隨著國(guó)家節(jié)能減排政策的貫徹實(shí)施，太陽(yáng)能熱水技術(shù)發(fā)展日益成熟，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，成本不斷下降，再加上節(jié)能環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，使其越來(lái)越受歡迎，這在一定程度上緩解了居民日益增長(zhǎng)的生活舒適性需求與常規(guī)能源緊缺之間的矛盾。城市住宅中，安裝太陽(yáng)熱水器不僅要滿足建筑美觀的要求，還應(yīng)保證使用功能完善。分體承壓陽(yáng)臺(tái)壁掛式家用太陽(yáng)能熱水器是一種適用于熱水供應(yīng)規(guī)模大，且對(duì)熱水質(zhì)量和建筑外觀要求嚴(yán)格的太陽(yáng)能熱水裝置，這種家用太陽(yáng)熱水器是與建筑結(jié)合的太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的發(fā)展方向。
1工作原理及結(jié)構(gòu)組成
分體承壓陽(yáng)臺(tái)壁掛式家用太陽(yáng)能熱水器將太陽(yáng)能集熱器安裝在陽(yáng)臺(tái)外側(cè)，把貯熱水箱安裝在陽(yáng)臺(tái)內(nèi)側(cè)或者室內(nèi)，可將電加熱裝置安裝在水箱內(nèi)，這樣就可以把太陽(yáng)能熱水器和電熱水器有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既滿足了高層樓房的安裝需求，又能保證全天候有熱水供應(yīng)。
對(duì)于此種太陽(yáng)能熱水器，其結(jié)構(gòu)部件主要由6部分組成，分別為：
①太陽(yáng)能集熱器。其主要完成太陽(yáng)能由光能到熱能的接收和轉(zhuǎn)換。應(yīng)用在陽(yáng)臺(tái)壁掛上的太陽(yáng)能集熱器形式主要有平板型、U型真空管型和熱管真空管型三種。
平板型太陽(yáng)能集熱器在歐美地區(qū)得到廣泛使用，我國(guó)由于全玻璃真空管的大規(guī)模發(fā)展，所以平板集熱器在我國(guó)的占有比例較低。但它具有熱效率高、承壓性好、不存在過(guò)熱隱患等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常理想的與建筑結(jié)合的太陽(yáng)能集熱器。
U型真空管型太陽(yáng)集熱器是在全玻璃真空管中插入彎成U型的金屬管，在U型管和玻璃真空管之間有與兩者緊密接觸的金屬翅片，作為二者之間的傳熱體。這種真空集熱管有兩種形式，一種是選擇性吸收涂層在玻璃管上，真空集熱管吸熱后通過(guò)翅片把熱量傳遞給U型管中的介質(zhì)，另一種是選擇性吸收涂層在U型管的金屬翅片上，U型管直接吸熱傳給介質(zhì)。
熱管真空管型太陽(yáng)能集熱器的熱管元件安裝在全玻璃真空管內(nèi)，熱管上有緊密接觸的金屬翅片，直接由翅片吸熱，然后傳遞給熱管中的流體介質(zhì)，繼而加熱聯(lián)集管中的水。熱管真空管型太陽(yáng)集熱器是一種非常有前途的集熱器，也非常適合與建筑進(jìn)行結(jié)合設(shè)計(jì)。
�、谫A熱水箱。用于貯存由集熱器轉(zhuǎn)換而來(lái)的熱量，供用戶使用。水箱密閉承壓，帶溫度表、壓力安全閥，有的還配備電輔助加熱器。
目前市場(chǎng)上貯熱水箱結(jié)構(gòu)按換熱方式的不同，主要分為三種
1)雙層內(nèi)膽結(jié)構(gòu)。在原熱水器內(nèi)膽外增加一個(gè)封閉夾層空間，該空間用于貯存換熱介質(zhì)，通過(guò)介質(zhì)把太陽(yáng)能集熱器吸收的熱能傳遞到內(nèi)膽里的水中，從而把內(nèi)膽里的水加熱。
該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是換熱速度快，換熱介質(zhì)在雙層內(nèi)膽的夾層里，能夠把太陽(yáng)能集熱器吸收的熱量快速地傳遞給內(nèi)膽里的水。缺點(diǎn)是：焊縫較多，易出現(xiàn)焊接缺陷，同時(shí)由于夾層的間隙較小(一般在10mm左右)，夾層內(nèi)壁上無(wú)法進(jìn)行防腐處理，夾層結(jié)構(gòu)抗腐蝕性較差，影響使用壽命。
2)內(nèi)置盤管結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是在原熱水器內(nèi)膽里增加換熱盤管。換熱介質(zhì)在盤管內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)盤管把熱量傳遞給內(nèi)膽里的水。此種換熱結(jié)構(gòu)的水箱在市場(chǎng)上占有率較高。
該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是盤管用銅管彎曲成形，防腐性能可靠，使用壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)是：銅管的價(jià)格較貴，成本較高;由于盤管與內(nèi)膽里的水接觸面積一般會(huì)小于雙層內(nèi)膽結(jié)構(gòu)的換熱接觸面積，因此換熱速度比雙層結(jié)構(gòu)的換熱方式慢。
該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是采用這種結(jié)構(gòu)可對(duì)大內(nèi)膽和小內(nèi)膽都做搪瓷防腐處理，解決雙層內(nèi)膽夾層內(nèi)不能做防腐處理的缺點(diǎn)，延長(zhǎng)了使用壽命，同時(shí)又比銅盤管結(jié)構(gòu)節(jié)約成本。缺點(diǎn)是：一般是在小內(nèi)膽和大內(nèi)膽焊接成形后，再進(jìn)行搪瓷，但這很難保證大內(nèi)膽內(nèi)壁和小內(nèi)膽外壁上的搪瓷層厚度均勻;而如果先搪瓷小內(nèi)膽，再把搪瓷后的小內(nèi)膽焊接在大內(nèi)膽上，最后搪瓷大內(nèi)膽內(nèi)壁，但是這個(gè)工藝不僅會(huì)造成小內(nèi)膽二次搪燒，而且小內(nèi)膽與大內(nèi)膽焊接處的搪瓷質(zhì)量也難以保證。
�、劭刂破��？刂破魇钦麄�(gè)系統(tǒng)的大腦，通過(guò)各個(gè)位置傳感器的電信號(hào)來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，目前有兩種形式，一種是直接安裝在水箱上的控制器，另一種為了用戶的使用方便，安裝在便于操作的衛(wèi)生間或其他客戶要求的位置。
控制方式有多種，可通過(guò)溫差控制、最高溫控制、定時(shí)加熱控制等方式來(lái)調(diào)節(jié)水箱水溫。
④泵站。泵站內(nèi)設(shè)置循環(huán)泵、流量指示調(diào)節(jié)器、單向閥、泄壓閥和壓力表等[2]。
循環(huán)泵一般采用屏蔽式熱水循環(huán)泵。流量指示調(diào)節(jié)器指示系統(tǒng)循環(huán)時(shí)的流量值，并根據(jù)流量的大小調(diào)節(jié)循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速。單向閥能在泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)后防止倒流。泄壓閥能保證系統(tǒng)的安全，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的壓力超過(guò)所能承受的最大值時(shí)開閥泄壓。壓力表顯示系統(tǒng)中的壓力值。
泵站和控制器可以組合成一體化的太陽(yáng)能工作站。
�、菖蛎浌蕖Ｕ麄�(gè)系統(tǒng)是閉式液體循環(huán)系統(tǒng)，運(yùn)行壓力一般設(shè)在0.6～0.8MPa。介質(zhì)被加熱時(shí)會(huì)出現(xiàn)體積和壓力的膨脹，為了平衡容量和壓力，系統(tǒng)中需要使用膨脹罐。膨脹罐是一個(gè)由隔膜將氣體(一般是氮?dú)?與系統(tǒng)分成兩部分的密閉式容器，它可以吸收和容納因受熱而體積膨脹的液體，平衡系統(tǒng)的容積和壓力。系統(tǒng)冷卻時(shí)，預(yù)充氮?dú)獾膲毫⒏裟ね频降撞?系統(tǒng)升溫時(shí)，壓力增大，系統(tǒng)液體壓力高于預(yù)充氮?dú)獾膲毫�，加熱膨脹的介質(zhì)流入膨脹罐。
�、捱B接管路。集熱器與貯熱水箱，還有其他部件之間的連接一般采用銅管或者PP-R管，外面包裹保溫材料減小熱損。
�、俜煮w承壓陽(yáng)臺(tái)壁掛式家用太陽(yáng)能熱水器大大拓寬了太陽(yáng)能熱水器的使用范圍，使得高層建筑非頂層的用戶也可以安裝使用太陽(yáng)能熱水器。并且易與建筑景觀融為一體，改變了太陽(yáng)能熱水器擺放無(wú)序的狀況。
�、诓捎瞄g接工質(zhì)換熱的強(qiáng)制循環(huán)方式，能大大地提高換熱效率，循環(huán)系統(tǒng)中只有少量的循環(huán)介質(zhì)，系統(tǒng)只要得到少量的熱量就可以啟動(dòng)，而不像傳統(tǒng)產(chǎn)品那樣必須先加熱真空管中的大量積水，因此在冬季比常規(guī)太陽(yáng)熱水器能提供更多的熱水，這樣可以滿足熱水的舒適性要求，并且水質(zhì)安全可靠，性能穩(wěn)定[3]
�、鄄捎萌忾]結(jié)構(gòu)，貯熱水箱在室內(nèi)，熱損失小。
3建議與對(duì)策
�、儆捎谀壳疤�(yáng)能熱水器與建筑結(jié)合還存在很多問(wèn)題，比如說(shuō)設(shè)計(jì)、安裝、施工的規(guī)范化程度不夠，管路布置不規(guī)范。所以在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能與建筑結(jié)合時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同的集熱器類型，技術(shù)要求，使用目的以及不同地理緯度和氣候特點(diǎn)，還有建筑造型，建筑功能，平面布局等進(jìn)行綜合考慮。同時(shí)太陽(yáng)能熱水器產(chǎn)品應(yīng)做到標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化、配套化，從而推動(dòng)太陽(yáng)能熱水器在建筑上的運(yùn)用[4]。
�、谟捎陂g接式強(qiáng)制循環(huán)分體承壓的陽(yáng)臺(tái)壁掛式太陽(yáng)能熱水器比普通太陽(yáng)能熱水器多了很多部件，并且功能復(fù)雜。所以應(yīng)盡量?jī)?yōu)化此種太陽(yáng)能熱水器的操作及控制方式，朝人工智能方向發(fā)展，這樣才能實(shí)現(xiàn)人與科技的和諧統(tǒng)一。
③國(guó)家制定與建筑物結(jié)合的太陽(yáng)能熱水器及系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并加強(qiáng)太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)行業(yè)的管理，以此來(lái)促進(jìn)此行業(yè)的良性發(fā)展。
4結(jié)論
太陽(yáng)能作為可再生能源，在建筑節(jié)能領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。充分利用太陽(yáng)能熱水裝置，可節(jié)約大量能源，并保護(hù)環(huán)境。