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  b) 在坡屋顶上采用叠顶双檐的方式，将太阳能热水器的储水箱隐入叠檐内，在下方预埋穿屋顶套管，便于排水和承重，屋面层次富于变化，可构成独特的建筑风格造型。如上图所示，此改进方案将整体式太阳能热水器，集中置于坡屋面顶部，在设计中对坡屋顶的结构进行了处理，预留出太阳能热水器的搁置位置，叠檐处理手法使人在人视角度上无法看见影响建筑立面效果的储水箱，从而达到了与坡屋顶的完美结合。同时，屋面选用了深灰色的瓦屋面，在色彩上也与深色的集热器相协调。

  优点是热水器的搁置空间是建筑结构的一部分，从而使得热水器与建筑结合后能满足抗风、防雷、防冻抗冻、电气、防渗漏等技术要求。

  c) 结合利用传统坡屋顶的屋脊概念，将储水箱隐藏在屋脊中，使整体式太阳能热水器半嵌入式布置，从而达到整体式太阳能热水器与建筑的完美结合。

方案三透视、剖面示意图 

  如上图所示，此改进方案在屋脊处预留出水箱槽，很好的解决了储水箱和建筑的结合问题，同时其建筑形态还采用了古典建筑屋脊的符号，达到了与建筑一体化的目的。

  (2)分体式

  分体式即分体式太阳能热水器与建筑的结合。由于集热器和储水箱分离，因此给太阳能热水器的安装提供很多的可能性。集热器可以作为建筑结构的一部分或是建筑的装饰构件进行考虑，与建筑整合设计，可以达到与建筑整体的完美结合。其安装方位可以选择南向、东西向和屋顶。布置方式也可以有比较多的选择：如可以选择与屋顶、阳台、墙面等进行结合。系统选择上可以根据用户需求采用集中供热水系统、集中一分散供热水系统和分散供热水系统。因此，与整体式太阳能热水器相比，分体式太阳能热水器更易与建筑结合，且适用范围更广，多用于解决多层、小高层和高层住宅太阳能热水系统问题。

  这里，根据集热器的安装位置不同，将热水器与建筑的整合形式分为屋顶式、阳台式、外墙悬挂式和遮阳式等。

  1)屋顶式

  根据分体式太阳能热水器与不同屋顶形式的有机结合与连接，又可以分为平屋顶分体式和坡屋顶分体式两种。

  a 平屋顶分体式(亦称屋顶构架式)

  这里，分体式太阳能热水器在平屋顶的安装，多利用构架进行固定，因此也可以称为屋顶构架式。目前很多住宅小区为了追求不同的建筑造型风格，多在建筑屋顶上下功夫，而构架或飘板又是主要的处理手法。但纯粹装饰作用的构架没有任何具体的使用功能，如果可以把构架和太阳能热水器结合起来，既能满足形式的需要，又具有实用功能，可以说实现了形式和功能的完美结合。

  在整合设计的过程中，热水器的安装位置可以考虑和建筑结构结合，利用建筑原有结构柱升出屋面形成构件。安装集热器的构架还可以用混凝土或着钢结构作成倾斜式的或水平的，与屋顶的楼、电梯或水箱问结合。

  这样做的优点有很多：(1)集热效率高；(2)集热器安装在构架上而不是屋面上，对建筑的结构、防水、保温不会造成破坏；(3)集热器阵列和构件结合，能形成很强的韵律感，起到很好的装饰作用；(4)能充分利用屋顶空间，构架架空下的空间可以成为居民休闲娱乐的活动场所；(5)便于安装维修而且具有一定的遮阳效果。

  适用范围：这种结合方式在新建住宅和既有住宅中都较为适用。

  系统选择：选用强制循环式和直流式；供水方式推荐选择集中供热水系统和集中一分散供热水系统。

  b 坡屋顶分体式

  坡屋顶居住建筑屋顶形式多种多样，如单坡、双坡、四坡等，形式各异，具有独特的艺术感染力。但也有部分坡屋顶住宅由于受平面单一的局限和经济因素的影响，使造好的坡屋顶建筑没有太大的变化，造型比较平淡。若能将坡屋顶与分体式太阳能热水器的集热器装置相结合，通过集热器与屋面两种材料决然不同的质感形成虚实对比，同时因集热器通过疏密有序的排列能形成的强烈的韵律感，将会给单调的屋面增添活跃的一笔。这里，坡屋顶设置的集热器建议可以采用屋面一体型、叠合型和支架型设置方式。

  其中，一体型是指在建筑设计之初，就考虑好集热器的安装尺度与瓦屋面的模数尺寸，预留空洞，集热器的倾斜角度与屋面的倾斜角度一致，通过镶嵌的方式与建筑屋面成为有机组成的整体，达到结合的目的。这里需要注意是应处理好相应的排水和保温构造，具体措施可祥见《太阳能热水系统建筑一体化设计与应用图集》(L07SJ906)；优点是与屋面设计同步进行，对建筑结构、防水、保温的破坏性小，安全可靠，可以成为建筑屋面有机组成的一部分；缺点是集热器的安装尺寸需要达到构件化、模数化的标准，与屋面构件模数契合，施工有一定难度。

  叠合型是指集热器顺坡架空在坡屋面上，其倾斜角度和屋面的倾斜角度一致。这里需要注意应预留预埋件和固定件，且不能破坏原有屋面的结构，集热器与屋面叠合问的空隙不宜大于100 rlllTl；优点是不影响建筑美观；缺点是叠合安装若没有事先预留出管道井，管道安装需要在房屋原有维护构件上进行改造，容易破坏屋面瓦构件，且应注意安装固定牢固，避免滑落造成危险。

  支架型是指集热器通过支架与屋顶相连接，其安装坡度可以与屋面的坡度不同；优点是可以根据集热器集热效率需要自由设置安装角度：缺点是抗风性较差，与屋面结合相对较弱。

  适用范围：对于既有住宅，可以采用叠合型和支架型。需要注意的是，在安装过程中，应尽可能结合建筑的原有屋面坡度，留下上人的设施。此外，还应考虑屋面的承载能力，对住宅原施工图纸进行重新核对和计算，并在施工中设置一定的加固措施，防止构件脱落带来其他危害；对于新建住宅，可以同时采用三种设置方式，不过推荐采用一体型，这样可以与天窗结合形成天窗效果；

  此外，对与新建坡屋顶建筑，分体式热水器的安装在设计之初也结合设计要求可以考虑利用屋顶不好利用的空间，采用退台或挖空的处理手法更好的与建筑结合，利用平顶空间安装集热器，提高了设备的抗风性和安全性，也解决了安装和后期维修的问题，具体如图3.20所示。

  系统选择：可以根据需要选择自然循环式(储水箱底部应高于集热器顶部出水点0.3m--0.5m)、强制循环式和直流式；供水方式可以选择集中供热水系统、集中一分散供热水系统和分散供热水系统。

  2)外墙悬挂式

  所谓外墙悬挂式指太阳能集热器安装在建筑外墙的一种方式。它可以设置在建筑朝南、南偏东、南偏西和朝东、朝西的墙面上，或直接构成建筑墙面。储水箱在室内，管线通过在墙面上预留套管和集热器连接，集热器和墙面通过预埋件及挂件相连。优点是：

  a、集热器安装位置相对灵活，大小可以根据工程的实际情况调整，可以选择窗间墙、窗下墙或局部的西向墙体；

  b、同层使用，管路较短，热损失少，

  安装维修方便；

  c、与建筑结合紧密，可以成为建筑的一个造型元素。根据建筑造型的需求，选用不同色系的集热管，可以形成强烈韵律感的集热器阵列，从而达到功能性和美学性的完美结合。缺点是：外墙式多为与墙面垂平行、和地面垂直的一种安装方式，故集热效率在一定程度有所降低，另外底层住户可能存在因遮挡原因而无法使用。

  因此，为了接收到较多的太阳辐射，太阳能集热器的安装可以考虑有适当的倾角，这里提出两种窗下墙位置的结合方式来参考。一是与遮阳板结合，集热器倾斜固定在窗下墙和遮阳板上；二是在窗下墙位置直接安装三角架来固定集热器。

  这里需要注意的是：应对倾斜的集热器做遮阳分析，以保证不会对下层用户造成遮挡。

  适用范围：这种结合方式多适用在解决新建小高层、高层住宅安装太阳能热水器屋顶面积不足的问题，结合安装前要预留套管和预埋构件，同时计算承重墙的荷载能力，以保证安装的安全性；而对既有住宅来讲，会破坏原有墙体，不是理想选择。

  系统选择：可以根据集热器与水箱的相对位置高低不同，选用自然循环和强制循环式；运行方式多选择分散供热水方式。

  3) 阳台式

  阳台的位置决定了它成为集热器应用的另外一个重要部位。所谓阳台式即太阳能热水器的集热器与阳台结合、水箱安装在阳台上或室内的一种方式。根据安装位置的不同，太阳能集热器可以布置在阳台栏板上或直接构成阳台栏板，或者作为封闭阳台的构架。

  优点是：a、同层使用，连接管道短，热损失少，安装检修方便；b、造型美观。缺点是储水箱安装在阳台上对阳台较小的用户来说有一定的使用影响；另外，底层用户受日照影响较大。

  这里，阳台式的结合方案提出了两种结合方式：

  一种可以采用和外墙悬挂式一样的处理，将集热器直接悬挂在实体阳台栏板上，但这种方式可能受到实体栏板的高度限制，为了满足集热要求，可以考虑两台集热器水平串联的方式设置；一种是直接构成阳台栏板。集热器布置可以在阳台一侧或两户阳台的中间部位，根据建筑造型需要，有规律的变化位置，产生不同韵律感的建筑外立面。

  此外，阳台位置同时多是空调机的安装位置所在，因此，在进行分体式太阳能热水器的布置时，可以结合空调机进行集热器、储水箱、空调及管路设计，这里提出了一种结合方式仅供参考，贮水箱设在室内，空调机设置在阳台外侧，并采用双外墙的形式，一层为保温，二层为遮挡空调机的落水管，且结合空调功能及需要做成栅格与实体墙相结合，既没有影响外墙美观，又满足了水箱与空调的各自的功能，达到了整合设计的目的。

  适用范围：同时适用于既有住宅和新建住宅。但是，不推荐在既有住宅上采用这种安装方式，因为既有住宅格局一定，存在集热器面积大小受限，而且会带来明管穿越居室影响使用的不利因素；如果不统一安装，还存在破坏建筑形象和集热器易受上层跌落物损坏的问题。而对于新建住宅，特别是来讲对小高层、高层住宅是其他安装方式不能替代的，只要事先安排好管线的位置和建筑平面的布局，则可以避免上述不利因素。

  系统选择：系统运行方式根据集热器与储水箱相对位置采用分体式强制循环(储水箱安装位置不高于集热器顶部)或自然循环(储水箱底部高于集热器顶部O.3～0.5m)；系统供水方式多选择分散供热水系统。

  4) 遮阳式

  所谓遮阳式是指和遮阳设施统一考虑。在北方很多地区由于气候和地理位置的特殊，夏季炎热，光线充足，因此在南向的外窗上为了防晒多采用水平遮阳。可以将集热器安装在窗口上方的遮阳托架上，在起到遮阳作用的同时为用户提供热水，有效地利用了空间。但是要注意三点：一是要确保安装牢固，以免集热器落下伤人；二是集热器是玻璃材质，还要考虑在集热器上方加适当的保护措施防止重物砸坏集热器；三是要注意建筑美观的影响，如热水器管道的遮蔽问题。

  5)女儿墙式

  所谓女儿墙式是指集热器与女儿墙或檐口相结合的一种方式。此结合方式可以和建筑造型结合设计，但只能解决少数用户使用热水，且必须使用强制循环系统。

  (3)关于小高层、高层住宅应用太阳能热水器的结合方式探讨

  按照国内生活习惯及通用建筑面积设计标准，要使用太阳能解决住户热水需求，7层以下建筑利用屋顶就可以满足集热器安装需要；但是7层以上的小高层住宅或屋顶有装饰性造型的建筑，在设计中会存在安装面积不足的问题。随着我国住房建设速度的不断加快，在城市住房建设中，高层住宅建设越来越多。可以说，如何在高层住宅上实现建筑太阳能一体化成为重点。

  而目前，高层住宅安装太阳能热水器还有很多困难。如高层居民多，相应的集热板数量增多，屋顶面积远远不能满足需要；从顶层到底层的距离远，如果底层安置太阳能热水系统不但管线长，还会有大量的热量损失；另外高层的各层采光不均衡，底层采光相对较差，还有热水供应方式和输送方式都需要进一步研究。

  为此，高层住宅的太阳能热水器与建筑的整合设计主要应该解决的两个最主要的问题：

  1) 热水供应方式，即系统方式。

  高层住宅从底部到顶部，接受太阳能辐射的效率是不同的。底部，如一、二层住户，不但太阳辐射效率低，而且管线过长，热损耗大。因此，供热方式是采用集中供热还是分层供热，分户供热还是集体供热，这些都与多层住宅不同，应该因针对高层建筑进行改进设计。

  2) 集热器在外立面上的构件化设计。

  由于高层住宅的用户相对较多，平铺屋顶集热器数量肯定不够。因此，集热器的构件化更为迫切。

  为此，针对小高层、高层建筑安装太阳能集热器的合理位置进行了如下探讨：

  a、屋顶分体式(也即屋架式)。即在小高层、高层住宅的屋顶利用构架的形式结合建筑原有结构集中安装布置太阳能集热器，这样集热器位于建筑的最高处，解决了高层住宅建筑屋顶面积不足的同时还保证了集热器的高集热效率；与建筑装饰构件相结合，满足了建筑造型美观的要求。储水箱既可以是集中的共用水箱，结合楼、电梯问布置，每个单元设计一个单独的水箱，也可以是独立的家用小水箱，将其布置在各家各户里。其优点同上述屋顶分体式，缺点是低层住户会存在用水浪费比较严重和热水压力过大的现象。系统选择上主要采用强制循环、集中供热或集中——分散供热的方式。

  b、阳台式或外墙悬挂式。即结合小高层、高层住宅的阳台或外墙安装布置太阳能热水器。这种结合方式优点同上述阳台式或外墙悬挂式，缺点是低层住户由于日照不足可能存在集热效率不高的现象，且低层和高层冷水供水压力大小不均。

  系统形式选择可以采用自然循环、分散供热形式或采用强制循环、分散供热形式。

  c、屋架式与阳台式的结合。这种结合方式综合了上述两种方案的优点，低层住户采用集中——分户供热形式，每半个单元安装一套太阳能集热器；高层的住户采用阳台式太阳能热水系统，分散供热。

  d、分层分区供热水的方式。即利用多层住宅使用太阳能热水器的优势，每6层设置一安装太阳能热水器的悬挑阳台式屋面，巧妙的解决了高层住宅太阳能的安装，同时克服了壁挂式太阳能对建筑立面整体性及色彩装饰单一性的破坏，给建筑创造了丰富而顺畅的流线。方案可以选用强制循环、集中——分散供热水系统，6层集中布置1～5层集热器，集中采热、每层分户供应；12层集中布置6～10层集热器，以此类推。

  4、几个值得引起重视的注意点

  (1) 太阳能热水器与建筑整合设计同步

  太阳能系统与建筑的整合，是多学科、多方面参与合作的综合性事业，需要各行业人员的相互沟通与合作。如太阳能工程技术人员应向建筑设计人员提供原始的技术参数和工艺要求：根据客户使用热水量要求提供出热水箱的外形尺寸和总重量，以便建筑设计人员进行荷载计算和合理位置排布；提供热水器的占地总面积，安装倾角，使建筑设计人员能够合理地安排基座位置，计算抗台风能力和外观美化布置；太阳能技术人员应向水电设计人员提供用户日用热水总量和热水管道走向，管道保温工艺要求，是设计人员能够采用最合理的管道布置方案，以尽量减少施工成本，并同时提出辅助用电总容量，使其考虑是否设计专用供电线路，确保系统日后的正常使用。

  (2) 太阳能热水器安装与施工同步

  在施工方面，应配合土建工程进度同步施工，以达到低成本、高质量效果。

  1) 与土建工程部分进行同步结合，当确定用太阳能热水系统后应及时同土建施工队的现场负责人保持经常的联络，根据其进度配合施工，并按照设计规范要求对其管道井、屋里水箱位置以及集热器底座位置进行合理预留进出口(如上表)、预埋钢板固定座等，以便保证日后安装的安全性和可靠性。

  2) 对管道施工应配合指导管道工严格按照设计规范要求进行，特别注意管道保温工艺处理、管道走向、接头质量等。同时还应注意冷热水管的间距问题，对没有保温处理的暗热水管与冷水管道平行间距不得小于100mm，回水管道一定要独立一根，不得与热水管道公用。尽量做到热水管路等距使用；在热水管公共末端应设置污物沉淀灌，以便定时排污确保热水清洁。

  3) 对有使用辅助电加热系统，总容量大于20KW的应考虑配合建筑电路施工要求，设置专用的电源线和配电盘，参数按照建筑配电要求进行；若使用暗线电路应设有接地等保护措施。

  (3) 要协调好住宅建筑与太阳能热水设备生命周期的矛盾

  太阳能热水设备的生命周期相对于住宅建筑短暂得多，为此，在建筑方案中需要在建筑物的全周期内考虑太阳能热水设备的运行、管理和更新。太阳能热水设备不是安装完就了事，更重要的是它的运行质量。只顾建设，忽视管理与服务，是当前值得引起注意的一种不良倾向，不利于系统的一体化运行。

  为此，应注意解决以下几方面：

  1)抗风防范措施。一般是在支架上用长约为300mm到400mm的4号角铁压在集热器两端，并用M10的螺栓栓紧在支架上，再把支架用直径为8mm或6mm的钢丝拉紧到有柱台或梁柱的地方进行固定。

  2)防雷设计措施。太阳能热水器安装在在屋面会占据很大的面积，其中的金属构件、水循环系统和电循环系统都可能成为雷电的载体。如果没有良好的避雷措施，在雨天，太阳能系统将很容易受到雷电的袭击，严重时将导致太阳能系统的崩溃，甚至会威胁到用户的人身安全。因此，为了系统使用安装可靠，对整个系统(特别是对采用辅助电加热系统)应安装防雷装置(俗称避雷针)。根据系统热水箱的安装高度，确定避雷针的高度应为该高度2.5倍以上，并且要求针顶点与机座最远点的连线(斜线)同避雷针的夹角大于60度，以确保整个系统置于保护范围内。

  3)维护与检修。在建筑中设计安装太阳能热水设备时，应为以后的维护、检修及局部更换创造便利条件，如平屋面设出屋面上人孔做检修出口，坡屋面屋脊的适当部位预埋能够钩牢系在专业安装人员身上的安全带的金属挂钩，墙面上设计能够进行太阳能集热器的安装、维护活动的措施等。

屋顶上设置的专用维修设施

  (4) 太阳能热水器走构件化、模块化、标准化道路

  目前，国内针对太阳能热水器生产厂家有不少技术性规范，但是却缺少和建筑有机结合的技术措施。为了能让太阳能更加顺利地走进建筑，为千家万户提供热源，太阳能热水器的发展应进行改型设计和配套部件开发，像其他建筑构件一样，严格依照建筑材料和建筑构件的相应技术参数，开发出满足屋面、墙体、阳台等位置安装的系列产品。