杭州地区太阳能热水系统与高层住宅结合设计研究

论文摘要

太阳能热水系统能为居民提供舒适、卫生、可靠的热水用水环境,十分适合在城市中大规模推广应用。目前城市建设用地的紧张使得高层住宅已成为住宅形式的主流,但由于高层住宅的特殊性,其与太阳能热水系统在结合上还存在不少问题和难点。本文指出了目前国内太阳能热水系统和高层住宅结合中存在的两方面问题:太阳能热水系统和建筑外观结合的问题以及和建筑室内水系统结合的问题。提出了外观结合上的三点要求,即功能性、安全性和美观性,列举了太阳能集热器和建筑的结合方法。分析了高层住宅和太阳能热水系统的适配性,并详细阐述半集中式和分散式两种适宜于高层住宅的太阳能热水系统。根据杭州地区太阳辐射情况,通过软件模拟,分别从高层住宅的高度、长度、形式以及日照统计方法出发,研究高层住宅遮挡对立面集热器安装高度的影响;通过程序编写计算得到集热器每月最佳安装倾角和三种选择策略下的年最佳安装倾角（全年接收辐射量最多:22°;除夏季外接收辐射量最多:30°;冬季接收辐射量最多:48°）。最后总结了杭州市九堡区块R21-05地块经济适用房工程中太阳能热水系统和高层住宅的结合设计。该项目采用了分散式太阳能热水系统,集热器和阳台栏杆相结合。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 研究的提出
• 1.1.1 太阳能热水系统
• 1.1.2 高层住宅发展迅速
• 1.1.3 太阳能热水系统和住宅结合存在问题
• 1.2 国外太阳能热水系统发展现状
• 1.2.1 太阳能热水系统的应用
• 1.2.2 太阳能集热器和建筑外观结合设计
• 1.3 国内太阳能热水系统应用现状和主要问题
• 1.3.1 国内太阳能热水系统的发展
• 1.3.2 太阳能热水系统和高层住宅结合存在问题
• 1.4 研究目的
• 1.5 论文框架和主要内容
• 1.5.1 论文框架
• 1.5.2 主要内容
• 2 太阳能热水系统和高层住宅外观结合设计
• 2.1 太阳能热水系统和住宅外观结合的发展
• 2.1.1 农村住宅单独安装
• 2.1.2 城镇住宅单独安装
• 2.1.3 城镇住宅统一安装
• 2.1.4 城镇住宅一体化安装
• 2.2 太阳能集热器和高层住宅外观结合难点
• 2.2.1 屋顶面积有限
• 2.2.2 墙面面积有限
• 2.2.3 安装安全性要求高
• 2.2.4 太阳能产品的适配性有限
• 2.3 太阳能集热器和高层住宅外观结合设计要求
• 2.3.1 功能性要求
• 2.3.2 安全性要求
• 2.3.3 美观性要求
• 2.3.3.1 太阳能集热器造型分析
• 2.3.3.2 结合思路
• 2.4 具体结合方式
• 2.4.1 和平屋顶结合
• 2.4.2 和坡屋顶结合
• 2.4.3 和飘板、装饰构架结合
• 2.4.4 和墙面结合
• 2.4.5 和阳台结合
• 2.4.6 和格栅结合
• 2.5 进一步发展方向
• 2.5.1 模数化
• 2.5.2 多样化
• 2.5.3 构件化
• 3 太阳能热水系统和高层住宅室内水系统结合设计
• 3.1 太阳能热水系统的分类及特点
• 3.1.1 按系统运行方式分类
• 3.1.2 按传热类型分类
• 3.1.3 按集热器与贮水箱的位置关系分（图3.2）
• 3.1.4 按有无辅助热源分类
• 3.1.5 按在建筑中应用和运行的特点分类
• 3.1.5.1 集中集热、集中储热式
• 3.1.5.2 集中集热、分散储热式
• 3.1.5.3 分散集热、分散储热式
• 3.2 高层住宅热太阳能热水系统的要求
• 3.2.1 24小时热水供应
• 3.2.2 冷热水压平衡
• 3.2.3 无效冷水少、节约用水
• 3.2.4 用水品质好、避免管道冻裂
• 3.2.5 热量分配均匀、易于收费管理
• 3.3 太阳能热水系统与高层住宅的适配性
• 3.4 两种适用于高层住宅的太阳能热水系统
• 3.4.1 集中集热、分户储热、分户辅助加热（强制、间接循环）
• 3.4.1.1 系统描述
• 3.4.1.2 系统控制
• 3.4.1.3 系统特点
• 3.4.2 分户集热、分户储热、分户辅助加热（集热器安装于立面）
• 3.4.2.1 系统描述
• 3.4.2.2 系统特点
• 4 高层住宅建筑遮挡对立面集热器安装的影响
• 4.1 规划建筑间距要求
• 4.1.1 与北侧建筑间距
• 4.1.2 与东西侧建筑间距
• 4.2 分析内容
• 4.3 参数设定
• 4.3.1 建筑条件设定
• 4.3.2 软件计算条件设定
• 4.3.3 分析案例设定
• 4.4 分析依据
• 4.5 分析结果
• 4.5.1 高层板式住宅遮挡情况（2个单元）
• 4.5.2 高层板式住宅遮挡情况（6个单元）
• 4.5.3 高层塔式住宅遮挡情况
• 4.6 结论
• 4.6.1 建筑高度的影响
• 4.6.2 建筑长度的影响
• 4.6.3 建筑形式的影响
• 4.6.4 日照统计方式的影响
• 5 杭州地区太阳能集热器最佳倾角研究
• 5.1 研究意义
• 5.2 计算过程
• 5.2.1 观测数据计算
• 5.2.1.1 计算模型
• 5.2.1.2 月最佳角
• 5.2.1.3 年最佳角
• 5.2.2 统计数据计算
• 5.3 结论
• 6 太阳能热水系统与高层住宅结合实例
• 6.1 项目介绍
• 6.2 太阳能热水系统与高层住宅结合设计
• 6.2.1 太阳能热水系统与住宅外观结合
• 6.2.2 太阳能热水系统与住宅室内水系统结合
• 6.2.2.1 系统选型
• 6.2.2.2 系统性能测试比较
• 6.2.3 集热器立面安装高度分析
• 结语
• 1.本文主要研究成果
• 2.进一步的研究工作
• 参考文献
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果