1，簡介
目前對太陽能已經有了壹些研究，但是壹體化太陽能熱水器住宅的外觀設計往往走向兩個極端。壹種是設計時忽略太陽能熱水器的設備，立面造型完成後簡單安裝所需設備；另壹個只是補充。失去建築立面的整體平衡感。太陽能熱水器本身和建築是不壹樣的，但是它的工作只有通過整個建築才能充分展示出來。下面討論太陽能熱水器與住宅建築設計的有機結合。
2.設計原則
建築的形式和內容(功能、材料、結構和技術)要壹致。
太陽能熱水器集成住宅的造型設計應充分考慮其住宅建築的特點。首先，無論是高層住宅還是多層住宅，都是由套房組成，空間不大，平面和立面結構和造型壹般都比較規整；其次，房間的功能性有限，非常強調自然采光和自然風；第三，房屋受造價限制，外墻盡量直。由於住宅的這些特點，在造型處理上可以有很大的體量變化，但壹般很難打破樓層、套數等單元因素的限制。在實踐中，經常使用相同元素的重復、增減來達到藝術效果。從這個角度來說，住宅建築的造型設計比公共建築更難。但從另壹個角度來看，嚴謹的結構和功能在屋內的主導地位，非常符合技術美學所強調的邏輯和目的。太陽能熱水器的壹體化設計在住宅建築中表達技術美學是可行的。當然，高層住宅和多層住宅各有特點，應該區別對待。
(1)高層住宅樓
高層住宅本身就標誌著現代科技在建築工程領域的成就，太陽能熱水器的壹體化設計可以相得益彰。由於管道和住戶的密度，高層建築的太陽能集熱器往往安裝在墻壁和陽臺上，頂層的集熱器只能為上層提供熱水。所以我們先討論壹下垂直使用。太陽能集熱器與建築的協調。
首先，垂直的概念可以通過使用大面積的收集器來加強。我國的高層住宅，尤其是塔式住宅，在平面上會有壹些變化，但形體特征多為挺拔。進壹步強化垂直概念，可以讓它更現代。集熱器可以集中連續布置，也可以結合窗戶或陽臺的凹凸處理，形成垂直分割，使整個建築在垂直方向上形成強烈的節奏感。太陽能熱水器的水箱盡量放在室內，以免破壞立面的整體效果。常采用強制循環或直接集流體，采用頂部輸水管道。
集熱器的利用也可以體現在住宅部分和材料的處理上。近年來，在高層住宅建築中，經常使用特殊的圖形或符號來加強頂部或外凹部分的符號，以避免單調的感覺。太陽能收集器由於吸收塗層而具有非凡的顏色和紋理，其表面非常明亮。如果與高層頂部的電梯間或水箱結合，既能起到裝飾作用，又能為上層住戶提供生活熱水。在壹些熱帶或亞熱帶地區的住宅中，往往采用大面積玻璃窗，但必須配備遮陽部件，突出的集熱板作為遮陽。它形成的陰影增加了造型的虛實對比和空間的層次。
(2)多層住宅
多層住宅建築中太陽能熱水器的壹體化設計可以從形式和體量入手。由於太陽能集熱器需要安裝在朝南的坡屋頂或墻體上，因此，爭取盡可能大的物理面積和可用空間已成為壹體化住宅體設計的指導思想。通常，可以使用階梯式和半接地設計。通過立體裁剪技術，整個體積的橫截面類似於壹個臺階或三角形。
太陽能熱水器的壹體化設計也可以借助當地的部件來表達技術特點和現代風格。由於功能的影響，多層住宅建築的體形變化往往受到限制。這時，局部處理和組件形式將發揮重要作用。
3.建設方案和系統選擇
壹體化太陽能熱水器住宅設計的美學原則和技術、結構方案和系統選擇，是建築師對太陽能熱水器系統的二次產品設計和加工，是實現“壹體化”的關鍵步驟。內容包括安裝場地的選擇和結構方案的設計，既要保證太陽能熱水器的工作效率，又要與房屋的結構、功能和美觀相協調。為了保證足夠的日照時數，集熱器可能的安裝位置包括屋頂、南向外墻和陽臺。下面討論不同的安裝部件。
(1)車頂位置
太陽能熱水器安裝在屋頂時，由於位置較高，可以形成自然壓頭，管道選擇靈活，既可以是頂水式，也可以是跌水式。相應的集熱器類型也有較大的自由度，如自然循環式、強制循環式、直流式等。而住宅建築有平屋頂和坡屋頂，需要重點關註太陽能設備與不同屋頂形式的有機結合和銜接。
就熱水器的安裝而言，平屋頂的優點是施工方便，集熱器或支架與屋頂結構的連接技術難度較小。而且平屋頂從壹般角度看不出來，所以不需要過多考慮集熱器的造型與建築立面的協調性。考慮到從高層建築或其他位置都能看到平屋頂，集熱器只需要排列整齊即可。安裝在坡屋頂上的太陽能熱水器，可以根據其坡度直接安裝在屋頂上，也可以用支架安裝，但不得影響房屋的使用和美觀。其實國內很多房子的坡屋頂都比較平緩。稍微慢壹點的傾斜角度更有利於集熱器的太陽漫輻射，不需要單獨安裝支架。因為坡屋頂的正常視覺高度壹般是可見的，集熱器可以豐富其外觀。缺點是施工會涉及到防水的問題，技術上相對復雜。
1)平屋頂安裝
當太陽能熱水器安裝在平屋頂上時，應註意集熱器的平面安裝位置。水平管道的長度要盡量減少，集熱器要放在衛生間上方。好處是這裏的樓板是現澆混凝土結構，有利於管道和固定支架的安裝。
如果用戶選擇循環熱水器，集熱器必須傾斜壹定角度安裝，集熱器必須用附加支架與屋頂結構連接。支撐的冷軋鋼板厚度不小於2mm，不銹鋼板厚度不小於1.5mm在屋面結構上，可在柔性防水上加40mm厚混凝土剛性防水層，預埋鐵件與支撐焊接或螺栓連接。
如果用戶選擇直流式熱水器，集熱器可以直接水平安裝在屋頂上方，減少風荷載，增加系統的安全性。而且由於集熱管和反射器的屏蔽，加強了屋頂的隔熱效果，從而降低了夏季房屋頂層的室內溫度，最大限度地減少了結構連接的熱橋效應。調試時，安裝人員根據當地的位置和自然地理條件，旋轉集熱管，將吸熱器的角度調整到最佳，這樣可以達到更好的集熱效率。
2)坡屋頂的安裝
壹般循環式太陽能集熱器都需要壹定的傾斜角度，所以利用坡屋頂的結構坡度是很自然的。由於斜屋頂地板下有吊頂空間，可以容納橫向管道，集熱器的平面位置可以更加靈活。
設計中最好選擇集熱器與儲水箱分離的熱水系統，將儲水箱放在吊頂內，這樣可以減輕屋頂的負荷。采用自然循環時，要求集熱器不高於水箱水位；當采用強制循環時，沒有這種限制。
另壹方面，國內出現了集水箱和集熱器於壹體的太陽能熱水器。屋頂式太陽能熱水器克服了單管不能24小時隨時使用熱水，操作復雜的缺點。供水不需要任何操作。平時天氣開了就用熱水。結構獨特，適用於人字形屋頂，重心低，安裝極其方便穩定。斜頂橫管式太陽能熱水器最適用於斜頂平房或樓房。水箱的形狀像“餅幹”壹樣平放在坡屋頂上，克服了各種太陽能熱水器重心高、坡屋頂安裝困難等缺點。安全可靠，外形扁平，分片安裝整齊美觀，已被大量房地產公司安裝。其獨特之處在於水箱與集熱器合二為壹，降低了管道成本。
(2)墻壁和陽臺
在墻上或者陽臺上安裝壹個太陽能熱水器，可以減少管道的長度。對於高層住宅來說，是其他安裝方式無法替代的。而且它的位置往往處於立面的視覺焦點，可以成為立面構成的重要因素，更符合整體設計的思路。由於與水端沒有足夠的高度差，所以安裝在墻上或陽臺上的系統必須采用頂部輸水管道。而且像坡屋頂壹樣，盡量選擇集熱器與儲水箱分離的系統，這樣可以降低墜落傷人的概率。根據使用條件的不同，組件連接可分為固定式和移動式。
1)固定類型
固定是指用戶安裝後不會移動熱水器的位置或角度。所以要求集熱器在安裝之初就能達到較好的效率，不會造成立面混亂或不安全因素。顯然，斜懸臂固定集熱器會在機械上和心理上形成不安全因素。因此，在今天的技術條件下，比較現實可行的方案是在垂直墻面上安裝直流式橫向集熱器，在陽臺斜欄桿上安裝熱管或平板集熱器。集熱器可以單獨掛在建築外墻的陽臺或窗戶下，徹底解決了高層建築低層住宅想安裝但又怕管道太長，屋頂無法安裝的諸多問題。水箱掛在陽臺地面或室內角落。全自動的，擰開水龍頭就可以用熱水。管道基本不在室外，冬天不怕凍。由於獨特的聚光專利技術和消除集熱器表面落灰的便利條件，冬季水溫遠高於屋頂式。
2)活字
活動連接是指集熱器可以在使用者的控制下在支架的滑軌上移動，使其貼在立墻上或向外傾斜，以達到最佳的集熱效果。活動連接是循環集熱器的常用方式。壹個理想的情況是把支架安裝在窗戶上方，除了支架，其余的都可以收起。使用時，將集熱器放置在合適位置和角度，既能收集熱量，又能起到遮陽的作用，特別適用於夏季太陽高度角較大的場合。支腿上有齒輪，可以在不同季節使集熱器處於最佳傾斜角度。利用下端的拉桿可以完成集熱器的開啟和關閉。缺點是由於集熱器已經位於窗戶上的過梁位置，本層沒有足夠的空間放置水箱，所以采用自然循環時必須將水箱放在上層。但如果采用大規模施工或強制循環，上述不便就不是問題了。此外，活動連接還可以應用於陽臺的垂直欄桿或圍欄的外側。
4.結論
住宅太陽能熱水器的壹體化設計在形式和風格上將明顯不同於現有的住宅建築，在不同的住宅建築中獨樹壹幟，其獨特的可識別性對居民和開發商都具有吸引力。更重要的是，這種壹體化設計代表了壹種新生事物，它的未來和生命力是不可限量的。
更多工程/服務/采購招標信息，提高中標率，可點擊官網客服底部免費咨詢:/#/？source=bdzd