太阳能热水系统因利用清洁的太阳能，运行费用较低，在绿色建筑中得到越来越广泛的应用，但太阳能热水系统的设计中应避免建筑物遮挡并设置良好的倾角。本文依托重庆市某绿色建筑项目，利用数字化分析技术辅助集中式太阳能热水系统集热器的设计（朝向、放置位置、倾角）并进行优化，得到较好的放置位置、倾角。 关键词绿色建筑太阳能数字化分析热水系统 0引言 2013年1月，国务院发布《绿色建筑行动方案》，提出力争在“十二五”期间，完成新建绿色建筑10亿平方米[1]，重庆市也提出“十二五”期间将发展2000万㎡绿色建筑。在建筑的全寿命周期内，绿色建筑将实现大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑[2]。2011年，我国太阳能热水器总产量达到5700万㎡，并且还在保持较高的增长势头[4]，正大幅度进入工业化应用阶段[5]。目前，的绿色建筑评价标准中设置了优选项：“根据当地的气候和自然资源条件，充分利用太阳能等可再生能源，可再生能源产生的热水量不低于建筑生活热水能的10%。”这将进一步促进绿色建筑对太阳能热水系统的应用需求。 1重庆市太阳能热水系统在绿色建筑中的应用 重庆市全年太阳辐射总量为3500MJ/m2，全年各个季节太阳能分布极不均衡，各个季节条件下的太阳能辐射量不尽相同（见图1），也就造成了太阳能集热量的不尽相同。针对重庆市太阳能热水系统的经济性，有些专家学者已开展过相应的经济性分析。有学者研究认为，重庆市4~9月份，家用太阳能热水器可满足3口之家的用热水需求，每年可节约用电700~800kW•h/m2，减排CO2、SO2效果明显，且太阳能热水器的投资回收期较短[5]。因此，在重庆市太阳能热水的应用也愈加广泛，特别是在绿色建筑中。 在绿色建筑设计中，由于采用了多项绿色建筑技术（屋顶绿化），使得太阳能热水系统（主要为集热系统）的布置受到较大影响，例如场地面积受限，建筑（建筑的屋顶电梯机房）对太阳能集热器的遮挡，影响太阳能热水系统的运行效果。同时，太阳能集热器的设计倾角亦是影响使用效果的一个重要因素，根据GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中对实际应用的太阳能热水系统的要求：集热器倾角应与当地纬度一致；系统侧重在夏季使用时，其倾角宜为当地纬度减10°。如系统侧重在冬季使用，其倾角宜为当地纬度加10°[7][8]。而在实际工程中，亦存在水平安装的太阳能集热器。因此，在绿色建筑中的太阳能热水系统设计过程中，可利用数字化分析技术，确定太阳能集热器的放置位置以及集热器的倾角。 2数字化分析技术辅助太阳能热水系统设计 2.1项目概况 本项目为重庆市住宅项目，共34层，每层4户，建筑高度99.9m，按照绿色建筑要求，需要满足50%居民的热水用量，按照每户3.2人计，共计需满足218人的日均热水用量。按照GB50015-2003《建筑给水排水设计规范》（2009版），考虑0.8的同时使用系数，每天的用水量为10.5m3，按照太阳能保证率为0.3计算，重庆市单位面积太阳辐射量为8552kJ/m2，需要的太阳能集热器面积为194m2，住宅的朝向为南北朝向，屋面面积为563.8m2，中间为两个电梯机房，高度为2.8m，女儿墙高度为1.2m。理论上可满足该项目的太阳能集热面积的要求。为了优化太阳能集热系统的设计，在考虑屋顶电梯机房、女儿墙对集热器遮挡的情况下，分析了屋面的太阳辐射状况。 22集热器布置分析 为了选取较好的太阳能集热器放置位置，将对屋顶上各个位置接收的太阳辐射量做分析。分析软件为 AutodestEcotect2010，该软件是一款功能全面，适用于从概念设计到详细设计环节的可持续设计及分析软件，其中包含应用广泛的仿真和分析功能，能够提高现有建筑和新建筑设计的性能，目前已成为绿色建筑设计领域的主流软件。通过分析发现，整个屋面的太阳辐射范围为30400~72000wh，在女儿墙及电梯机房附近，由于女儿墙及电梯机房的遮挡，太阳辐射值较屋面无遮挡处低约10000wh，因此在集热器布置时，应尽量远离女儿墙及电梯机房，在场地面积充足时，尽量靠近屋面中心布置。 2.3集热器倾角确定 除了确定集热器放置位置外，还需确定集热器的倾角，根据前文所述的常用的太阳能集热器倾角，选取倾角为19.5°、29.5°、39.5°、0°对集热器表面接收的太阳辐射量进行分析。根据所需的集热器面积，确定集热器布置的范围，采用AutodestEcotect2010软件分析。重庆地区的气候条件下，0°、19.5°、29.5°、39.5°倾角下集热器表面全年接收的太阳辐射量，从4个图中可以看出，4种倾角下，0°倾角下为100000~720000Wh，19.5°倾角下接收的太阳辐射量400000~540000Wh，29.5°下的倾角为120000~720000Wh，39.5°下的倾角为140000~540000Wh，从接收的太阳辐射量看，各个倾角下存在一些差异。为便于比较，取单位面积接收的太阳辐射量的平均值，如表1所示，19.5°倾角下大，为524093.1Wh，较其他倾角下都大，比29.5°倾角下大约29.7%。因此，在本项目中，考虑太阳能集热器的倾角确定为19.5°，即当地纬度减10°。 3结论 本文简要介绍了利用数字化分析软件辅助重庆市绿色建筑中太阳能热水系统的设计过程，通过辅助设计分析，可确定佳的集热器放置位置以及佳的集热器放置倾角。 通过分析发现，在屋面处，为避免遮挡，集热器应远离屋顶机房、女儿墙。在本研究比较的几个集热器倾角中，19.5°倾角为佳倾角，单位面积全年太阳辐射量较其他倾角下大约29.7%。 5.参考文献 1．国务院办公厅关于转发发展改革委住房城乡建设部绿色建筑行动方案的通知，http://www.gov.cn/zwgk/2013-01/06/content_2305793.htm，2013-1-6 2．中华人民共和国标准，《绿色建筑评价标准》GB50378，北京：2006 3．可再生能源中长期发展规划，发展和改革委员会 4．萧函；李胜茂；宋智晨；沈宏。2013-2017年太阳能热水器市场投资分析及前景预测报告 5．商报。太阳能光热产业进入工业应用阶段，http://www.cb-h.com/news/ls/2011/517/11517972CE4FEC67537344.html；2011-5-7。 6．丁勇；连大旗；李百战。重庆地区太阳能资源的建筑应用潜力分析[J]。太阳能学报，2011，32（2）：165—170 7．民用建筑太阳能热水系统应用技术规范，GB50364-2005，北京 8．《民用建筑太阳能热水系统一体化应用技术规程》DBJ/T50-083-2008，重庆市城乡建设委员会。