CN103791627B - 一种建筑节能热水的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种建筑节能热水的设计方法，属于太阳能技术应用、建筑节能设计领域。太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁能源，分布范围广且相对均匀。本专利通过控制热水量的方式实施节能热水，在10分钟或更少时间内，提供56.8升的热水43.3℃。我国燃料资源储藏以煤比较丰富，但人均拥有量较低，遵循可持续发展的原则，深化节能热水利用是解决建筑高能耗问题以及节约能源的有效途径之一。本专利则是同时通过控制时间、控制热水量、控制温度的方式以达到节能热水的作用，是节能热水系统的一次重要革新。响应了国际节能减排的口号，并以身作则，亲身示范，对节能事业起到了带头的作用。

Description

一种建筑节能热水的设计方法
技术领域
本发明涉及一种建筑节能热水的设计方法，属于太阳能技术应用、建筑节能设计领域。利用热水控制按钮，通过控制时间、控制热水量、控制温度的方式以达到节能热水的作用。随着能源紧缺日益扩大，人们的节能意识逐渐增强。我国三大“耗能大户”之一的建筑能耗中热水能耗占到16%。建筑热水供应存在巨大节能潜力，引起了各方的关注。近几年国家和地方纷纷出台相应的政策法规，鼓励或规定在建筑中使用新能源或新技术来降低建筑热水能耗。有关规定新建宾馆、酒店、商住楼等有热水需要的公共建筑以及十二层以下住宅，应当按照规定统一设计、安装太阳能热水系统。本文将介绍和比较几种热水供应方式，分析它们在建筑节能中的作用，并就不同建筑和环境的热水供应方式给出建议。在经过深思熟虑之后，形成了建筑节能热水的设计方法。
背景技术
太阳能是一种取之不尽，用之不竭的清洁能源，分布范围广且相对均匀，既是一次能源，又是可再生能源。我国幅员辽阔，太阳能资源十分丰富，非常适于开发和利用太阳能资源。太阳能热水器通过集热器直接把太阳能转化为水的内能，储存在保温水箱中供用户使用，安全、清洁、无污染、综合成本低。目前我国太阳能热水器技术已相对成熟，在全国范围内应用广泛，是一种值得大力推广的热水供应方式。
近年来，我国建筑行业取得了突飞猛进的发展。新随着能源紧缺日益扩大，人们的节能意识日益增强。节能是建筑未来发展的主题和重点，深化节能热水利用是解决建筑高能耗问题以及节约能源的有效途径之一。目前，我国建筑能源消耗占到社会总能耗的25.5%，并随着经济的持续发展、城市化进程的加快和人民生活水平的提高呈现增加的趋势，给我国的能源供应带来了巨大压力。社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。当下，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要是建筑节能热水的设计方法以求得到发展，只有通过一种建筑节能热水的设计方法，才能实现这一目标。本专利则是利用热水控制按钮，通过控制时间、控制热水量、控制温度的方式以达到节能热水的作用，通过建筑节能热水的方法的使用，以此在竞争激烈的环境下不至于跟不上时代的步伐。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用热水控制按钮，进行建筑节能热水的设计方法；
本发明的另一目的是通过控制时间、控制热水量、控制温度的方式以达到节能热水的作用来实现建筑节能热水的设计方法；
本发明的另一目的是提供一种建筑节能热水的设计方法来达到建筑节能的目的。
太阳能热水器也存在一些问题，限制了它的推广与使用，主要是：
（1）加热时间长，热水供应与季节和天气因素密切相关，阴雨天和冬季很难保证稳定的热水供应；
（2）使用热水时需先排空进出水管中的冷水，造成的水资源浪费和用水等待；
（3）我国许多地区冬天气温较低，进出水管易冻堵，造成太阳能热水器无法使用； （4）雷雨天气使用太阳能热水器可能会被雷击，存在安全隐患；
 (5) 对建筑外观造型有影响；
（6）真空玻璃集热管夏季爆管，冬季炸管问题; 平板和热管集热式的热水器热效率低下，结垢等问题；
（7）开启式水箱出水小、忽冷忽热、水质二次污染问题；
（8）集热管内存留热水无法排出使用造成浪费。
以上问题正逐步得到解决，目前主要的解决方案为：
本发明提出的一种建筑节能热水的设计方法，具体步骤如下：
（1）提高单位面积集热效率，加强保温；对太阳能热水器设置自动跟踪太阳的装置,时刻调整太阳能热水器的朝向和倾角，采用固定式或半固定式装置；
太阳能公式
太阳能保证率                                                   （1）
集热器的瞬时效率    （2）
集热板面积                    （3）
（2）增加辅助电加热功能，当太阳光不足时,通过电加热得到热水供应，电加热功率与产水量成正比, 1t热水需配备4kw电力；在全自动燃油炉联合供热水系统里,通过仪表或人工控制循环泵,白天太阳辐射照度满足要求时启动,在集热器吸收太阳能给蓄热水箱的水加热辐射量不足时,则经过全自动燃油(或燃气)炉加热后再供给用户 ；
平均日热水需能量：
               （4）
式中：-——时间段平均日热水用量,L；
——热水温度，℃
——水的初始温度，℃
c——水的定压比热容，kj/（kg·K）；
——水的密度，kg/L；
——内管道及内管道及贮水箱热损失率，取
0．2，或根据时间段的平均环境温度结合
其他参数进行计算获得。
如某时间段的天数为，则某时间段热水需
能量为:
         （5）
全年热水需能量为：
   （6）
热泵循环的制热系数：
①理论压缩热泵循环的热平衡方程式
     Qc = Qe + Ne           （14）
在压缩式热泵循环中，高温热源或冷凝器的供热量Qc由低温热源或蒸发器取得的热量Qe与电能转变为热量Ne两部分热量之和；
② 压缩热泵循环的制热系数εh
理论制热系数        （15）
实际制热系数
  ——工作有效系数 =0.45-0.75
                              （16）
（3）在建筑的进出水管处增设保温层和伴热带，热水管道选用的保温材料为硬质聚氨脂泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯塑料泡沫或岩棉中任一种；
（4）（4）在建筑物屋顶加装屋顶接闪器，首先离热水器3米远处加装高出热水器顶部1．5米的避雷针，并做好接地，以防雷击；其次，从楼顶引入室内的太阳能热水器电源线、信号线、水管均应采用金属屏蔽保护；最后，在漏电保护开关后端加装SPD（电涌保护器），并做好接地，避免雷雨天气屋顶的太阳能热水器被雷电击中，造成安全隐患；
（5）推广太阳能“集中供热”系统，(太阳能集中供热系统的结构如何，用文字说明)太阳能“集中供热”系统就是采用同一供水的方式，不再单独给每户设一台太阳能。将所有的集热器集合起来和储水箱之间通过强制循环的方式进行集热，集热器放置于楼顶平台上或者造型上面，通过被动循环将集热单元吸收太阳光而得到的热量传输到储水箱，从而得到热水（热量）的大型集中系统。太阳能集中供热系统可以为建筑提供生活热水与冬季供暖。由于可资利用的太阳辐射能量是随昼夜、天气状况、季节等因素变化的,大型太阳能系统要正常运行,必然要有蓄能装置,根据蓄存与使用能量的时间跨度可分为太阳能昼夜(或短期)蓄能供热系统CSHPDS(central solar heating plants with diurnal storage它的工作原理是太阳能集热器吸收的太阳能量由太阳能管网输送到蓄热水箱中,再通过供热管网输送到各家各户。多余的热量暂时储存在水箱中,供夜晚和阴天使用)和太阳能季节蓄能供热系统CSHPSS(central solar heating plants with seasonal storage它的工作原理是夏天太阳能集热器收集的热量除一部分供用户使用外,相当大的部分通过换热器送入蓄能装置中储存起来;冬季将季节蓄能装置中的热量提取出来,通过供热管网输送到用户末端。)。前者主要为住宅、旅馆、医院、办公楼等建筑提供生活热水,通常这种系统按提供7,8月份生活热水负荷的80%～100%设计,一般可提供全年热水负荷的40%～50%。后者主要为区域建筑供暖和供应生活热水,通常提供全年这两项热负荷的40%以上。
太阳能热水系统年节能量计算公式：
               （7）
式中: ——— 太阳热水系统的年节能量( 产能量) ，MJ;
——— 太阳集热器面积，m2 ;
——— 太阳集热器采光面上的年总太阳辐照量MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的年平均集热效率，%;
——— 管路和水箱的热损失率。
                              （8）
                    （9）
           （10）
 式中:——— 太阳热水系统的年产能量，MJ;
——— 太阳热水系统的某时间段产能量，MJ;
——— 太阳集热器采光面上的某时间段总太阳辐照量，MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的某时间段平均集热效率，%;
——— 管路的某时间段热效率。
        （11）
               （12）
       （13）
式中:———太阳热水系统的该时间段平均晴天日产能量，MJ;
——— 太阳集热器采光面上的该时间段平均晴天日太阳辐照量，MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的该时间段平均晴天日集热效率，%;
——— 该时间段的天数，d;
——— 该时间段的折算晴天数，d；
（6）开发高效热管式太阳能热水器（这种形式的热水器最重要的特点是将太阳光的集热部分安装在真空玻璃管内。玻璃管内的真空度约为1%Pa,因此可以利用真空隔热有效地减少热管蒸发段向外界的散热损失。真空管内的闷晒温度可达到250℃,在-25℃的环境温度下不会被冻坏）；
分体式承压式太阳能热水器，采用全封闭结构，储水箱在室内，热损失小,采用强制循环运行,能大大地提高换热效率,并且由于具有辅助加热装置,即使在冬天或阴雨天也能保证得到足够的热水。它是一种可以与建筑一体化的新型产品，室外集热器能与建筑结合设计,将其放在坡屋面上、墙面上、阳台上，如同建筑的其他构件一样,与建筑整合设计,从而达到与建筑整体的完美结合。除集热部分在室外 ,其它部分 ,如水箱、控制器、电加热等部件全部在室内 ,控制直观 ,使用方便。该系统的所有部件,从集热器、储水箱、控制仪到泵及膨胀罐,都可以选择最佳的功能搭配。同时由于热水系统具有防冻功能,即使在寒冷的冬天也能完好无损地运行。
随着能源紧缺日益扩大，人们的节能意识日益增强。节能是建筑未来发展的主题和重点，深化节能热水利用是解决建筑高能耗问题以及节约能源的有效途径之一。本发明涉及一种建筑节能热水的设计方法，通过控制热水量的方式实施节能热水，在10分钟或更少时间内，缩短时间争取节约更多水量的流失，提供56.8升的热水已经足够人在正常生活中使用的热水量，43.3℃的温度完全在人的皮肤感官最大承受的范围之内。
本发明的有益效果在于：
具体地说，本发明的优点如下：社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。当下，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要是拓宽市场前景来寻求发展，只有通过一种建筑节能热水的设计方法，才能实现这一目标。建筑节能热水的设计方法为人类文明创造财富，能起到保护生态环境，推进科技创新，体现人文景观和谐的作用。太阳能热水器也存在一些问题，限制了它的推广与使用，主要是：加热时间长，热水供应与季节和天气因素密切相关，阴雨天和冬季很难保证稳定的热水供应；使用热水时需先排空进出水管中的冷水，造成的水资源浪费和用水等待； 我国许多地区冬天气温较低，进出水管易冻堵，造成太阳能热水器无法使用；雷雨天气使用太阳能热水器可能会被雷击，存在安全隐患；对建筑外观造型有影响；真空玻璃集热管夏季爆管，冬季炸管问题; 平板和热管集热式的热水器热效率低下，结垢等问题； 开启式水箱出水小、忽冷忽热、水质二次污染问题；集热管内存留热水无法排出使用造成浪费。以上问题正逐步得到解决，目前主要的解决方案为：提高单位面积集热效率，加强保温，增加辅助电加热功能，加装进出水管保温层和伴热带，加装屋顶接闪器，推广太阳能“集中供热”系统，开发高效热管式，二次循环式，分体式和承压式太阳能热水器等。但也面临成本高，系统匹配等问题。相信随着成本的降低和技术的进步，太阳能热水器将在建筑节能中发挥更重要的作用。
随着能源紧缺日益扩大，人们的节能意识日益增强。节能是建筑未来发展的主题和重点，深化节能热水利用是解决建筑高能耗问题以及节约能源的有效途径之一。本发明涉及一种建筑节能热水的设计方法，利用热水控制按钮，通过控制热水量的方式实施节能热水，在10分钟或更少时间内，缩短时间争取节约更多水量的流失，提供56.8升的热水已经足够人在正常生活中使用的热水量，43.3℃的温度完全在人的皮肤感官最大承受的范围之内。
如今，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要是拓宽市场前景以求得到发展，只有通过一种建筑节能热水的设计方法，才能实现这一目标。本专利则是利用热水控制按钮，同时控制时间、控制热水量、控制温度的方式以达到节能热水的方法，通过建筑节能热水的设计方法的使用，以此在竞争激烈的环境下不至于跟不上时代的步伐。
附图说明
图1为建筑节能热水的设计方法流程示意图；
图2为节能热水系统示意图；
图3为太阳能系统工作原理示意图；
图4为太阳能集热板示意图；
图5为建筑节能对象示意图；
图6为压缩式热泵与水泵机理示意图；
图7为太阳光照示意图；
图8为太阳能安装示意图。
图中标号：1.导热介质出口，2.集热板，3.镀锌钢板，4.铝合金外框，5.专用钢化玻璃， 6.高水位，7.能头，8.低水位，9.泵，10.扬水量，11.湿度头，12.放热Qk，13.高温，14.作功量热泵，15.低温，16.吸热Q0，17.太阳能集热器，18.通风换热器，19.热水控制按钮，20.太阳能光伏，21.高纤维木材。
具体实施方式
随着能源紧缺日益扩大，人们的节能意识日益增强。节能是建筑未来发展的主题和重点，深化节能热水利用是解决建筑高能耗问题以及节约能源的有效途径之一。本发明涉及一种提倡建筑节能热水的设计方法，利用热水控制按钮，通过控制热水量的方式实施节能热水，在10分钟或更少时间内，缩短时间争取节约更多水量的流失，提供56.8升的热水已经足够人在正常生活中使用的热水量，43.3℃的温度完全在人的皮肤感官最大承受的范围之内。
太阳能公式
   （1）太阳能保证率
    （2）集热器的瞬时效率
                     （3）集热板面积
平均日热水需能量：
               （4）
式中：-——时间段平均日热水用量,L；
——热水温度，℃
——水的初始温度，℃
c——水的定压比热容，kj/（kg·K）；
——水的密度，kg/L；
——内管道及内管道及贮水箱热损失率，取
0．2，或根据时间段的平均环境温度结合
其他参数进行计算获得。
如某时间段的天数为，则某时间段热水需
能量为:
         （5）
全年热水需能量为：
       （6）
    太阳能热水系统年节能量计算公式：
               （7）
式中: ——— 太阳热水系统的年节能量( 产能量) ，MJ;
——— 太阳集热器面积，m2 ;
——— 太阳集热器采光面上的年总太阳辐照量MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的年平均集热效率，%;
——— 管路和水箱的热损失率。
                              （8）
                    （9）
           （10）
 式中:——— 太阳热水系统的年产能量，MJ;
——— 太阳热水系统的某时间段产能量，MJ;
——— 太阳集热器采光面上的某时间段总太阳辐照量，MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的某时间段平均集热效率，%;
——— 管路的某时间段热效率。
         （11）
                （12）
       （13）
式中:———太阳热水系统的该时间段平均晴天日产能量，MJ;
——— 太阳集热器采光面上的该时间段平均晴天日太阳辐照量，MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的该时间段平均晴天日集热效率，%;
——— 该时间段的天数，d;
——— 该时间段的折算晴天数，d。
热泵循环的制热系数（如图6所示）。
①理论压缩热泵循环的热平衡方程式
     Qc = Qe + Ne     （14）
在压缩式热泵循环中，高温热源（冷凝器）的供热量Qc由低温热源（蒸发器）取得的热量Qe与电能转变为热量Ne两部分热量之和。
压缩式热泵循环中，由于吸收了低温热源（蒸发器）的热量Qe，故与电能供热，燃料燃烧供热相比较，有十分重大的节能经济意义。
② 压缩热泵循环的制热系数εh
理论制热系数       （15）
实际制热系数
  ——工作有效系数 =0.45-0.75
                             （16）
生活热水供应的实际制热系数：εhn＝4～8
如说明书附图所示，通过计算机软件操作来实现符合要求的建筑设计，可以轻松准确的了解建筑的方位布局。此外也可以根据需要确定建筑功能的布置，将建筑所需要的功能空间进行合理利用。此专利技术的实现先要融合三种技术系统来实现，第一是建筑受光分析系统，这是一种能够通过太阳辐射对建筑表面形成的太阳辐射程度（这些程度受到建筑材料和结构的影响）来判断建筑受光情况；第二种是周边风压和风向对建筑的散热情况，如冬季的北方会加速建筑温度的流失；第三种是计算机的智能化分析，就是根据前面两步得到的温度流逝的数据，来妥善将同一属性的功能空间进行集中，这个属性的设置可以以采光为重点考虑，也可以由温度流逝情况来重点考虑。有了这三种技术，通过一个软件平台进行融合，就可以计算出所需要的建筑体量关系。借此在这个体量关系上做到进一步的节能设计，本专利致力于发展可持续发展战略进入建筑领域的必要技术。作为体量计算必不可少的环节，计算机的运用是通过精确的公式换算，编入本发明需要的验收标准。
然而这个关系的划分过程是从模糊到详细的，所谓模糊是先假设建筑就是一个大型的BOX（空间网格），内部由无数长宽高单位相等的小BOX组成，单位的大小可以根据计算精细度来确定，有了这些等分单位的分析数据后还要另外进行符合房间模数的空间重组，即根据现实中的房间大小进行空间重组，其数据来源则是前者无数小型规则的单元BOX的叠加是否达到了一个功能条件的下限，这个下限由空间属性需要来决定，它是由软件内部根据人体舒适值或各种规范的需要进行默认设立的，也可以手动进行调节，最终重组成合理的建筑空间布局方案并加以正确利用输出成为发明使用者需要的精确资料。
太阳能热水器也存在一些问题，限制了它的推广与使用，主要是：
（1）加热时间长，热水供应与季节和天气因素密切相关，阴雨天和冬季很难保证稳定的热水供应；
（2）使用热水时需先排空进出水管中的冷水，造成的水资源浪费和用水等待；
（3）我国许多地区冬天气温较低，进出水管易冻堵，造成太阳能热水器无法使用； （4）雷雨天气使用太阳能热水器可能会被雷击，存在安全隐患；
 (5) 对建筑外观造型有影响；
（6）真空玻璃集热管夏季爆管，冬季炸管问题; 平板和热管集热式的热水器热效率低下，结垢等问题；
（7）开启式水箱出水小、忽冷忽热、水质二次污染问题；
（8）集热管内存留热水无法排出使用造成浪费。
以上问题正逐步得到解决，目前主要的解决方案为：提高单位面积集热效率，加强保温，增加辅助电加热功能，加装进出水管保温层和伴热带，加装屋顶接闪器，推广太阳能“集中供热”系统，开发高效热管式，二次循环式，分体式和承压式太阳能热水器等。但也面临成本高，系统匹配等问题。相信随着成本的降低和技术的进步，太阳能热水器将在建筑节能中发挥更重要的作用。
这种分析方法从几个方面来考虑：首先是建筑空间属性，比如卧室和客厅都布置于南侧，并存有一定的模数，则建筑会优先把此类功能的空间向南布置。再次是以体量模块的方式确保整个建筑最需要控制温度的区域，将这些区域集中起来，确保减少能量流失的表面积。此种分析方法可以在先确定建筑轮廓的情况下进行分析，也可以直接根据分析来得出最适合的建筑节能体量。接下来是网格分析，对建筑空间的每一个单位网格进行温度数据的模拟分析，再对其单位具象化为房间的模数，形成完整的建筑空间布局方案。
本专利所要解决的关键问题是如何同时引用采光数据和受气压影响的温度数据。就当前的分析软件，模拟采光和模拟流体环境的软件是分离的，然而在本专利的分析中，采光软件所要分析的主要是建筑受采光以及阳光热辐射对建筑温度的影响，而流体力学软件所要模拟的是周边风环境或湿度环境对建筑造成的能耗流失情况，而这个能耗流失主要是以温度的流失为主要数据的，从这里可以得出，其实我们所共同需要运用到的是温度流失的数据。这样就可以以采光软件为基础平台，在此基础上布设插件，它可以自动将风环境模拟过的温度流失数据放进来进行第二层模拟，就找到了两者的兼容方法。
此外，智能化分析方式也是本专利需要解决的问题，这里所需要解决的数据问题其实是建立在已经得出的完整温度流失数据基础上，即“小型BOX”所表达出的温度信息。有了这个立体信息数据，再根据房间功能的大小比例模数信息和设计师输入的功能房间数量信息，将其重组为符合房间功能需要的方案设计，此外就是将具备向阳属性的房间自动南至（建筑处于北半球情况下），抓住了这两点就可以轻易快速的实现智能分析，把方案展现在设计师的面前。
本专利的优势：
随着能源紧缺日益扩大，人们的节能意识日益增强。节能是建筑未来发展的主题和重点，深化节能热水利用是解决建筑高能耗问题以及节约能源的有效途径之一。本发明涉及一种提倡建筑节能热水的设计方法，利用热水控制按钮，通过控制热水量的方式实施节能热水，在10分钟或更少时间内，缩短时间争取节约更多水量的流失，提供56.8升的热水已满足日常生活需要，43.3℃的温度完全在人的皮肤感官最大承受的范围之内。
具体实施步骤：确立所需要的一切建筑信息和环境信息，将这些信息输入计算机进行风环境及湿度环境的模拟，得出热量流失信息。在采光模拟软件平台上，利用插件导入风环境模拟的温度流失数据进行二层模拟。根据已获知的数据信息对每一个建筑空间网格进行计算，这些数据就作为将来房间布局的参考。在计算机中进行房间数量和属性的设置，比如居住建筑中卧室的属性为受光，恒温，那么空间布局中会自动将卧室布置在受光且能量流失少的部位。根据要求对建筑进行功能布置的分析，在智能分析中会属性相同的的功能区尽可能的集中于一体。
太阳能光伏板产生足够的能量为房屋使用。屋顶的太阳能集热器、通风换热器等都减少了能源消耗。在芬兰寒冷的气候中，芬兰特有的高纤维木材的隔热效果本来就很好，而在窗户，通过在玻璃中填充氩气，保证了热损失最少。
得出合理的房间功能安排数据和建筑体量数据，为建筑师确立方案提供依据。本技术要解决的问题是对于各种功能房间的数据参数和属性要求的优先选取，在真实布局时，可能会存在两种环境的矛盾，一面要求用于足够的采光，一面要求热损耗小，通风舒畅，当两种要求不能同事具备时，就要选取一个优先条件。这个条件可以先以默认的方式布置，但是可以当进行显示的时候，建筑房间边框会以不同的颜色进行显示，以提醒用户房间满足条件的完整程度。然后根据喜好可以编辑优先选择顺序，重新进行运算选取。
二次计算是本专利的创新之处，他成功运用了不同软件的数据信息，模拟施加在建筑表面的风压和降温参数，以这些参数为参考再对室内进行二次计算，最后得出一套自动的建筑方案，大大提高了建筑设计节能的智能化程度。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的一个可行性实施例的具体说明，但是该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更，例如，等变化的等效性实施例，均应包含于本案的专利范围之内。一种建筑节能热水的设计方法，首先确立所需要的一切建筑信息和环境信息，将这些信息输入计算机进行风环境及湿度环境的模拟，得出信息，并将收集到的信息数字化；根据已获知的数据信息对每一个建筑空间进行计算，这些数据就作为将来房间布局的参考，用来将房间内部信息转化为数字信息，根据要求对建筑进行功能布置的分析，透过了解建筑不同的功能分区及功能要求，切实得设计出符合建筑设计要求的房子，既满足了设计的要求又可以深度细化建筑的功能性，并且在智能分析中把属性相同的的功能区尽可能的集中于一体，这样就是完全符合一种建筑节能热水的设计方法。
从长远来看，未来50年，中国城市化率将提高到76%以上，城市对整个国民经济的贡献率将达到95%以上。都市圈、城市群、城市带和中心城市的发展预示了中国城市化进程的高速起飞，也预示了建筑业更广阔的市场即将到来。据预测，2011年至2020年，中国建筑业将增长130%。其中，2018年中国将超过美国成为全球最大的建筑市场，占全球建筑业总产值的19.1%。智能建筑市场前景广阔，在2020年前，中国用于节能建筑项目的投资至少是1.5万亿。我国节能建筑蓝图蕴含着对节能材料和技术数万亿元的商机。
可以说节能建筑是未来建筑发展的一大趋势。节能建筑的发展，依赖于建筑技术、信息技术、材料技术等多方面技术的发展，它有着很大的发展空间，将随着科学技术的进步而逐步发展和充实起来。节能建筑是集现代科学技术之大成的产物，它的发展也是建筑发展的参照物。得益于中国经济的高速发展，与民生息息相关的房地产行业进入迅猛发展阶段。相关资料显示，我国每年新开工建筑面积约20亿平方米，其中公共建筑和商业地产建筑面积约为4亿平方米，政府保障房、经济适用房和住宅项目面积约为16亿平方米。处于产业链下游的节能建筑行业，搭乘房地产行业快速发展的列车，也获得了长足的发展。
由于时代的发展和社会的进步，对建筑设计提出了更高的要求。建筑设计日益突飞猛进，为了与时俱进，不断地鞭策自己，设计至善尽美的建筑是建筑设计行业的最高目标，也是设计师最大的事业追求。社会的发展，各项事业的进步对建筑设计的要求会更高，各种建筑的形式就会更加的丰富多彩。那么，就需要通过建筑节能热水的设计方法来寻求发展，只有通过一种建筑节能热水的设计方法，才能实现这一目标。建筑节能热水的设计方法为人类文明创造财富，能起到保护生态环境，推进科技创新，体现人文景观和谐的作用。
本发明涉及一种提倡建筑节能热水的设计方法，利用热水控制按钮，控制时间、控制热水量、控制温度的方式以达到节能热水的方法。太阳能热水器也存在一些问题，限制了它的推广与使用，主要是：加热时间长，热水供应与季节和天气因素密切相关，阴雨天和冬季很难保证稳定的热水供应；使用热水时需先排空进出水管中的冷水，造成的水资源浪费和用水等待；我国许多地区冬天气温较低，进出水管易冻堵，造成太阳能热水器无法使用；雷雨天气使用太阳能热水器可能会被雷击，存在安全隐患；对建筑外观造型有影响；真空玻璃集热管夏季爆管，冬季炸管问题; 平板和热管集热式的热水器热效率低下，结垢等问题；开启式水箱出水小、忽冷忽热、水质二次污染问题；集热管内存留热水无法排出使用造成浪费。以上问题正逐步得到解决，目前主要的解决方案为：提高单位面积集热效率，加强保温，增加辅助电加热功能，加装进出水管保温层和伴热带，加装屋顶接闪器，推广太阳能“集中供热”系统，开发高效热管式，二次循环式，分体式和承压式太阳能热水器等。但也面临成本高，系统匹配等问题。相信随着成本的降低和技术的进步，太阳能热水器将在建筑节能中发挥更重要的作用。
随着能源紧缺日益扩大，人们的节能意识日益增强。节能是建筑未来发展的主题和重点，深化节能热水利用是解决建筑高能耗问题以及节约能源的有效途径之一。本发明涉及一种建筑节能热水的设计方法，通过控制热水量的方式实施节能热水，在10分钟或更少时间内，缩短时间争取节约更多水量的流失，提供56.8升的热水已经足够人在正常生活中使用的热水量，43.3℃的温度完全在人的皮肤感官最大承受的范围之内。
如今，在竞争激烈的建筑行业，要想脱颖而出，更是难上加难。那么，就需要建筑节能热水的设计方法以求得到发展，只有通过一种建筑节能热水的设计方法，才能实现这一目标。本专利则是利用热水控制按钮，同时控制时间、控制热水量、控制温度的方式以达到节能热水的方法，通过建筑节能热水的设计方法的使用，以此在竞争激烈的环境下不至于跟不上时代的步伐。建筑节能热水系统是一次重要革新。响应了国际节能减排的口号，应大力提倡，并以身作则亲身示范，对节能减排事业起到了带头的作用，促进了人与自然的和谐。

Claims (1)

1.一种运用建筑节能热水的设计方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）提高单位面积集热效率，加强保温；对太阳能热水器设置自动跟踪太阳的装置,时刻调整太阳能热水器的朝向和倾角，采用固定式或半固定式装置；
太阳能公式
太阳能保证率                                                   （1）
集热器的瞬时效率    （2）
集热板面积                    （3）
（2）增加辅助电加热功能，当太阳光不足时,通过电加热得到热水供应，电加热功率与产水量成正比, 1t热水需配备4kw电力；在全自动燃油炉联合供热水系统里,通过仪表或人工控制循环泵,白天太阳辐射照度满足要求时启动,在集热器吸收太阳能给蓄热水箱的水加热辐射量不足时,则经过全自动燃油炉或燃气炉加热后再供给用户；
平均日热水需能量：
               （4）
式中：-——时间段平均日热水用量,L；
——热水温度，℃
——水的初始温度，℃
c——水的定压比热容，KJ/（kg·K）；
——水的密度，kg/L；
——内管道及内管道及贮水箱热损失率，取0．2，或根据时间段的平均环境温度结合
其他参数进行计算获得；如某时间段的天数为，则某时间段热水需能量为:
         （5）
全年热水需能量为：
              
    （6）
热泵循环的制热系数：
①理论压缩热泵循环的热平衡方程式
     Qc = Qe + Ne     （14）
在压缩式热泵循环中，高温热源或冷凝器的供热量Qc由低温热源或蒸发器取得的热量Qe与电能转变为热量Ne两部分热量之和；
② 压缩热泵循环的制热系数εh
 理论制热系数      （15）
实际制热系数
  ——工作有效系数 =0.45-0.75
                       （16）
（3）在建筑的进出水管处增设保温层和伴热带，热水管道选用的保温材料为硬质聚氨脂泡沫塑料、聚苯乙烯泡沫塑料、聚乙烯塑料泡沫或岩棉中任一种；
（4）在建筑物屋顶加装屋顶接闪器，首先离热水器3米远处加装高出热水器顶部1．5米的避雷针，并做好接地，以防雷击；其次，从楼顶引入室内的太阳能热水器电源线、信号线、水管均应采用金属屏蔽保护；最后，在漏电保护开关后端加装电涌保护器，并做好接地，避免雷雨天气屋顶的太阳能热水器被雷电击中，造成安全隐患；
（5）推广太阳能集中供热系统和太阳能季节蓄能供热系统，太阳能集中供热系统可以为建筑提供生活热水与冬季供暖，太阳能集热器吸收的太阳能量由太阳能管网输送到蓄热水箱中,再通过供热管网输送到各家各户；多余的热量暂时储存在水箱中,供夜晚和阴天使用；太阳能季节蓄能供热系统是夏天太阳能集热器收集的热量除一部分供用户使用外,相当大的部分通过换热器送入蓄能装置中储存起来;冬季将季节蓄能装置中的热量提取出来,通过供热管网输送到用户末端；
太阳能热水系统年节能量计算公式：
               （7）
式中: ——— 太阳热水系统的年节能量( 产能量) ，MJ;
——— 太阳集热器面积，m2 ;
——— 太阳集热器采光面上的年总太阳辐照量MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的年平均集热效率，%;
——— 管路和水箱的热损失率；
                                （8）
                    （9）
           （10）
 式中:——— 太阳热水系统的年产能量，MJ;
——— 太阳热水系统的某时间段产能量，MJ;
——— 太阳集热器采光面上的某时间段总太阳辐照量，MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的某时间段平均集热效率，%;
——— 管路的某时间段热效率；
          （11）
                 （12）
        （13）
式中:———太阳热水系统的该时间段平均晴天日产能量，MJ;
——— 太阳集热器采光面上的该时间段平均晴天日太阳辐照量，MJ /m2 ;
——— 太阳集热器的该时间段平均晴天日集热效率，%;
——— 该时间段的天数，d;
——— 该时间段的折算晴天数，d；
（6）开发高效热管式太阳能热水器、分体式承压式太阳能热水器。
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