浙江省居住建筑太阳能热水系统设计安装标准.docx

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浙江省居住建筑太阳能热水系统设计安装标准

浙江省工程建设标准

居住建筑太阳能热水系统设计、安装及验收规范

CodeforDesign,InstallationandAcceptanceof

ResidentialBuildingSolarWaterHeatingSystem

（报批稿）

DB33/xxxx－2006

主编单位：

浙江大学建筑设计研究院

参编单位：

中国联合工程公司

浙江省建筑设计研究院

浙江省能源研究会

浙江省气象科学研究所

杭州美康新能源技术有限公司

山东力诺瑞特新能源有限公司

2006年8月

前言

根据浙江省建设厅《2004年度浙江省工程建设地方标准、标准设计图编制修订计划》（建科发[2004]115号）文中的《居住建筑太阳能热水系统设计、安装及验收规范》的编制要求，规范编制组在深入调查研究，认真总结实践经验，参考国内外相关标准，结合浙江省的地方气候、地理及经济特点，在广泛征求意见的基础上，通过反复讨论，修改和完善，编制了本规范。

本规范的主要技术内容是：

总则、引用标准及术语、基本规定、规划及土建设计，系统选择、系统设计、系统安装及验收。

本规范黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。

本规范由浙江省建设厅负责管理和对强制性条文的解释。

由主编单位浙江大学建筑设计研究院负责具体技术内容的解释。

本规范在执行过程中如发现需要修改和补充之处，请将意见和有关资料寄送至浙江大学建筑设计研究院（地址：

杭州市浙大路38号浙江大学玉泉校区，邮编310027，电子邮箱：

Wangjh@）。

本规范主偏单位：

浙江大学建筑设计研究院

本规范参编单位：

中国联合工程公司

浙江省建筑设计研究院

浙江省能源研究会

浙江省气象科学研究所

杭州美康新能源技术有限公司

山东力诺瑞特新能源有限公司

本规范主要起草人：

（略）

目　录

1总　则

2引用标准及术语

3基本规定

4规划及土建设计

4.1规划

4.2建筑设计

4.3结构设计

5系统选择

5.1系统分类

5.2系统选择

6系统设计

6.1一般规定

6.2集热器

6.3储热水箱

6.4辅助能源

6.5热交换器

6.6集热循环泵

6.7管路设计

6.8运行控制设计

6.9电气及防雷设计

7系统安装及验收

7．1系统安装

7．2系统验收

附录A浙江省各区域主要地市与太阳能热水系统相关的气象数据表

附录B浙江省年太阳辐射总量分区图

１总　则

1.0.1为规范我省居住建筑太阳能热水系统与建筑一体化设计、安装及验收，推动太阳能热水系统这一绿色能源体系的广泛应用，制定本规范。

1.0.2本规范适用于我省新建、改建、扩建的居住建筑分户式和集中式太阳能热水系统。

在既有居住建筑及其它民用建筑上设置太阳能热水系统，可参照执行。

1.0.3居住建筑太阳能热水系统的设计、安装及验收，除应符合本规范外，尚应符合国家、省现行的有关标准、规范的要求。

2引用标准及术语

2.1引用标准

以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注明日期的引用文件，其随后的修改单（不包括刊误内容）或修订版均不适用本标准。

凡不注明日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/12936-1991太阳能热利用术语

GB50368-2005住宅设计规范

GB50345-2004屋面工程技术规范

GB50207-2002屋面工程质量验收规范

GB50300-2001建筑工程施工质量验收统一标准

GB50057-94建筑物防雷设计规范（2000年版）

GB50015-2003建筑给水排水设计规范

GB/T18713-2002太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范

GB50242-2002建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范

GB50364-2005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范

2．2术语

1居住建筑residentialbuilding

供人们居住使用的建筑，包括住宅、宿舍、旅馆等建筑。

2太阳能solarradiantenergy

以太阳辐射形式发射、传播或接收的能量。

单位为焦耳（J）。

3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，kW/m2；

4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。

5太阳能热水系统solarwaterheatingsystem

将太阳辐射转换为热能以加热水并输送至各用户所必须的完整系统，通常包括太阳能集热器、储热器、循环泵、连接管、支架及其它零部件、控制系统和必要时配合使用的辅助热源。

6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。

7太阳高度角solaraltitude

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。

8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（°）。

9太阳能集热器solarcollector

吸收太阳辐射并向流经自身的传热工质传递热量的装置。

10太阳能热水器solarwaterheater

以水为传热介质的太阳能集热器。

11储热水箱storagetank

太阳能热水系统中，储存热水的容器及其附件所组成的部件。

12强制循环系统forcedcirculationsystem

利用水泵等外部动力设备迫使传热工质通过集热器与储热器（或换热器）进行循环的太阳能热水系统。

13自然循环系统naturalcirculationsystem

利用传热工质内部温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的太阳能热水系统。

14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。

15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。

16直流式系统series-connectedsystem

传热工质一次流过集热器加热后，进入储水箱或用水点的非循环太阳能热水系统。

其储水箱的作用仅为储存集热器所排出的热水。

17真空管集热器evacuatedtubewaterheater

由管壁与吸热体之间抽成一定真空度的透明管（常为玻璃管）制成的非聚光型以水为传热介质的集热器。

其吸热体具有光谱选择性吸收表面。

18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。

19分离式太阳能热水系统remotestoragesystem

集热器与储热器相互分开一定距离安装的太阳能热水系统。

若分离式太阳能热水系统的集热器和储热水箱是连续进出水的承压式装置又可称为分离承压式太阳能热水系统。

20整体式太阳能热水器integralcollectorstoragesolarwaterheater

集热器和储热水箱合为一体的太阳能热水器。

21分户式太阳能热水系统individualsolarhotwatersupplysystem

集热器、储热水箱及循环管路设备均为各户独立的太阳能热水系统。

22集中式太阳能热水系统centralsolarhotwatersupplysystem

采用集热器、储热水箱及循环管路设备共享向多个用户提供热水的系统。

23太阳能保证率solarfraction

由太阳能提供的热量占系统总供热量的百分率。

24控制器controller

对太阳能热水系统及其部件进行调节控制，使之正常运行所配置的部件及其组合。

3基本规定

3.0.1太阳能是一种可再生的绿色能源，居住建筑的生活热水制取应优先采用太阳能热水系统。

3.0.2别墅及排屋类住宅应采用太阳能热水系统制取生活热水。

3.0.3低层及多层类住宅宜采用太阳能热水系统制取生活热水。

3.0.4高层住宅，宜在条件许可的前提下，尽量选取合理的太阳能热水系统制取生活热水。

也可以采用栏板式、阳台式集热器制取生活热水，但应保证集热器能充分地采集阳光。

3.0.5太阳能热水系统设计应纳入居住建筑的规划与设计中，同步设计、同步施工、同步验收交付使用。

3.0.6太阳能热水系统的设计应进行技术经济比较，充分考虑用户使用、施工安装和维护的要求，符合节地、节能、节水、节材、安全卫生、环境保护等有关规定。

3.0.7太阳能热水器宜与使用辅助能源的水加热设备联合使用，共同构成带互补热源的太阳能热水系统。

3.0.8太阳能热水系统是热源系统和热水供应系统的有机综合。

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》（GB50015-2003）中的有关规定。

4规划及建筑设计

4.1规划设计

4.1.1居住建筑规划应考虑太阳能热水系统与建筑一体化设计。

4.1.2建筑物的主要朝向宜朝南布置。

4.1.3建筑物周围的环境景观与绿化种植应避免对投射到太阳能集热器上的阳光造成遮挡。

4.2建筑设计

4.2.1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。

4.2.2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、建筑使用功能和建筑防护功能等要求。

4.2.3布置在建筑外部位置上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。

4.2.4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。

4.2.5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。

4.2.6建筑设计应满足太阳能热水器的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。

4.2.7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。

4.2.8太阳能集热器不应跨越建筑的变形缝设置。

4.2.9建筑设计应考虑储热水箱、水泵机组、辅助加热装置及控制系统等用房面积。

设置水泵机组和储热水箱的位置应具有相应的防水、排水措施。

4.2.10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。

4.2.11设置太阳能集热器的平屋面应符合下列要求：

1.太阳能集热器支架应与屋面预埋件固定牢固，并应在地脚螺栓周围作防水密封处理；

2.在屋面防水层上安装集热器时，防水层应上包到支座上表面，并在基座下部加铺附加防水层；

3.集热器不得直接安装在屋面保温层上；

4.集热器周围的检修通道以及从屋面出入口到集热器之间的人行通道应铺设刚性保护层；

5.集热循环管线穿过屋面时，应预埋相应的防水套管，不得在已做好的防水保温屋面上打洞凿孔。

4.2.12设置太阳能集热器的坡屋面应符合下列要求：

1.屋面坡度宜根据太阳能集热器接收阳光的最佳倾角即当地纬度±0~10°来确定坡屋面的坡度。

当采用春分或秋分所在月的日平均辐照量作为计算依据时，宜使集热器安装倾角略大于当地纬度，以提高冬季的集热效果；

2.坡屋面上的集热器宜采用顺坡架空安装或顺坡镶嵌安装；

3.集热器在坡屋面上安装时，应合理布置集热循环管线，并应与屋面造型相协调，穿过屋面的循环管线应预埋防水套管，防水套管宜顺坡穿过斜屋面，并应在屋面防水施工前埋设完毕。

4．3结构设计

4.3.1结构荷载计算应包括太阳能热水系统在内的全部荷重。

4.3.2结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件。

连接件与主体结构的锚固承载力设计值应大于连接件本身的承载力设计值。

4.3.3轻质填充墙不应作为太阳能集热器的支承结构。

4.3.4太阳能热水系统结构设计应计算下列作用效应：

1.非抗震设计时，应计算重力荷载和风荷载效应；

2.抗震设计时，应计算重力荷载、风荷载和地震作用效应。

5系统选择

5.1系统分类

5.1.1太阳能热水系统按其集合程度分为：

1.分户集热、分户储热的分户式太阳能热水系统；

2.集中集热、分户储热的半集中式太阳能热水系统；

3.集中集热、集中储热的集中式太阳能热水系统。

5.1.2太阳能热水系统按集热方式分为：

1.利用温差异重的热虹吸进行循环集热的自然循环系统；

2.利用水泵及控制系统强制循环集热的强制循环系统；

3.传热工质通过定温控制依靠管网水压力一次经过集热器集热后进入储热水箱或用水点的非循环直流式太阳能热水系统。

5.1.3太阳能热水系统按集热器及储热水箱的分合状态分为：

1.分离式太阳能热水系统

分离式太阳能热水系统将集热器与储热水箱分离设置，一般用于承压式强制循环系统，但也有用于自然循环系统。

在用于自然循环系统中，必须进行自然循环压差计算，保证循环效果。

2.整体式太阳能热水系统

整体式太阳能热水系统将集热器与储热水箱整体式设置，一般用于自然循环系统中。

5.1.4太阳能热水系统按被加热水的加热方式分为：

1.太阳能集热器直接加热被加热水的直接加热系统；

2.太阳能集热器首先加热传热工质，再由传热工质通过换热器加热被加热水的间接加热系统。

5.2系统选择

5.2.1在不同的居住建筑中，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。

5.2.2别墅及排屋住宅中，宜采用分离承压式强制循环的分户式系统。

5.2.3低层及多层住宅中，宜优先选用分离承压式强制循环太阳能热水系统。

在建筑造型允许的前提下，可采用自然循环的整体式太阳能热水系统。

5.2.4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，冷热水供应系统在配水点处应有相近的水压。

5.2.5低层及多层住宅的太阳能热水系统中应视具体条件选择分户式、半集中式或集中式系统。

5.2.6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。

5.2.7集中集热、分户储热的半集中式太阳能热水系统，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户内的热量（水）不外流至管网。

5.2.8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，热损失量过大。

5.2.9高层建筑，在屋面资源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的方法部分满足上部建筑的太阳能热水系统的集热要求，或采用栏板式、阳台式集热器制取生活热水，但应保证集热器全年能充分地采集阳光，保证冬至日热水器采光面上的累积日照时数不少于4小时。

6系统设计

6.1一般规定

6.1.1居住建筑太阳能集热器，应根据各种集热器的技术经济性能确定采用平板型集热器、真空管集热器或其它先进适用的集热器。

6.1.2采用太阳能热水器供热水的居住建筑，应根据建筑类型及室内给水系统的条件，经综合技术分析选择太阳能热水系统的类型。

6.1.3安装在建筑物屋面、墙面、阳台和其它部位的太阳能集热器、支架及连接管线，应预设预埋固定件和套管。

6.1.4太阳能热水系统的垂直管线不应明敷在建筑外墙上，严禁敷设在建筑物的风道内。

6.2集热器

6.2.1集热器的最佳安装方位应朝向正南或正南偏西，若受条件限制时，其偏差允许范围宜在正南±15°以内。

6.2.2集热器的安装倾角，应根据热水的使用季节和地理纬度确定：

1.偏重考虑春、夏、秋三季使用效果时θ=φ　　　（6.2.2-1）

2.偏重考虑夏季使用效果时θ=φ-（0~10）°（6.2.2-2）

3.偏重考虑冬季使用效果时θ=φ+（0~10）°（6.2.2-3）

式中θ——太阳能集热器的安装倾角（°）

φ——集热器安装地的地理纬度（°）。

6.2.3集热器排间距以及集热器与前侧遮光物的距离：

集热器的布置应避开建筑物的遮挡，建筑物的阴影长度即集热器距遮光物的水平最小净距（或集热器排间距），可按下式计算：

D=H·cotXs（6.2.3-1）

式中D——集热器距离遮光物或前后排间的水平最小净距（m）；

H——遮光物最高点与集热器采光面最低点之间的垂直高差（m）；

Xs——建筑物所在地冬至日上午10时的太阳高度角（全年性使用）（°）。

6.2.4集中式的太阳能集热器可通过并联、串联或串并联相结合的方式连接成集热器组。

集热器组的串联和并联的管路布置应通过计算确定。

6.2.5集中式的太阳能集热器阵列，应采用强制循环方式或定温放水的非循环方式。

6.2.6集热器总面积：

直接加热系统太阳能集热器需要安装的总面积可根据用户每日的用水量和热水温度要求以及当地太阳辐照量计算，按下式确定：

　　　　　　　　　　（6.2.6-1）

式中Ac——直接加热系统集热器总面积，m2；

Qw——日均热水用水量，L（可按最高日用水量的下限取值）；

Cw——水的定压比热容，4.187kJ/kg·℃；

tend——储水箱内水的终止温度，℃；

ti——水的初始温度，℃（与JT取值相同月份的冷水平均温度）；

f——太阳能保证率，无量纲（0.4~0.8）；

根据系统使用期内的太阳辐照量、系统的经济性及用户要求等因素综合考虑后确定。

ρ——水的密度，1.0kg/L；

JT——当地春分、秋分所在月（春、秋季使用）或冬至所在月（冬季使用）集热器采光面上月均日辐照量，kJ/m2·d；

ηcd——集热器全日集热效率，无量纲；

根据国家标准取值0.46~0.55。

ηL——管路及储水箱热损失率，无量纲；

根据经验取值0.2~0.25。

间接加热系统太阳能集热器采光总面积的计算也可根据国际上通用f-chart软件或类似的软件进行计算。

间接系统集热器总面积：

　　　　　　　　　　　　（6.2.6-2）

式中Ain——间接加热系统的太阳能集热器总面积，m2；

Ac——直接加热系统太阳能集热器总面积，m2；

Fhx——换热器的换热因子，无量纲（按制造厂家的数据确定）。

6.3储热水箱

6.3.1集中热水供应系统的储热水箱容积应根据热水用水小时变化曲线及太阳能集热器的供热能力，综合考虑辅助加热装置加热时段和能力等多种因素经计算后确定。

6.3.2分户式太阳能热水系统储热水箱容积可按下列经验公式确定：

V=（50~70）·A　　　　　　　　　　（6.3.2-1）

式中V——储热器有效容积，L；

A——集热器的集热面积，m2（直接加热系统为Ac，间接加热系统为Ain）。

注：

部分无法按第6.3.1条计算的集中式系统可参照本公式计算。

6.3.3储热水箱在闭式强制循环系统中必须承压，其承压能力应经计算确定。

6.3.4储热水箱材质、衬里材料和内壁涂料，应确保水质在可能出现的运行温度下符合现行的《生活饮用水水质标准》的要求和安全要求。

6.3.5储热水箱的布置形式（立式或卧式）和进出水管布置，不得产生水流短路，并应保证箱内具有平缓的水温梯度，充分利用水箱的储热容积。

6.3.6储热水箱保温效果必须达到国家标准，热损系数≤2W/m2·K。

6.3.7在开式非承压系统中，储热水箱应设置水位计、水温指示器、控制器及放空管等；在闭式承压系统中，应设置压力表、泄压装置、水温指示器、控制器及自动排气阀等。

6.4辅助能源

6.4.1太阳能热水系统必须配设辅助加热装置，可采用电、燃油、燃气或城市其他热源作辅助能源。

在分户式系统中宜采用电或燃气作为辅助能源。

6.4.2为保证太阳能热水系统全天候正常运行，辅助能源的加热能力配备应按不计太阳能集热器供热能力的常规热水系统计算，具体选型应根据现行国家标准《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）中第5章的有关条款执行。

6.4.3辅助能源可直接加热，也可通过热交换器间接加热储热水箱中的水。

6.4.3当采用燃油、燃气作为辅助加热的手段时，应按相关的专业规范采取防火、防油、防气污染的技术措施。

6.5热交换器

6.5.1太阳能集热器收集的热量，可以直接加热储热水箱中的水，也可以通过热交换器间接加热储热水箱中的水。

6.5.2采用热交换器间接加热生活热水的系统适用于原水水质易于在集热器盘管或流道中结垢的高硬度水，同时适用于暴露在室外的集热器具有较高防冻要求的地区。

6.5.3在利用热交换器间接加热的太阳能热水系统中，热交换器换热不应明显降低集热器效率。

当集热器的太阳能收益达到可能的最大值时，热交换器导致的集热器效率降低不应超过10%。

6.6集热循环泵

6.6.1分离式太阳能热水系统中，在自然循环不能保证集热效益的前提下必须设置循环水泵。

6.6.2集热循环泵的流量应根据太阳能集热器的面积大小确定，并可按下式计算：

qx=（0.01~0.02）·A（6.6.2-1）

式中qx——集热循环泵流量，（L/s）；

A——集热器总面积，（m2）（直接加热系统为Ac，间接加热系统为Ain）。

6.6.3大型的集中式太阳能热水系统的集热循环泵流量应根据集热器及相关管路的容积和集热循环泵一次运行历时确定：

qx=Vx/Tx（6.6.3-1）

式中Vx——集热器及相关管路的容积（L）；

　　　Tx——集热循环泵一次运行历时（s）。

6.6.4集热循环泵的扬程根据克服集热系统最大水头损失计算确定。

6.6.5集热循环泵的启闭，应按太阳能集热器上部的水温与储热水箱下部水温温差实施控制。

控制启闭的温差宜采用高于15℃时启泵，低于5℃时停泵。

6.6.6集热循环泵宜靠近储热水箱设置，不应与有安静要求的卧室、书房等房间贴邻安装。

水泵应采用低噪音机组并有防噪音措施。

6.6.7集热循环泵的吸水管上应设阀门，出水管上应设阀门、止回阀及压力表。

6.7管路设计

6.7.1太阳能热水系统中的热水供回水管道应按《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）中的有关条款执行。

在间接加热系统中，集热循环管作为热媒管道应符合热媒流体的压力及材质要求。

6.7.2太阳能热水系统的管道设计时应有可靠的防冻、防超温、超压措施。

6.7.3集热管线的设计应尽量短捷，减小热损。

在计算集热器总面积、辅助加热功率及储热水箱容积时应考虑集热循环水管及热水供回水管的热损失。

6.7.4选择太阳能热水系统时，应对管路系统的热损耗量和控制系统的简便性、可靠性、系统投资总额以及技术经济性能进行综合比较后确定。

6.7.5在闭式循环系统中，应设置压力式膨胀罐或