻的电阻增加；当热敏电阻的电阻增加到某个数值时，电路中断，电热带停止通电，温度逐步下降。这样无数次重复，既保证室外管路中的水不结冰，又防止电热带温度过高造成危险。这种防冻方法也要消耗一定的电能，但对于十分寒冷的地区还是行之有效的。随着经济和社会的不断发展，石油、天然气和煤炭等常规能源的短缺问题越来越明显，人们利用可再生能源的需求日益迫切。同时.，随着国际上要求减少C02等温室气体排放的呼声越来越高，人们对使用清洁能源的意愿不断增强。因此，作为主要的清洁和可再生能源，在世界范围内，太阳能正被日益广泛地得到应用和研究。然而，由于技术、工艺、经济和政策的不同，国内外在太阳能热水系统的应用上还存在较大差异。欧洲的太阳能应用已处于世界领先地位。与我国界定资源贫乏区的年太阳辐照量标准«4200MJm2,上海的年太阳辐照量为42005400MJm2）相比,德国的年太阳辐照量为3600MJm2,低于我国的资源贫乏区标准。然而，由于常规能源的缺乏以及环保意识的良好,德国在太阳能利用，特别是太阳能热水系统的应用上做了大量的探索国内太阳能热水系统的应用较晚，尚处于起步阶段。虽然拥有世界上最大的太阳能集热器安装量和制造能力，但技术含量普遍较低，产品质量良莠不齐，集热效率和使用寿命远低于欧洲国家产品。而且,由于缺乏应有的准入制度，太阳能集热器的规格、尺寸和安装位置等因不同生产厂家而不同，与建筑的结合情况较差。再加上大多数的太阳能热水工程由生产厂家自行设计、安装，在系统优化、参数设定、运行控制、现场施工等诸多方面均不尽人意。在有些时候，太阳能热水系统成了摆设和负担。随着全球对可再生能源利用的度不断提高，太阳能热水系统在高层建筑中的应用逐渐成为研究的热点。高层建筑由于其特殊的结构和高度，为太阳能热水系统的应用提供了有利条件。本文旨在探讨高层建筑规模化应用太阳能热水系统的相关问题，以期为未来的研究和实践提供参考。在高层建筑中应用太阳能热水系统，首先需要进行详细的前期准备工作。这包括对建筑结构进行评估，以确定是否适合安装太阳能热水系统；系统设计，即根据建筑结构和气候条件等因素，设计出合理的太阳能热水系统方案；设备选型，即根据系统设计方案选择合适的太阳能集热器、储水箱等设备；以及安装调试，确保各设备能够正常运行。在太阳能热水系统投入使用后，运行管理也至关重要。这包括对系统的持续监控和维护，确保系统的稳定性和持续性；水质管理，由于太阳能热水系统中的水长期暴露在阳光下，容易滋生细菌和藻类，因此需要对水质进行定期检查和处理；能源管理，即合理分配和管理太阳能热水系统所产出的热能，以最大化利用太阳能资源。高层建筑规模化应用太阳能热水系统具有显著的节能效果。与传统的燃气热水系统相比，太阳能热水系统不仅可以大大减少能源的消耗，还可以降低二氧化碳等温室气体的排放。通过能效评估，可以更准确地了解太阳能热水系统在不同高层建筑中的节能效果，为今后的建筑节能设计提供有力支持。随着技术的不断进步和政策的持续支持，高层建筑规模化应用太阳能热水系统的前景十分广阔。未来，技术方面的研究将更加深入，涉及太阳能热水系统的性能提升、安全性和耐久性等方面的研究；市场推广方面，需要加大宣传力度，提高公众对太阳能热水系统的认知度和接受度；政策支持方面，政府将继续出台相关政策，鼓励和推动太阳能热水系统在高层建筑中的应用。随着智能建筑和智慧城市的发展，未来的太阳能热水系统将更加智能化和网络化。通过与互联网、物联网等技术的结合，可以实现太阳能热水系统的远程监控、故障诊断、能源管理等智能化功能，进一步提高系统的运行效率和能源利用效率。高层建筑规模化应用太阳能热水系统具有显著的节能效果和广阔的发展前景。通过充分的前期准备、合理的运行管理和节能效果分析，可以有效地推动太阳能热水系统在高层建筑中的应用。随着技术的不断进步和政策的持续支持，未来的太阳能热水系统将更加智能化和高效化，为推动绿色建筑和可持续发展做出更大的贡献。