太阳能与建筑一体化的和谐之美

近年来，太阳能热水器由于环保和节能的双重优势，在我国发展很快，技术日益成熟，是最具有潜力的产品之一。用太阳能加热低温热水（小于100度）的太阳能热水系统，足当前太阳能利用中最成熟、最具经济竞争力、应用最广泛、产业化最快的领域。作为国家的太阳能示范城市之一，深圳从2006年至2010年，五年间新建了近300万平米的太阳能应用示范项目，其中200万是太阳能光热系统，100万是太阳能光电系统，启动了15个项目作为它的示范项目。招商半山公寓是近年来深圳市可再生能源规模化利用示范工程项目，其在太阳能 、太阳能热水系统在建筑中一体化运用的实践中，做得非常出色。

项目背景

招商半山公寓位于深圳市南山区蛇口半山区内，南临美伦会所，北靠半山社区中心，西面是半山海景别墅，东面可以看海，位置优越，社区配套完善，交通便捷，环境优美。

招商半山公寓项目是招商地产继泰格公寓科技综合示范项目之后又一高档服务式公寓项目。整个项目定位为精品酒店和高档服务式公寓。

项目用地地块呈长方形，南北长约163米，东西宽约81米，总占地面积约13198.1平方米，容积率1.36，总建筑面积18032平方米。

项目的初步规划为在地块北侧设置多层公寓，公寓间以空中连廊相连；地块中部设置联排复式公寓群；酒店设于地块南部，与原有美伦会所相连。其中公寓建筑面积约为 14717平方米 ；酒店建筑面积约为 3315平方米。

太阳能应用试点运用示范建筑面积为18032平方米。

项目档案

项目名称：招商半山公寓

建筑类型：高层

占地面积：13198.1平方米

建筑面积：18032平方米

容积率：1.36

太阳能示范面积：18032平方米

开发商：深圳招商房地产有限公司

地址：深圳市南山区蛇口半山区内

太阳能热水器选型

半山公寓有190套公寓住房，其中一房一厅有71套，二房二厅119套。按每床每天 150L热水计算，共需热水46.3立方米／日。

半山公寓有56套酒店客房，共 77个床位，按每个床位160L计算，需生活热水12.3立方米／日；餐厅日用热水4.6立方米／日；员工日用热水1.5立方米／日；因此，半山公寓酒店共需生活热水18.4立方米／日。

整个半山公寓项目需要生活热水64.7立方米／日。

1、集热器的位置确定

根据建筑高度，分析建筑屋顶冬至 日（12月22 日）及春分日（3月21日）累计日照时数（日照时间 9：00—15：00）。由分析可知24m高处屋顶花园日照时数大于5小时的面积有72平方米，能满足该处15.6平方米集热器安装面积。对于三个有遮挡的屋顶花园部分，日照时数大于5小时的面积分别有195平方米、144平方米、84平方米，也能满足集热器的安装面积。分析酒店对公寓的遮挡，可以看出公寓屋顶受酒店遮挡影响很小。以上的分析表明对所有的集热器有合适的安装位置。

2、集热器的选型

目前，我国太阳能热水系统中主要使用平板型集热器和真空管型集热器，全玻璃真空管直插整体式太阳能热水器由于它可以过冬，而且价格较低，是当前市场的主流，占太阳能热水器销售量的80％以上，主要用于北方的家庭式太阳能热水系统。相比而言，在我国，平板型太阳能集热器的市场份额较小，然而其结构简单，运行可靠，成本低廉，热流密度较低，即工质的温度也较低，安全可靠，与真空管太阳能集热器相比，它具有承压能力强，吸热面积大等特点，更加适合南方建筑，尤其是半山公寓项目，主要考虑集中式太阳能热水系统，还要考虑太阳能与建筑一体结合，因此，平板型集热器是半山公寓的选择。

深圳地区年平均温度高，在热水器应用上兼顾冬季，以南向倾斜33度安装。以深圳地区实测气象资料，南向33度倾斜面辐射总量为18.8MJ／平方米。

以年平均冷水温度20℃，加热到 60℃计算 。集热器平均效率取0.52，则 1 平方米集热器平均产热水L=184.82x040.52x1000=58升。150L需集热面积2.6平方米，300L需集热面积5.2平方米，整个公寓部分需集热面积800平方米；酒店部分需集热面积 317平方米。总共需集热面积1117平方米。

热水系统有分户式热水系统和集中式热水系统，由于本项目为出租服务类业务，采用统一物业服务和管理，集中式系统有其优越性，公寓建筑和酒店建筑全部采用集中式中央热水系统。系统由集热器和承压水箱组成，酒店热水采用全13供热水的标准，公寓采用分时供热水，采用智能卡计费。

系统运行控制方式

半山公寓的系统运行控制方式是冷水自动上水进入储水箱中。由循环泵通过温差控制方式不断的经过集热器被加热，如果水温度到达设定值则直接进入恒温水箱中，若温度不够则由辅助加热系统加热。供水干管采用循环水泵，保证用水处即开即热，系统24小时供应热水。系统采用空气源热泵辅助加热。无需专人值守。

集中式热水系统其特点是系统的太阳能热水系统部分集成化程度高，集中储热方式利于降低造价并减少热损失：辅助加热系统集中利于补热；热水系统供应优化设计，管路简单，合理的干管循环回水保证供水品质，实现各用水终端即开即热；集中式系统相对分户系统有初投资少、集成化程度高的优势，模块化的集热器与建筑结合也比较美观。集热器安装在酒店屋顶，朝南向，与水平面成33度倾角，防止夏季过热，使冬季好用。

酒店部分需集热器面积 317平方米，配备一台22HP空气源热泵一台（标准工况 20℃时，COP不小于4.1，额定输入功率26KW，输出功率 78KW），储热水箱3个，恒温水箱 1个。公寓部分需集热器面积 800平方米，配备两台 22HP空气源热泵（标准工况20℃时，COP不小于4.1，额定输入功率 26KW，输出功率 78KW），储热水箱 4个，恒温水箱2个。

太阳能热水器与建筑一体化隔合设计

半山公寓一开始就定位为高档公寓和精品酒店。因此。必须考虑太阳能热水系统与建筑一体化设计，为此，专门进行了热水集热器在屋顶布置的研究。因为集中式集热器在屋顶的放置既要见缝插针，又要考虑集热器的经济放置面积，还有屋顶的走向、坡度等等相结合。经反复考虑，平板型集热器安装采用与坡屋面嵌入式安装，成为屋顶的一部分。

太阳能与建筑一体化不是简单的“相加”，而是要通过“相加”整合出一个崭新的答案。也就是说建筑应该从设计一开始的时候，就要将太阳能系统包含的所有内容作为建筑不可或缺的设计元素加以考虑，巧妙地将太阳能系统的各个部件融入建筑之中“相加 ”设计，使太阳能系统成为建筑组成不可分割的一部分，而不是让太阳能成为建筑的附加构件。

因此，在项目设计时，就要想办法让太阳热水器暴露在外面的部分给它建筑构件化，让它成为与建筑的一个适当部位，成为坡屋面、墙面、阳台、窗子等建筑构件相匹配的另一种构件，太阳能系统要作为建筑构件元素来考虑，与建筑的屋面有机结合在一起进行整合设计。这样，太阳热水系统科技内容的加入就会使建筑呈现出一种新的造型与外观，增强使用太阳热水系统建筑的表现力。

当代建筑，应该是充分利用太阳能、地热能等可再生能源的真正的“绿色建筑”，建筑设计应该是建筑形式、建筑结构和太阳能光热系统、采暖空调等设备的有机结合的设计。能耗指标将成为判断建筑物好坏的重要依据。真正的“绿色建筑”应该是低能耗的建筑，太阳能光热技术就是实用型的可再生能源技术。