太阳能热水系统与建筑设计及安装技术要求Word格式文档下载.docx

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集中集热、集中供水太阳能热水系统比较适合宾馆、学校、医院及工厂宿舍等民用建筑。

系统特点：

太阳能根据需要集中设置于屋面（平面、坡面、立面墙）上，有集中的大型容积储水装置，供水终端可加装计量装置（水表或IC卡机）。

该系统能节省总体的管道安装、控制系统的统一化、设备安装的集中性，能更好的循环供热管道内的热水，因此该系统能有效的节约投资，是当前比较广泛应用的太阳能热水系统。

设计者在采用该种太阳能热水系统设计时，因注意一下事项：

2.2.1.1太阳能集热器的设计。

太阳能热水系统设计时，需综合考虑建筑的地理条件，建筑的气候条件，结合建筑功能及周围环境等因素，确认集热器的布局，考虑与建筑的有机结合及空间环境，最大限度地满足太阳能热水系统的设计技术要求。

其中集热器的设计是及其关键的部分。

而由于采用集中式的太阳能热水系统，所需设计的太阳能集热器面积较大，在设计时应将其合理的布局并与建筑有机结合最为重要。

太阳能集热器的面积应根据建筑的设计面积、建筑的气候条件、供水条件、热水用量等因素综合确定。

如果建筑屋面无法满足集热器设计的面积要求，可考虑将太阳能集热器有序的安装在建筑的坡面或立面墙上。

无论设计于建筑上的何处太阳能都应满足每日不少于4h的日照要求。

2.2.1.2水箱的设计。

采用集中式的太阳能热水系统，水箱容积相对较大，设计时根据建筑的性质、功能、及建筑的结构和建筑的屋面布局条件，合理确定水箱的位置十分重要。

水箱宜设计在建筑屋面、地下室、设备层中的设备间或专门为水箱设计的设备间内。

水箱设计的位置应具有相应的排水、防水措施，其周围应按照《民用建筑太阳能系统应用技术规范》的相关要求，留有足够的安装、检修空间，净空不宜小于600mm。

水箱应尽量靠近太阳能集热器，以减少管道中的阻力及热损耗。

合理、有序的安排各种管道、管线在建筑中的位置，既要做到有组织布置、安全美观，又要便于维护、维修。

辅助热源的选用及安装的位置。

根据建筑的现场条件、太阳能热水系统的整体要求等因素确定辅助热源的类型及方式，设计安装位置时应尽量靠近水箱，并留有足够的安装、检修空间。

2.2.2集中集热、分户供水太阳能热水系统的设计

集中集热、分户供水太阳能热水系统适合多层公寓住宅，系统特点：

太阳能集热器根据需要同样集中设置于屋面（平面、坡面、立面墙）上，而水箱则多为分户设计，在每户的厨房、卫生间或者阳台，或者为每户设计的设备间内，同时水箱内安装辅助加热设备。

设计者在采用该种太阳能热水系统设计时，因注意一下事项：

2.2.2.1太阳能集热器的设计。

2.2.2.2水箱的设计。

采用集中集热、分户供水太阳能热水系统，水箱容积不十分大，安装在各户独立使用的水箱，位置较灵活，在厨房、卫生间内适当的位置，不影响使用功能的走廊尽头，阳台的一侧都是很好的选择，如果条件允许，也可以安装在特别安排的设备间内。

在设计时需考虑相应的防水、排水设施，并按《民用建筑太阳能系统应用技术规范》的相关要求，留有足够的安装、检修空间。

系统的管道应有组织的布置，走向合理，不影响建筑的使用功能及外观。

竖管宜布置在建筑的管道井内，做到安全隐蔽、易于维修。

燃气、电等常规能源宜作为辅助热源。

辅助热源应分户设置，设计在靠近水箱的位置，并要求留有足够的空间便于安装操作、维护、检修。

2.2.3分散集热太阳能热水系统的设计

分散集热太阳能热水系统适合于独立式小住宅、低层联排住宅中。

太阳能集热器分散分户安装，水箱、相关管道、辅助热水等设备都要分户设计，即每户一套独立的小型太阳能热水系统，系统使用方便，易安装、维护、检修及管理。

2.2.3.1太阳能集热器的设计。

分散集热太阳能热水系统的太阳能集热器分散设计、分户使用，每户所需太阳能集热器面积较小，在建筑中安装的位置较多，比较灵活。

设计时应将其合理的布局并与建筑有机结合最为重要。

使太阳能集热器与整体建筑风格形式相协调，有机结合，更好的将太阳能热水系统与建筑相应用。

设计中要注意应为其安装、维护创造便利条件，保证太阳能集热器与建筑的安全、牢固。

2.2.3.2水箱的设计。

分散集热太阳能热水系统，水箱容积不十分大，安装在各户独立使用的水箱，位置较灵活，在厨房、卫生间内适当的位置，不影响使用功能的走廊尽头，阳台的一侧都是很好的选择，如果条件允许，也可以安装在特别安排的设备间内。

水箱设计的位置宜与太阳能集热器安装的位置靠近，尽量减少管道中的热损耗。

有组织、有秩序地设计管道、管线在建筑中的位置，在使用分散集热太阳能热水系统的民用建筑中显得极其重要。

由于该系统的供热方式为独立型的太阳能热水系统，不可避免地管道会相应增多，设计中应注意所有管道管线的合理布局，并做到安全隐蔽和便于维护、维修。

2.3.4不同类别建筑的太阳能系统供水方式的选型

太阳能热水系统按供水方式可分为集中供热水系统和分散局部供热水系统两种。

不同类别的民用建筑可根据用热水需求选择适合的系统。

一般情况下，集中供热水系统适用于居住建筑，宾馆、旅馆、商业服务性建筑，医院、学校公共建筑及工厂宿舍；

分散局部供热水系统多适用于居住建筑，独立式小住宅，低层联排住宅，多层公寓住宅等。

3太阳能热水系统的设计形式

3.1太阳能热水系统的设计分类

根据不同的分类方式，太阳能热水系统可分成不同的形式。

3.1.1按太阳能集热器系统与太阳能供应系统的关系可分为直接式系统（一次循环系统）和间接式系统（二次循环系统）。

直接式系统是指在太阳能集热器中直接加热水供给用户的系统；

间接式系统是指在太阳能集热器中加热某种传热工质，再利用该传热工质通过热交换器加热水供给用户的系统。

3.1.2按有无辅助热源分为有辅助热源系统和无辅助热源系统。

有辅助热源系统是指太阳能和其他水加热设备联合使用来提供热水，在没有太阳能的情况下，仅依靠系统配备的其他能源的水加热设备也能提供热水的系统。

无辅助热源系统是指仅依靠太阳能来提供热水的系统，

3.1.3按供水控制方式可分为定时供热水系统和全天候供热水系统。

定时供热水系统是指用户在自己设定供水时间及供水温度，在供水时间内才用热水使用，除此时间外一律没有热水供应。

全天候供热水系统是指供热水不受时间的限制，全天24小时内任何时间均可使用。

3.1.4按水箱和集热器的安装位置可分为一体式太阳能系统和分体式太阳能系统。

一体式太阳能系统是指太阳能集热器和水箱结合为一体的系统。

分体式太阳能系统是指太阳能集热器和水箱之间安装在相邻的位置或者分开一定距离安装的系统。

3.1.5按照供水范围可分为集中供热水系统和分散供热水系统

集中供热水系统是指单个建筑或多个建筑的多个用户供热水的系统。

分散供热水系统是指在建筑内某一局部单元的单个用户供热水的系统

3.1.6按照太阳能集热器运行方式可分为自然循环系统和强制循环系统。

自然循环系统是指太阳能集热器系统仅利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差进行循环的太阳能热水系统。

强制循环系统是指利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热器进行循环的太阳能热水系统。

3.1.7按照太阳能系统工作压力环境可分为开式常压太阳能系统和闭式承压太阳能系统。

开式常压太阳能系统是指太阳能热水系统的工作压力与大气压力相同，即和空气相通的太阳能热水系统。

闭式承压太阳能系统是指太阳能热水系统的工作压力大于大气压力，既与空气隔绝的太阳能热水系统。

3.2太阳能热水系统的设计

太阳能热水系统主要包括太阳能集热器、水箱、辅助热源、循环水泵及管道阀门，间接式系统还包括换热器。

3.2.1太阳能集热器系统的设计

太阳能集热器是太阳能热水系统中的集热部件，是太阳能热水系统的核心部件，其性能的好坏直接影响到太阳能热水系统的整体性能。

合理的选择及设计对太阳能系统的充分利用性有着决定性的作用。

3.2.1.1太阳能集热器的定位。

太阳能集热器的安装位置不应用任何障碍物遮挡阳光，并宜选择背风处，以减小热损失；

太阳能集热器宜朝向正南，或南偏东、偏西30度的朝向范围内设置。

受到条件限制集热器不能按照上述朝向范围内设置时，也可以加大南偏东、偏西的角度或者完全偏向东、西设置，但应合理增加集热器的补偿面积，以保证系统的整体效率。

太阳能集热器的倾角可选择在当地纬度正或负10度的范围内。

当受到条件限制，需要超出该范围的倾角时，也应合理增加集热器的补偿面积。

低纬度地区设置在墙面、阳台上的太阳能集热器应以适当的倾角安装，以增加接受的太阳辐射热量。

安装倾角误差一般不超过正或负3度。

3.2.1.2集热器的连接方式。

工程中使用的太阳能集热器数量一般很多，一般若干集热器先连接成一个集热器组，集热器组之间再通过一定的方式连接成一个集热系统。

在设计中应当注意集热器系统中的防冻排空、水力平衡和减少管道阻力等相关因素。

一般来说，集热器连接成集热器组的方式有三种：

串联、并联及串并联（或叫混联）。

对于自然循环的太阳能热水系统，集热器不能串联，否则因循环管道内阻力过大，系统无法循环，只能采用并联方式，且每个集热器组集热器数量不宜超过16个或总面积不超过32m2；

对于强制循环系统，集热器可采用串并联或者并联方式接连，但一般情况下，建议采用并联的方式连接，采用串联连接时，串联的集热器个数不宜超过三个。

通过以上连接起来的集热器称为集热器组，多个集热器组连接起来形成太阳能集热系统。

为保证各集热器组的水力平衡，各集热器组之间的连接宜采用同程连接。

当不得不采用异程连接时，在每个集热器组的支路上应当安装调节阀门来调节流量平衡。

集热器组之间采用并联方式连接，各集热器组包含的集热器数量应当相同，自然循环系统全部集热器的数量不宜超过24个或者总面积不宜超过48m2。

3.2.1.3集热器管网及循环泵的选型。

循环水泵流量的选型应根据集热系统的流量参数作为依据，而循环水泵扬程的选型也应根据集热系统的管道阻力为计算前提。

根据集热器的相关参数，集热器的流量约为50kg.s/m2，在确定集热系统的集热器面积后，既集热器面积×

集热器的单位流量=集热系统流量，当循环水泵的流量小于集热系统流量时，集热系统会出现因局部无法循环而造成集热系统效率过低，甚至会出现集热器局部破损。

因此循环水泵流量必须大于集热系统流量，才能使集热系统更好的循环，达到整体系统的最佳效率。

于此相同循环水泵的扬程也必须大于集热系统的管道阻力，使集热系统无法出现局部的死水区。

集热系统的进水管道可根据循环水泵的口径确定，而出水管道宜大于进水管道一至两个规格。

3.2.1.4集热系统循环面积的确认。

集热系统中的循环面积可单套或多套设计，具体应以集热系统的总面积为参考，建议每套太阳能集热循环系统面积不宜超过150m2。

3.2.2太阳能水箱的设计

太阳能热水系统水箱的容积及水量与太阳能集热器总面积有关，也与建筑屋面水箱放置点的数量有关及建筑屋面承重能力有关，水箱的设计对太阳能系统的效率和整个热水系统的性能都有重要的影响。

3.2.2.1水箱的容积及数量。

水箱的水量宜与太阳能集热系统的循环数量相同或成倍数，水箱的容积应与对应的太阳能集热循环系统的产水量相同。

水箱的总容积应当满足日用水量的需要。

3.2.2.2水箱的安装位置。

水箱宜安装在室内，优先选择在地下室、机房或专用的设备间内。

安装位置应易于维护管理，所处的部位的结构荷载应能满足水箱的最大荷载条件下的承载要求。

如水箱安装于室外时，应当有配套的防雨，防水措施及可靠的防雷接地设施，以保证水箱运行的可靠、安全。

3.2.3太阳能热水系统辅助热源的选型

太阳能热水系统常用的辅助热源种类主要有：

蒸汽或热水换热、燃气、油热水炉、电、空气源、水源热泵。

由于太阳能的运行性能具有很大的不稳定性，为了保证热水供应的质量和可靠，辅助热源的选型应按照热水供应系统的要求及建筑环境提供的最大负荷作为依据。

3.2.3.1蒸汽或热水换热的选型。

辅助热源一般通过换热设备的形式向系统提供热量，辅助热源提供的加热量为换热器的供热量。

常见的换热器为容积式换热器、半容积式换热器、或者分为板式换热器、盘管式换热器。

换热器的计算及选型应由设计单位提供相关数据给专业的生产厂商，由生产厂商计算后根据产品参数选型。

3.2.3.2燃气、油热水炉选型。

根据燃气、油热水炉的加热量，其加热时间宜大于4-6小时。

在选择燃油热水炉时，应考虑油位箱及地下储油罐的容积。

油位箱的容积不宜大于500L，地下储油罐的容积以保证燃油热水炉连续工作7-10天为基本要求。

设计时应当注意相关设备的防火、防水、防雷等安全措施。

3.2.3.3电发热管及电锅炉的选型。

根据电发热管几电锅炉的加热量，其加热时间宜大于4小时。

电发热管及电锅炉的最大运行功率因以建筑提供的最大功率为设计依据，并注意设备的可靠接地、防水、防雷等措施。

3.2.3.4空气源热泵及水源热泵的选型。

根据空气源热泵及水源热泵的加热量，其加热时间宜大于8-10小时。

空气源热泵及水源热泵的最大运行功率因以建筑提供的最大功率为设计依据，并注意设备的可靠接地、防水、防雷等措施。

3.2.4太阳能热水系管材及附件

3.2.4.1管材的设计

太阳能热水系统采用的管材和管件应符合现行产品的要求，管道的工作压力和工作温度不得大于产品标准标定的允许工作范围。

PP-R管应采用公称压力不低于2.0MPa等级的管材管件。

热水管道应选用耐腐蚀、安装连接方便可靠、符合饮用水卫生要求的管材。

一般可采用薄壁不锈钢管，薄壁铜管、塑料热水管及塑料和金属复合热水管等。

入户安装的管道可为PP-R管、PB管等较软的管道。

管道的工作压力应按相应的允许工作压力选择；

管件应采用和管道相同的材质；

定时供热水系统因水温周期性变化大，不宜采用对温度变化要求高的塑料管；

设备机房内的管道不应采用塑料热水管。

太阳能热水供应系统的管道，应采用补偿管道温度伸缩的措施。

当系统中采用不同材质的管材时，应注意防止不同电动势材料连接可能引起的电化学腐蚀。

太阳能集热系统如有防冻液设计时，不应采用镀锌管道。

3.2.4.2附件的设计

3.2.4.2.1排气装置。

上行下给式系统的配水干管最高处及向上抬高的管段应设自动排气阀，阀下设检修用阀门；

下行上给式系统可利用最高配水点放气，当入户支管有分户计量表时，应在各供水立管顶安装自动排气阀；

集热系统中充注防冻液时，集热系统管路和设备应采用手动排气装置，不宜使用自动排气阀。

3.2.4.2.2放空装置。

在热水管道系统的最低点及向下凹的管段应设放空装置或利用最低配水点放空。

3.2.4.2.3压力表。

密闭系统中的水箱、锅炉、出水口、进水口都应安装压力表；

压力表精度不应低于2.5级；

压力表盘刻度极限值宜为工作压力的2倍，表盘直径不应小于100mm；

安装位置应便于操作人员观察及清洗且避免污染、冻结及振动的不利影响；

压力表与管道连接处应安装弯管及检修阀门便于维修。

3.2.4.2.4安全阀。

闭式热水系统中，应安装压力式膨胀罐、安全阀、泄压阀；

安全阀的开启压力一般取热水系统工作压力的1.1倍；

安全阀应直立安装在水乡的顶部；

安全阀安装位置应便于维修；

安全阀与设备之间不得安装任何阀门。

3.2.4.2.5膨胀水箱。

间接式太阳能热水系统的太阳能集热系统中应安装膨胀水箱以吸收由于温度变化所引起的膨胀变化，膨胀水箱前应安装一定容积的冷水容器以防止膨胀的热水直接进入膨胀水箱对隔膜或胶囊造成破坏，膨胀水箱的容积在常规计算的基础上扩大至少10%以考虑热媒可能沸腾所需要的容积。

日用热水量小于10m3的闭式集中热水供应系统应安装膨胀水箱以吸储热设备及管道内水升温时的膨胀量，防止系统超压，保证系统的安全运行。

3.2.4.2.6集热系统的管路设计要求。

集热器循环管路应有0.3%-0.5%的坡度；

在自然循环系统中，应使循环管路朝水箱方向有向上坡度，不允许有反坡；

在有水回流的防冻系统中，管路的坡度应使系统中的水自动回流，不应积存；

在循环管路中，易发生气塞的位置应安装吸气阀；

当用防冻液做为传热工质时，宜使用手用排气阀；

间接系统的循环管路上应安装膨胀水箱。

闭式间接系统的循环管路上同时还应安装压力安全阀和压力表，不应设有单向阀门和其他可以关闭的阀门；

当集热器阵列为多排或多层集热器组并联时，每排或每层集热器组的进出口管道应安装调节阀门。

4太阳能系统与建筑设计的形式分布

4.1太阳能系统设计与建筑的结合

4.1.1应用太阳能热水系统的民用建筑设计应与太阳能热水系统设计同步进行，其设计由建筑设计单位完成。

4.1.2建筑设计应合理确定太阳能热水系统各组成部分在建筑中的位置，满足各部分的技术要求。

建筑设计根据选定的太阳能热水系统类型确定集热器的形式、安装面积、尺寸大小、安装位置方式；

明确水箱体积、重要、尺寸、给排水设施的要求；

了解接连管线转向；

考虑辅助热源及辅助设施条件；

了解太阳能热水系统各部分的相对关系。

然后合理安排确定太阳能太阳能热水系统各组成部分的位置。

充分考虑所在部位的荷载，并满足其所在部位牢固安装及相应的防水、排水等技术要求。

建筑设计应为系统各部分的安全维护检修提供便利条件。

4.1.3建筑的体型及空间组合应充分考虑可能对太阳能热水系统的造成的影响，安装太阳能集热器的部位应能充分接受阳光的辐射，避免受建筑自身及周围景观设施、绿化树木的遮挡，保证太阳能集热器的日照时间不小于4小时。

4.1.4安装的太阳能集热器与建筑屋面、建筑阳台、建筑墙面等共同构成围护结构时应满足该部位建筑功能和建筑防护的要求。

太阳能集热器的设置应与建筑整体有机结合，和谐统一，并注意与周围环境相协调。

4.1.5建筑设计应对设置太阳能集热器的部位采取安全防护措施，避免因集热器损坏可能对人员造成的伤害。

可考虑在设置太阳能集热器的部位，如阳台、墙面等处的下放地面进行绿化草坪饿种植，防止人员靠近；

也可以采用设置鱼蓬等遮挡的防护措施。

4.1.6建筑设计应为太阳能热水系统的安装、维护提供安全便利的操作条件。

4.1.7太阳能集热器不应跨越建筑变形缝设置。

4.2平屋面建筑太阳能系统设计的应用

太阳能集热器设置在平屋面上是最简单的设计方法。

其优点是安装简单，可防止的集热器面积相对较大，特别对东西朝向的建筑来说，把集热器放置在其平屋面上是一种很好的解决方式。

4.2.1防止在平屋面上的太阳能集热器的日照时间应保证不小于4小时，互不遮挡、有足够空间距离，排列整齐有序。

4.2.2太阳能集热器在平屋面上安装需通过支架或基座固定在屋面上。

4.2.3应当考虑太阳能集热器（包括支架、基座）的荷载。

4.2.4固定太阳能集热器的预埋件应与建筑结构层连接，防水层需报道支架上部，地脚螺栓周围要加强密封处理。

4.2.5平屋面上设置太阳能集热器，屋顶应设置有人孔，用做安装检修出入口。

太阳能集热器周围和检修通道，及屋面上的人孔与太阳能集热器之间的人行通道应敷设刚性保护层。

4.2.6太阳能集热器与水箱相连的管线需穿过屋面时，应预埋相应的防水套管，对其做防水结构处理，并在屋面防水层施工之前安装完毕。

4.2.7屋面防水层上方放置集热器时，其基座下部应加设附加防水层。

4.3坡屋面建筑太阳能系统设计的应用

将太阳能集热器设置在坡屋面上是太阳能热水系统与建筑结合的最佳方式。

4.3.1为使太阳能集热器与建筑坡屋面有机结合，宜将其在向阳的坡屋面上顺坡架空设置或顺坡镶嵌设置。

4.3.2建筑坡屋面坡度的选择。

建筑设计宜根据太阳能集热器接受阳光的最佳角度来确定坡屋面的坡度。

建筑坡屋面的坡度宜等于太阳能集热器接受阳光最佳角度，既当地纬度正或负10度。

4.3.3太阳能集热器在坡屋面上的位置。

根据确定的太阳能集热器面积和集热器类型，确定太阳能集热器的尺寸，在坡屋面上设计时，应综合考虑立面比例、系统的