湛江市民用建筑太阳能光热.docx
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湛江市民用建筑太阳能光热
湛江市民用建筑太阳能光热
建筑一体化应用技术指导意见
（征求意见稿）
湛江市住房和城乡建设局
二〇一三年八月
前言
为落实财政部、住房城乡建设部《关于进一步推进可再生能源建筑应用的通知》（财建[2011]61号）文件要求，贯彻实施《广东省民用建筑节能条例》和《广东省建筑节能“十二五”规划》，进一步推动我市重要可再生能源-太阳能在建筑领域规模化、高质量、高效率应用，促进绿色建筑发展，由湛江市住房和城乡建设局组织广东五星太阳能股份有限公司、广东省建筑科学研究院等单位共同编制本技术指导意见。
在编制过程中，编制组进行了广泛深入的调查研究，认真总结和吸收了国内先进地区民用建筑太阳能热水系统应用的成果和经验，注重挖掘体现建筑一体化特点，以现行太阳能利用标准规范为依据，结合我市民用建筑建设和太阳能热水系统应用的现状和特点，在广泛征求意见的基础上，通过反复讨论、修改和完善，形成本技术指导意见。
本技术指导意见的主要内容是：
1.总则；2.术语；3.基本规定；4.规划及建筑设计；5.系统选择；6.系统设计；7.系统安装与调试；8.系统验收；9.系统运行和维护；以及附录部分。
本技术指导意见由湛江市住房和城乡建设局负责管理，湛江市住房和城乡建设局、广东省建筑科学研究院、广东五星太阳能股份有限公司负责具体技术内容的解释。
执行过程中，如有意见或建议，请寄送至湛江市住房和城乡建设局（地址：
湛江市赤坎区湾南路20号，邮政编码：
524043）
主编单位：
湛江市住房和城乡建设局
广东省建筑科学研究院
广东五星太阳能股份有限公司
目录
1总则1
2术语2
3基本规定5
4太阳能热水系统的分类与选择6
4.1太阳能热水系统分类6
4.2系统类型选择7
5太阳能热水系统与建筑一体化设计11
5.1规划设计11
5.2建筑设计12
5.3结构设计16
5.4给水排水设计16
5.5电气设计17
6系统设计18
6.1一般规定18
6.2集热器18
6.3贮热水箱22
6.4辅助能源23
6.5热交换器24
6.6集热循环泵24
6.7管路设计25
6.8运行控制设计27
6.9电气及防雷设计28
7系统安装与调试29
7.1一般规定29
7.2基座29
7.3支架30
7.4集热器30
7.5贮水箱30
7.6管路31
7.7辅助能源加热设备31
7.8电气与自动控制系统31
7.9水压试验与冲洗32
7.10系统调试32
8系统验收33
8.1一般规定33
8.2分项工程验收33
8.3竣工验收34
8.4应用评价34
9系统运行和维护36
9.1运行管理36
9.2维护管理36
附录A湛江市太阳能热水系统设计相关的气象数据表38
附录B引用（依据）标准39
附录C太阳能热水系统的节能、环境以及经济效益41
附录D太阳能集热器面积补偿参数推荐表（忽略任何可能的遮挡因素）44
1总则
1.0.1为贯彻国家可再生能源政策，规范湛江市民用建筑太阳能热水系统设计、安装和验收，推动太阳能热水系统在民用建筑中的一体化广泛应用，制定本技术指导意见。
1.0.2本技术指导意见适用于本市城镇中使用太阳能热水系统的新建、改建和扩建的民用建筑，以及改造既有建筑上已安装的太阳能热水系统和在既有建筑上增设太阳能热水系统。
1.0.3本市属于《太阳能资源评估方法》划定的属于太阳能资源丰富地区。
新建建筑的建设单位应按有关要求主动分析本项目的太阳能热利用的可行性。
根据城市规划要求、建筑物使用功能、立面特点、气候条件和设备安装等条件，合理选用太阳能热水系统，为用户提供技术先进、性能稳定、安全可靠、经济适用、便于维护的热水系统。
1.0.4民用建筑太阳能热水系统的设计、安装及验收，除应符合本技术指导意见外，尚应符合国家、省现行的有关标准、规范的要求。
1.0.5新建建筑太阳能热水系统应纳入工程建设全过程，统一规划、同步设计，同步施工与安装、同步验收，与建筑工程同时投入使用。
1.0.6新建、改建、扩建建筑太阳能热水系统的设计，应通过施工图设计文件审查机构审查后，方可实施。
2术语
2.0.1民用建筑civilbuilding
供人们居住和进行公共活动的建筑的总称。
民用建筑分为公共建筑和居住建筑。
2.0.2公共建筑publicbuilding
供人们进行各种公共活动的建筑，例如酒店、医院、办公楼、商场等。
2.0.3居住建筑residentialbuilding
供人们居住使用的建筑，包括住宅、宿舍、公寓等建筑。
2.0.4日照标准insolationstandards
根据建筑物所处的气候区，城市大小和建筑物的使用性质决定的，在规定的日照标准日（冬至日或大寒日）有效日照时间范围内，以底层窗台面为计算起点的建筑外窗获得的日照时间。
2.0.5日照时数sunshineduration
日照时数是指太阳在一地实际照射的时数。
在一给定时间，日照时数定义为太阳直接辐照度达到或超过120瓦·米-2（W.m-2）的那段时间总和。
2.0.6平屋面planeroof
坡度小于10°的建筑屋面。
2.0.7坡屋面slopingroof
坡度大于等于10°且小于75°的建筑屋面。
2.0.8管道井pipeshaft
建筑物中用于布置竖向设备管线的竖向井道。
2.0.9太阳辐照度solarirradiance
单位时间内在单位采光面积上所照射到的太阳辐射能通量，单位为W/m2或kW/m2。
2.0.10太阳辐照量solarirradiation
一定时间内在单位采光面积上所照射到的太阳辐射能通量，单位为MJ/m2·年、MJ/m2·月、kJ/m2·日、kJ/m2·小时等。
2.0.11太阳辐射的稳定程度stabilityofthesolarradiation
用各月日照实数大于6h天数的最大值和最小值的比值K表示。
2.0.12直射比directradiationratio
太阳总辐射由直接辐射和散射辐射两种形式组成。
不同气候类型区域，直射比为直接辐射占总辐射的比例。
2.0.13太阳能热水系统solarwaterheatingsystem
将太阳能转换成热能并与辅助热源共同组成的热水热水加热系统。
通常包括太阳能集热器、贮水箱、泵、连接管道、支架、控制系统和必要时配合使用的辅助能源。
2.0.14集热器总面积grosscollectorarea
集热器采光平面上包括外壳边框在内接收太阳辐射的最大投影面积，单位为m2。
2.0.15太阳高度角solaraltitudeangle（
）
日面中心的高度角，即从观测点地平线沿太阳所在地平经圈量至日面中心的角距离，单位为度（°）。
2.0.16太阳方位角solarazimuthangle（
）
太阳方位角即太阳所在的方位，指太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，方位角以正南方向为零，由南向东向北为负，由南向西向北为正，单位为度（°）。
2.0.17集热器倾角tiltangleofcollector（
）
太阳能集热器采光面与水平面之间所夹的锐角，单位为度（°）。
2.0.18集热器方位角azimuthangleofcollector（
）
指集热器法线在地平面上的投影与当地子午线的夹角，方位角以正南方向为零，由南向东向北为负，由南向西向北为正，单位为度（°）。
2.0.19太阳能集热器solarcollector
吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。
2.0.20变形缝deformationjoint
为防止建筑物在外界因素作用下，结构内部产生附加变形和压力，导致建筑物开裂、碰撞甚至破坏而预留的构造缝，包括伸缩缝、沉降缝和抗震缝。
2.0.21贮热水箱heatstoragetank
太阳能热水系统中储存热水的装置，简称贮水箱。
2.0.22强制循环系统forcedcirculationsystem
利用泵迫使传热工质通过集热器（或换热器）进行循环的太阳能热水系统。
2.0.23自然循环系统naturalcirculationsystem
仅利用传热工质内部的密度变化来实现集热器与贮水箱之间或集热器与换热器之间进行循环的太阳能热水系统。
2.0.24直流式系统eries-connectedsystem
传热工质一次流过集热器加热后，进人贮水箱或用热水处的非循环太阳能热水系统。
2.0.25直接加热系统directheatingsystem
在太阳能热水系统中，经太阳能加热的水直接供用户使用的系统。
2.0.26间接加热系统indirectheatingsystem
在太阳能热水系统中，经太阳辐射加热的工质再通过换热器间接加热水供用户使用的系统。
集热器中的传热工质可为水或其它流体。
2.0.27真空管集热器evacuatedtubecollector
采用透明管（通常为玻璃管）并在管壁与吸热体之间有真空空间的太阳能集热器。
2.0.28平板型集热器flatplatecollector
吸热体基本为平板形状的非聚光型集热器。
2.0.29集中供热水系统collectivehotwatersupplysystem
采用集中的太阳能集热器和集中的贮水箱供给一幢或几幢建筑物所需热水的系统。
2.0.30集中-分散供热水系统collecticeindividualhotwatersupplysystem
采用集中的太阳能集热器和分散的贮水箱供给一幢建筑物各用户所需热水的系统。
2.0.31分散式供热水系统individualsolarhotwatersupplysystem
采用分散的太阳能集热器和分散的贮水箱供给各个用户所需热水的小型系统。
2.0.32内置加热系统thebuilt-inheatingsystem
太阳能系统辅助加热热源设置在贮水箱内部的系统，常见的有内置电加热管等。
2.0.33外置加热系统externalheatingsystem
太阳能系统辅助加热热源在贮水箱外部，通过循环加热或过流加热的方式对贮水箱内的水升温的系统。
常见的有电锅炉、燃气锅炉、热泵系统等。
2.0.34太阳能保证率solarfraction
系统中由太阳能部分提供的热量除以系统总负荷。
2.0.35控制器controller
对太阳能热水系统及其部件进行调节控制并显示太阳能热水系统状态的装置，由主机、传感器、安装配件等部分组成，简称控制器。
2.0.36空气源热泵机组Airsourceheatpump
以空气为低温热源的热泵设备。
2.0.37空气源热泵辅助型太阳能热水系统specificationsofairsourceheatpumpassistedsolarwaterheatingsystems
由太阳能集热器、贮水箱、空气源热泵等部件组成，以空气源热泵作辅助能源的太阳能热水系统，在住宅、小型商业建筑或公共建筑中使用。
3基本规定
3.0.1进行太阳能热水系统决策设计之前，应充分评估本地的太阳能辐射总量、形式、月际分布特点以及稳定程度等，并考虑当地的气候地理特点，选择合理高效的太阳能热水系统。
3.0.2太阳能热水系统的设计应进行技术经济性比较，内容包括太阳能保证率、太阳能热水系统投资回收期的测算等，应充分考虑用户使用、施工安装和维护的要求，满足节能、节水、安全、卫生、环保等有关规定。
3.0.3太阳能热水系统应根据建筑的风格与造型要求、气候特点及日照分析结果，确定安装在建筑物上的太阳能热水系统的设备类型及外观要求，并应遵循安全美观、规则有序、便于安装和维护的原则进行布置，做到与建筑一体化。
3.0.4在既有建筑上增设或改造已安装的太阳能热水系统，必须经建筑结构安全复核，并应满足建筑结构及其他相应的安全性要求。
3.0.5建筑物上安装太阳能热水系统，不得降低相邻建筑的日照标准。
3.0.6太阳能热水系统宜与相应的辅助加热设备联合使用，共同构成带互补热源的太阳能热水系统。
3.0.7太阳能热水系统配备的输水管和电器、电缆线应与建筑物其他管线统筹安排、同步设计、同步施工，安全、隐蔽、集中布置，便于安装维护。
不得影响户内功能和破坏立面效果，并做好墙面、屋面等部位的防水构造设计。
新建工程竖向管线宜布置在竖向管井或线管中。
其中的热水供应系统应符合现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB50015中的有关规定。
3.0.8集中太阳能热水系统应设计安装计量装置，住宅建筑宜采用独立供水、供电系统，或做到分户计量，便于管理。
3.0.9太阳能热水系统应有完整的设计文件，主要包括经审查通过的施工图设计文件、设计变更单、经建设和设计单位确认的深化设计文件。
系统各组成部件质量应符合国家、行业有关产品标准的规定，应有产品合格证和安装、使用说明书。
工程发生变更时，应经原设计单位或不低于原设计单位资质的设计单位修改或确认后，方能进行施工。
3.0.10太阳能热水系统安装前，建筑主体结构部分及相关工序应质量验收合格，并对已完成土建工程的相关部位采取保护措施。
安装时应避免对建筑防水、保温等造成损坏；一旦损坏，应及时修复。
4太阳能热水系统的分类与选择
4.1太阳能热水系统分类
4.1.1按照集热与供热水范围可分为下列四种系统:
1）集中集热-集中供热系统
该系统是采用集中的太阳能集热器和集中的贮水箱供给一栋或几栋建筑物所需热水的系统。
2）集中集热－分散供热系统
该系统是采用集中的太阳能集热器和分散的贮水箱供给一栋建筑物所需热水的系统。
3）分散集热-分散供热系统
该系统是采用分散的太阳能集热器、分散的贮水箱和分散的辅助加热装置供给各个用户所需热水的小型系统。
4）分散集热-集中供热系统
该系统是采用分散的太阳能集热器和集中的贮水箱供给一栋建筑物所需热水的系统。
4.1.2按照运行方式可分为下列三种系统:
1）自然循环系统
该系统的特点是仅利用传热工质内部的密度变化来实现集热器与贮水箱之间或集热器与换热器之间进行循环的太阳能热水系统。
2）直流式系统
该系统的特点是传热工质一次流过集热器，加热后便进入储水箱或用水处的非循环太阳热水系统储水箱的作用仅为储存集热器所排出的热水。
3）强制循环系统
该系统的特点是利用泵迫使传热工质通过集热器（或换热器）进行循环的太阳能热水系统。
4.1.3按照生活热水与集热器内传热工质的关系可分为下列两种系统：
1）直接系统（单循环系统）
该系统的特点是在太阳能集热器中直接加热水给用户的太阳能热水系统。
2）间接系统（双循环系统）
该系统的特点是在太阳能集热器中加热某种传热工质，再使该传热工质通过换热器加热水给用户的太阳能热水系统。
4.1.4按照辅助能源加热设备的安装位置可分为下列两种系统：
1）内置加热系统
该系统的特点是辅助能源加热设备安装在太阳热水系统的贮水箱内。
2）外置加热系统
该系统的特点是其辅助能源加热设备不是安装在贮水箱内，而是安装在太阳热水系统的供热水管路上或贮水箱旁。
4.1.5按照辅助能源启动方式可分为下列三种系统：
1）全日自动启动系统
该系统的特点是自动启动辅助能源加热设备，确保可以24小时供应热水。
2）定时自动启动系统
该系统的特点是自动启动辅助能源加热设备，从而可以定时供应热水。
3）按需手动启动系统
该系统的特点是根据用户需要，随时手动启动辅助能源加热设备。
4.2系统类型选择
4.2.1在不同的民用建筑中，应根据不同的供水要求和条件选用合理的太阳能热水系统。
如表4.2-1所示。
4.2.2别墅类住宅中，宜采用分离承压式强制循环的分散式系统。
4.2.3低层及多层住宅中，在建筑造型允许的前提下，宜优先选用集中集热、分户供水、末端辅热的集中-分散式太阳能热水系统或阳台壁挂式太阳能热水系统。
也可选取屋面集中集热—集中供热水系统。
若采用阳台（外墙及女儿墙等）壁挂的分体式太阳能热水系统，应保证集热器能充分采集阳光（冬至日日照时间满足4h）。
4.2.4当太阳能热水系统中的用水点设有冷热水混合器或混合龙头时，配水点处冷、热水压力差不宜大于0.02MPa。
4.2.5分户式太阳能热水系统各户管道独立，管线数量较多，管线的布置应考虑检修的可行性，并且要求任何一组（根）管线检修或更换时不影响其它管线的正常使用。
4.2.6集中集热、分户储热的集中-分散式太阳能热水系统，为便于热水的计量和热水的循环加热，宜采用间接式加热系统，但应有可靠的技术措施保证用户内的热量（水）不外流至管网。
4.2.7集中集热、集中储热的集中式太阳能热水系统应适当控制系统规模，避免管线过长，热量损失过大。
4.2.8高层住宅建筑中，在屋面面积不能满足集热器布置要求的前提下，可以采用分段供应热水。
采用栏板式、阳台式集热器制取生活热水时，应保证集热器全年能充分地采集阳光，保证冬至日集热器采光面上的累积日照时数不少于4小时。
4.2.9有生活热水需求的公共建筑（例如酒店、医院、办公楼等）和居住建筑中的宿舍、公寓等，在建筑预留安装面积允许的前提下，宜优先采用集中集热-储热-集中供热的集中式太阳能热水系统。
表4.2-1太阳能热水系统设计选用表
建筑物类型
居住建筑
公共建筑
低层
多层
高层
宾馆医院
游泳馆
浴室
太
阳
能
热
水
系
统
类
型
集热与供热水范围
集中集热-
集中供热系统
●
●
●
●
●
●
集中集热－
分散供热系统
●
●
●
─
─
─
分散集热－
分散供热系统
●
─
●
─
─
─
分散集热－
集中供热系统
─
●
●
●
─
●
系统运行方式
自然循环系统
●
●
─
●
●
●
强制循环系统
●
●
●
●
●
●
直流式系统
─
●
●
●
●
●
传热工质
直接系统
●
●
●
●
─
●
间接系统
●
●
●
●
●
●
加热设备
内置加热系统
●
●
─
─
─
─
外置加热系统
●
●
●
●
●
●
辅助能源启动方式
全日自动
启动系统
●
●
●
●
─
─
定时自动
启动系统
●
●
●
─
●
●
按需手动
启动系统
●
─
─
─
●
●
注:
表中“●”为可选用项目，“─”表示不推荐采用项目。
4.2.10常见的太阳能集中式及集中-分散式供热水系统模式。
1）太阳能+热泵定时供热水系统图
图4.2.10-1太阳能+热泵定时段供热水系统
2）太阳能+热泵全天候供应热水系统图
图4.2.10-2太阳能+热泵全天候供应热水系统图
3）集中集热、分户供水、末端辅热系统图
图4.2.10-3集中集热、分户供水、末端辅热系统图
4）集中集热、分户储热系统图
图4.2.10-4集中集热、分户储热系统图
5太阳能热水系统与建筑一体化设计
当在建筑中采用太阳能（或与其他能源组合）作为热源，进行太阳能热水系统设计时，应当实施建筑一体化整合设计，从策划定位、施工图设计到安装施工、验收评价的整个过程，涉及建筑、结构、机电等各个专业，是一个系统设计的流程。
如图5.1所示。
设计过程中，应综合考虑地区资源条件、建筑类型、使用者的经济能力、平面布局、建筑外观、热水用量与使用工况要求、集热器型式与性能、系统配置、运行方式、安装方法、接口形式与尺寸、安全性、维修以及经济技术等因素。
图5.1建筑一体化整合设计流程（引自《住宅建筑太阳能热水系统整合设计》）
5.1规划设计
5.1.1应用太阳能热水系统的民用建筑规划设计，应综合考虑场地条件、建筑功能、周围环境等因素；在确定建筑布局、朝向、间距、群体组合和空间环境时，应结合建设地点的地理位置、气候条件，满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。
5.1.2应用太阳能制备生活热水的民用建筑规划应考虑太阳能热水系统与建筑一体化设计。
5.1.3设计安装太阳能热水系统的建筑单体或建筑群体，特别是安装太阳能集热器的建筑，建筑设计应为太阳能热水系统的安装、使用、维护、保养等提供必要的面积、高度、通道等条件，并要符合国家现行建筑规划设计要求。
5.1.4在装设太阳能集热器的建筑周围设计景观设施及周围环境配置绿化时，应注意避免对投射到太阳能集热器上的阳光造成遮挡。
5.1.5规划设计需综合考虑湛江地域特征及其气象条件，包括气候、纬度、日照条件等，了解用户对热水的使用需求（热水使用量、使用时间等），明确规划区域内辅助能源的类型（电、煤气、天然气、空气能等），综合确定太阳能热水系统的规模及型式。
5.1.6太阳能热水系统的管线不得穿越其他用户的室内空间。
5.1.7太阳能热水系统的选型需比较太阳热水不同类型系统的性能、优缺点、造价，进行经济技术分析。
在充分综合比较后，酌情选择适用的、性能价格比高的太阳能热水系统类型。
5.2建筑设计
5.2.1太阳能热水系统与建筑的一体化设计，应贯穿从方案设计到施工图设计的全过程。
5.2.2建筑设计应合理确定太阳能热水系统在建筑中的位置。
布置在建筑屋面、墙面、阳台或其它位置的太阳能热水系统的各组成部分应与建筑整体有机结合，共同构成建筑元素，满足建筑造型、建筑使用功能、建筑防护功能及建筑安全性等要求，保持建筑统一和谐的外观，并与周围环境相协调。
5.2.3布置在建筑外围护结构的太阳能集热器及其它系统部件应与周围环境相协调，不应对周围环境产生视觉污染和降低相邻建筑的日照标准。
图5.2-1太阳能集热板辐射形式（引自《太阳能热水器选用与安装》06J908-6）
5.2.4设置在任何部位的集热器及其它系统部件应与建筑有可靠的连接，保证集热器安全、稳固。
集热器等部件也不应影响该建筑部位的承载能力和防护、排水、防雷等功能。
5.2.5集热器的安装部位应避免建筑自身及周围设施的遮挡，并满足集热器日照累计时数在冬至日不少于4小时的要求。
5.2.6建筑设计应满足太阳能热水系统安装和维修的安全要求，并设置日常维护检修的公共通道，避免公共管道和非本户管道维修入户。
5.2.7在安装太阳能集热器的建筑部位，应设置防止太阳能集热器损坏后部件坠落伤人的安全防护措施。
5.2.8太阳能集热器不应跨越建筑的变形缝设置。
5.2.9建筑设计应考虑贮热水箱、水泵机组、辅助加热装置及控制系统等用房面积。
设置水泵机组和贮热水箱的位置应具有相应的防水、隔振、降噪及排水等措施。
5.2.10合理布置户内管线走向，管线布置应集中、整齐。
垂直集中管线应设置管道井，管道井应预留检修门或检修口。
5.
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