简介：随着太阳能技术在人们生活中的普及，其种类和应用范围不断扩大，而太阳能热水器与建筑一体化越来越引起人们的关注。本文结合我国太阳能热水器在建筑中的应用状况，简单介绍了太阳能热水器与建筑一体化的基本概念、发展动态、设计基本途径与方法等内容。
关键字：太阳能热水器一体化
改革开放以来，我国城乡建设发展迅速，建筑面积不断扩大。近几年城镇每年建成的住宅面积达到4~5亿m2，农村则已达到7~8亿m2。在目前已经超过360亿m2的累计房屋建筑面积中，严格按照采暖建筑节能标准建造的只有1.3亿m2。我国住宅单位面积采暖能耗是发达国家的3倍左右，而因为隔热材料质量低、保温效果差等原因造成这些高能耗建筑冬季采暖与夏季空调的使用日益普遍，能源浪费严重。
面对这种状况，如何提高可再生能源的利用程度，扩大可再生能源的利用范围，已经成为了人们在新世纪的重要课题。而太阳能以其清洁、储量巨大、成本低、无地域限制和能源质量高等众多优点成为可再生能源利用的首选资源。
目前，我国太阳能的利用技术特别是太阳能光热利用技术日趋成熟，太阳热水器行业经过20年的发展，取得了大批的科技成果，并形成了产业化生产。相应的，太阳能热水器与建筑一体化作为一项新的课题引起了各界的关注和重视，科研院所、相关企业等部门都在积极的探索和实践。
一、太阳能热水器与建筑一体化基本概念
太阳能热水器与建筑一体化概括起来讲，就是将太阳能热水器与建筑充分结合并实现整体外观的和谐统一。具体来讲包括下面几个优点：
1、建筑的使用功能与太阳能热水器的利用有机的结合在一起，形成多功能的建筑构件，巧妙高效的利用空间，使建筑可利用太阳能的部分——向阳面或屋顶得以充分利用；
2、同步规划设计，同步施工安装，节省太阳热水系统的安装成本和建筑成本，一次安装到位，避免后期施工对用户生活造成的不便以及对建筑以有结构的损害；
3、综合使用材料，降低了总造价，减轻建筑荷载；
4、综合考虑建筑结构和太阳能设备协调和谐，构造合理，使太阳热水系统和建筑融合为一体，不影响建筑的外观；
5、如果采用集中式系统，还有利于平衡负荷和提高设备的利用效率；
6、太阳的利用与建筑相互促进、共同发展，使其节省能源，为民众受益。
总之，经过一体化设计和统一安装的太阳能热水系统，在外观上可达到和谐统一，特别是在集合住宅这类多用户使用的建筑中，改变使用者各自为政的局面，易于形成良好的建筑艺术形象。
二、太阳能热水器与建筑一体化设计基本途径与方法
太阳热水器作为一种工业化的技术产品，它与建筑的有机结合，有利于创造富有个性的建筑形体，从而加强住宅的可识别性。皇明太阳能集团工程：铜陵世界花园。整齐划一的太阳能热水系统工程，和整洁的建筑、美丽的自然风光完美的结合到了一起，相得益彰，令人赏心悦目。
可是我国建筑行业与太阳能热水器的结合刚刚起步，还存在着很多的问题。传统的设计方法是在屋顶上安装太阳能热水器。这是目前最为普及的设计方法，但是它也存在很多的缺陷。装在屋顶上的太阳热水器存在着连接管道较长，热损失大等缺陷；上屋顶检查或维护较为困难，如果没有统一设计，就会造成布局混乱，与建筑不协调，不美观，破坏建筑形象，影响市容市貌；严重的还会降低太阳能产品在消费者心中的地位。
太阳能热水器安装在建筑物上如果不和谐，就会影响到建筑物的美观和市容的整洁，从某种程度上其实在制约着太阳能热水器与建筑一体化的发展。所以说，力求做到太阳能热水器与建筑以及周围环境的和谐一致，是这项技术的核心所在。
一谈到太阳能热水器与住宅建筑的一体化设计首先就会考虑到外观与风格的问题。太阳热水器一体化住宅不完全是简单的形式观念，关键是要改变现有的住宅内在运行系统。具体的设计原则可以表述为吸取技术美学的手法，体现各类住宅的特点，强调可识别性，利用太阳能构件为建筑增加美学趣味。太阳热水器一体化住宅设计应考虑居住建筑特点如：平立面、结构和造型较规整；房间的功能性较强；住宅造价大的限制。在设计中应注意立面设计力求简单，使立面看上去简洁平整。
集热器是收集太阳能的主要部件，其安装的位置应避免其它建筑、树木及建筑自身遮挡阳光。特别是对于安装在集合住宅南向墙面上的集热器要根据规划中日照间距设置，确定最低的安装高度。
从建筑的角度考虑集热器的维护使用问题，如果集热器安装在平屋顶、阳台等处，维护清洁比较容易进行；如果集热器安装在坡屋顶和南侧窗间墙等处，则要考虑今后使用中的维护问题。根本目的就是为用户的使用和维护提供方便。
1、立面式
住宅上太阳集热器的重复安置可以形成有韵律感的连续立面。可结合住宅的屋顶、阳台和遮阳板的位置设置集热器，以其特有的韵律感形成太阳能建筑的标志性外观。在高层集合住宅中如果利用窗户的不同构图或阳台的处理，更易于塑造竖向的垂直韵律效果。
2 、阳台式
集热器除了可垂直的排布在窗台之间，还可以与楼房阳台封装结合为一体，带保温壳体的储水箱安装在上层阳台的底部。或采用直流式热水器通过自来水的压力将热水压入设在卫生间、厨房等用水房间的保温水箱内。
在阳台安装的热水器应考虑综合阳台栏板的功能，形成多功能建筑构件，力求实现太阳能热水器和建筑的完美结合，且能最大限度的利用太阳光照，满足多种形式的供水需求
但是在阳台安装的太阳能热水器仍有不足之处。这种热水器在纬度较低的建筑南墙上安装存在夏季集热量不高的缺点。故通常可用于较高纬度地区，为获得较大的水压，常采用不需将水箱置于热水器之上的直流式热水系统。连接热水器和水箱的管径不宜太粗，以便于保温和减少管内存水量。
3、遮阳棚式
集合住宅中还可以将太阳集热器与门窗上的遮阳棚相结合。这种热水器的特征在于将集热器安装在窗口上方的遮阳托架上，水箱则设在上层窗坎墙处，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。需要注意的则是要确保安装牢固，以免集热器落下伤人，而由于集热器多是玻璃材质，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
综上所述，在我国集合住宅中发展和推广太阳能利用势在必行，建筑设计、规划设计、建筑物理以及能源科技工作者应进行跨学科的合作，更新设计理念、设计方法，综合解决建筑功能、采暖方式、空间组合及造型等问题，并进行一体化构件的研制，在建筑与太阳能利用一体化设计中做出更大贡献。
