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'DB21辽宁省地方标准DB21/T1488—2013******—2013辽宁省民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程TechnicalspecificationofsolarhotwatersystemintegratedwithbuildinginLiaoningProvince2013—**—**发布2013—**—**实施联合发布辽宁省住房和城乡建设厅辽宁省质量技术监督局
辽宁省地方标准辽宁省民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程TechnicalspecificationofsolarhotwatersystemintegratedwithbuildinginLiaoningProvinceDB21/T1488–2013主编部门:辽宁省住房和城乡建设厅批准部门:辽宁省住房和城乡建设厅施行日期:2013年*月*日2013沈阳
辽宁省住建厅文件辽住建[2010]118号关于发布辽宁省地方标准《辽宁省民用建筑太阳能热水系统一体化技术技术规程》的通知辽宁省住房和城乡建设厅二O一三年十一月二十日
前言根据辽宁省住房和城乡建设厅《关于印发<2010年度辽宁省工程建设地方标准编制/修订计划>的通知》(辽住建[2010]118号)的要求,由大连理工大学会同有关单位对辽宁省地方标准《辽宁省民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程》DB21/T1488-2007进行修订。在深入调查研究辽宁省太阳能热水系统的使用情况和全省地理、气象参数,认真总结工程实践,参考国内外相关标准及其它技术文献,并广泛征求意见的基础上,经编制组认真研究分析编制而成。为了使《辽宁省民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程》DB21/T1488-2007更加完善合理,正确指导太阳能热水系统的设计和应用,本次修订重点增加补充了太阳能热水系统防冻方面的要求及相关内容,并在此基础上,对相关条文进行了修订。其内容统计如下:1.增加了英文目次。2.在第2章中,增加了2.1.24、2.1.28和2.1.29,和符号说明,即第2.2节。3.在第3章中,增加第3.2.6条第2款、第3.2.6.条第3款、第3.2.6条第4款、第3.2.7条第6款及3.2.6条第3~第4款的条文说明。对第3.2.1条第7款、第3.2.2条第9款的公式3.2.2.9-1中集热器年平均集热效率取值的说明文字、第3.2.7条第2款、第3.2.7条第3款、第3.6.5条及条文说明中第3.1.4条和第3.2.4条第3款进行了修订。4.在第4章中,将原“4.2材料设备及其要求”一节的核心条文凝练并整合并到4.1节(一般规定)中。5.在第5章中,增加了第5.0.7条。6.附录A中对水平面年平均日太阳辐照量和倾角等于当地纬度的倾斜面年平均日太阳辐照量进行了修订。本规程由辽宁省建设厅负责管理,由大连理工大学负责具体技术内容的解释。本规程在使用过程中如有需要修改与补充的建议,请将有关资料寄送大连理工大学土木水利学院建筑环境与设备工程研究所(邮编:116023;电话:0411-84707684;电子邮件:hvac@dlut.edu.cn),以供修订时参考。本规程主编单位:大连理工大学本规程参编单位:沈阳建筑大学建筑设计研究院北京四季沐歌太阳能技术有限公司江苏太阳雨太阳能有限公司营口盼盼太阳能有限公司本规程主要起草人员:端木琳舒海文李宏男王苏岩孙长征陈金华张岩严云波曲莉孙金鹏丁千茹李祥立王树刚张晓明马福生张大为王岳人敖永安金权刘贵张颖张剑刘丹徐新建焦清太封宝艺本规程主要审查人员:高汉民郭晓岩于永彬王庆辉李敬辉杨国强程万鹏31
目次1总则12术语和符号22.1术语22.2符号33太阳能热水系统与建筑一体化设计53.1一般规定53.2太阳能热水系统的设计53.3规划设计113.4建筑设计123.5结构设计133.6电气设计134太阳能热水系统与建筑一体化安装154.1一般规定154.2基座154.3支架安装164.4集热器安装174.5贮水箱安装174.6管路系统及附件安装184.7电气系统安装195太阳能热水系统的调试与验收20附录A(资料性附录)辽宁省主要城市太阳能热水系统计算参数表22附录B(资料性附录)几种不同纬度的太阳能集热器补偿面积比Rs23附录C(资料性附录)太阳能集热器的面积选择计算示例27附录D(资料性附录)检验批质量验收29附录E(资料性附录)分项工程质量验收30附录F(资料性附录)太阳能热水系统(分部)工程质量验收31本规程用词说明32条文说明3331
Contents1GeneralProvisions12TermsandSymbols22.1Terms22.2Symbols33IntegratedDesignofSolarHotWaterSystemandBuilding53.1GeneralRequirments53.2DesignofSolarHotWaterSystem53.3PlanningDesign113.4ArchitectureDesign123.5StructureDesign133.6ElectricalDesign134IntegratedInstallationofSolarHotWaterSystemandBuilding154.1GeneralRequirments154.2Pedestal154.3InstallationofSupport164.4InstallationofSolarCollector174.5InstallationofWaterStorageTank174.6InstallationofPipingSystemandAccessories184.7InstallationofElectricalSystem195CommissioningandAcceptanceofSolarHotWaterSystem20AppendixATableofCalculationParametersofSolarHotWaterSysteminMajorCitiesofLiaoningProvince22AppendixBCompensationAreaRatioofSolarCollectorofDifferentLatitudes23AppendixCCalculationExamplesofSolarCollectorArea27AppendixDQualityAcceptanceofInspectionLot29AppendixEQualityAcceptanceofSub-Project30AppendixFQualityAcceptanceofSolarHotWaterSystem31ExplanationofWordinginThisSpecification32ExplanationofProvisions3331
1总则1.0.1为使民用建筑太阳能热水系统安全可靠、性能稳定、与建筑和周围环境协调统一,规范太阳能热水系统的设计、安装和工程验收,保证工程质量,制定本规程。1.0.2本规程适用于在辽宁省内新建、扩建和改建的民用建筑上使用的太阳能热水系统,以及在既有建筑上改造或增设的太阳能热水系统。1.0.3太阳能热水系统设计应纳入建筑工程设计中,做到统一规划、合理布局、同步设计、同步施工、同期交付。1.0.4太阳能热水系统设计施工过程中,各专业(规划、建筑、结构、电气、给排水、暖通、动力等)应密切配合,满足太阳能热水系统的设计要求,并不得影响建筑原有的功能。1.0.5太阳能热水系统的设计和施工应由具有相应资质的建筑设计与施工单位承担。1.0.6民用建筑应用太阳能热水系统除应符合本规程外,尚应符合国家和地方现行有关标准的规定。31
2术语和符号2.1术语2.1.1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建筑物所需热水的系统。2.1.2集中—分散供热水系统collective—individualhotwatersupplysystem采用集中的太阳能集热器和分散的贮水箱供给建筑物所需热水的系统。2.1.3分散供热水系统individualhotwatersupplysystem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。2.1.4自然循环系统naturalcirculationsystem仅利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差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。2.1.5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。2.1.6直流式系统series—connectedsystem被加热水一次流过集热器加热后,进入贮水箱或用热水处的非循环太阳能热水系统。2.1.7太阳能直接系统solardirectsystem在太阳能集热器中直接加热水给用户的太阳能热水系统。2.1.8太阳能间接系统solarindirectsystem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。2.1.9平屋面planeroof坡度小于10°的建筑屋面。2.1.10坡屋面slopingroof坡度大于等于10°且小于75°的建筑屋面。2.1.11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。2.1.12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。2.1.13平板型集热器flatplatecollector吸热体表面基本为平板形状的非聚光型太阳能集热器。2.1.14太阳能保证率solarfraction系统中由太阳能部分供给的热量与系统总负荷之比。2.1.15太阳能供热量solarcontribution系统中由太阳能部分提供的热量。2.1.16太阳辐照量solarirradiation接收到太阳辐射能的面密度,单位为kJ/m2或MJ/m2。2.1.17集热器倾角tiltangleofcollector太阳能集热器与水平面的夹角。2.1.18太阳能热水系统solarwaterheatingsystem将太阳能转换成热能以加热水的装置。通常包括太阳能集热系统和热水供应系统。2.1.19太阳能集热系统solarcollectorsystem31
吸收太阳辐射,将产生的热能传递到传热工质并最终得到热水的装置。通常包括太阳能集热器、贮热水箱、泵、连接管道、支架、控制系统。2.1.20热水供应系统hotwatersupplysystem将贮热水箱中的热水通过泵、配水管道、控制系统等输送到各个热水配水点的装置。通常还包括必要的辅助加热设备。2.1.21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。包括太阳能集热系统贮热水箱(简称集热水箱)和供热系统贮热水箱(简称供热水箱)。2.1.22辅助能源auxiliaryenergy在太阳能热水系统中,用于补充提供热量的非太阳能热源。2.1.23集热器总面积grosscollectorarea整个集热器的最大投影面积,不包括那些固定和连接传热工质管道的组成部分,单位为平方米(m2)。2.1.24太阳能集热器采光面积aperturecollectorarea非会聚太阳辐射进入集热器的最大投影面积,单位为平方米(m2)。2.1.25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应力,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。2.1.26管道井pipeshaft建筑物中用于布置竖向管线的井道。2.1.27日照时数durationofpossiblesunshine地表给定地区每天实际接收日照的时间。以日照记录仪记录的结果累计计算,单位为小时(h)。2.1.28顶水法waterintakemethodbypressure向贮热水箱底部补充冷水,将贮热水箱上部的热水顶出以供使用的热水取水方法,是一种闭式系统常用的取水方法。2.1.29落水法waterintakemethodbygravity热水依靠本身重力从贮热水箱底部落下以供使用的一种热水取水方法,是一种开式系统常用的取水方法。2.2符号AB——进行面积补偿后实际确定的太阳能集热器面积;Ac——直接系统集热器总面积;Ahk——换热器换热面积;AIN——间接系统集热器总面积;Cw——水的定压比热容;D——集热器与遮光物或集热器前后排间的最小距离;f——太阳能保证率;FRUL——集热器总热损系数;H——遮光物最高点与集热器最低点的垂直距离;Hi——第i次供热水的小时数;JT——倾角等于当地纬度的集热器倾斜表面上的年平均日太阳辐照量;m——用水单位数(人数或床位数);31
n——每日供热水次数;qr——最高日热水用水定额;qrd——设计日热水用量;qrh——设计小时热水量;Qh——设计小时耗热量;Qw——日均用水量;RS——集热器安装角度的修正系数;tend——贮热水箱内水的设计温度;ti——水的初始温度;tr——热水温度;Uhk——换热器传热系数;V供——热水供应系统贮热水箱有效容积;V集——太阳能集热系统贮热水箱有效容积;αs——太阳高度角;ηcd——集热器的年平均集热效率;ηL——贮热水箱和管路的热损失率;ρ——热水密度。31
3太阳能热水系统与建筑一体化设计3.1一般规定3.1.1太阳能热水系统设计应纳入建筑给水排水设计,并应符合《建筑给水排水设计规范》GB50015的规定。3.1.2太阳能热水系统应根据建筑物的使用功能、辽宁省各地区的地理位置、气候特点和具体的安装条件等综合因素进行设计。3.1.3太阳能热水系统的设计要兼顾建筑立面的美观及周围环境的协调,同时建筑整体方案也要为太阳能热水系统的设置创造条件。3.1.4安装在建筑屋面、阳台、墙面和其它部位的太阳能集热器、支架及连接管线应与建筑功能和建筑造型一并设计,不得影响建筑功能和建筑造型。3.1.5太阳能集热器不应跨越变形缝设置。3.1.6太阳能热水系统的设计应遵循安全可靠、节水节能、经济实用、美观协调、便于计量的原则,并应便于安装、清洁、维护和局部更换。3.1.7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它相应的安全性要求。3.1.8建筑物上安装的太阳能热水系统,不得降低该建筑和相邻建筑的日照标准,并不应影响建筑物的消防通道。3.1.9太阳能热水系统的管线布置应安全、隐蔽、保温,并宜相对集中、合理有序地布置于专用管线空间内,共用管线不得穿越其他用户的户内空间。3.1.10太阳能热水系统应安全可靠,内置加热系统必须带有保证使用安全的装置,并应根据不同地区的实际情况采取防冻、防结露、防过热、防雷、抗雹、抗风、抗震等技术措施。3.1.11太阳能热水系统及其组成设备的性能应满足相关国家现行标准和设计的要求,系统中集热器、贮水箱、支架等主要部件的正常使用寿命不应少于10年。3.2太阳能热水系统的设计3.2.1太阳能热水系统的分类与选择3.2.1.1按集热器、贮热水箱设立的集中程度可分为下列三种系统:1)集中供热水系统;2)集中—分散供热水系统;3)分散供热水系统。3.2.1.2按运行方式可分为下列三种系统:1)自然循环系统;2)强制循环系统;3)直流式系统。3.2.1.3按生活热水与集热器内传热工质关系可分为下列两种系统:1)直接系统;2)间接系统。3.2.1.4按辅助能源设备安装位置可分为下列两种系统:1)内置加热系统;2)外置加热系统。3.2.1.5按辅助能源启动方式可分为下列三种系统:31
1)全日自动系统;2)定时自动系统;3)手动系统。3.2.1.6太阳能热水系统的设计应综合考虑建筑类型、用户要求、系统规模、现场条件、与建筑结合程度、系统的初投资和系统节能效果等因素,并结合技术经济分析来确定。系统形式可参照表3.2.1.7选择。表3.2.1.7太阳能热水系统的类型选择建筑物类型居住建筑公共建筑低层多层中高层、高层宾馆游泳馆公共浴室太阳能热水系统类型集热器、贮热水箱设立的集中程度集中供热水系统●●●●●●集中—分散供热水系统●●●———分散供热水系统●●●———系统运行方式自然循环系统●●●●●●强制循环系统●●●●●●直流式系统—●●●●●集热器内传热工质直接系统●●●●—●间接系统●●●●●●辅助能源安装位置内置加热系统●●●———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●●●—●●手动系统●●●●●●注:表中“●”为可选项目。3.2.2集热器3.2.2.1太阳能集热器主要分为平板型太阳能集热器和真空管型太阳能集热器两大类型。集热器应根据建筑的要求和集热器的集热性能、防冻性能、运行方式、使用寿命、价格、环境以及与建筑的适配性等来选择。3.2.2.2集热器的设置方位宜朝南设置。3.2.2.3集热器倾角可按下面的方法确定:全年使用的系统,其倾角应与当地纬度一致;侧重在夏季使用的系统,其倾角宜为当地纬度减10°;侧重在冬季使用的系统,其倾角宜为当地纬度加10°;东西向放置的全玻璃真空管的集热器倾角可适当减小。3.2.2.4集热器设置在平屋面上时应符合下列规定:1)对朝向为正南、南偏东或南偏西不大于30°的建筑,集热器可朝南设置,或与建筑同向设置;2)对朝向为南偏东或南偏西大于30°的建筑,集热器宜朝南设置或南偏东、南偏西小于30°设置;3)对受条件限制,集热器不能朝南设置的建筑,集热器可朝南偏东、南偏西或朝东、朝西设置;31
4)水平放置的集热器可不受朝向限制;5)集热器应便于拆装移动;6)集热器之间的连接应使每个集热器的传热介质流入路径与回流路径的长度相同;7)在平屋面上宜设置集热器检修通道;8)屋面上冷、热水管应布置于保温管沟内。3.2.2.5集热器设置在坡屋顶上时应符合下列规定:1)集热器可设置在南向、南偏东、南偏西、或朝东、朝西建筑坡屋面上;2)坡屋面上的集热器应采用顺坡嵌入设置或顺坡架空设置;3)作为屋面板的集热器应安装在建筑承重结构上;4)作为屋面板的集热器所构成的建筑坡屋面在刚度、强度、热工、锚固、防护、防水、隔声等功能上应满足建筑围护结构设计要求。5)屋面上冷、热水管布应置于保温管沟内。3.2.2.6集热器设置在阳台上时应符合下列规定:1)对朝南、南偏东、南偏西或朝东、朝西的阳台,集热器可设置在阳台栏板上或构成阳台栏板;2)省内地区设置在阳台栏板上的集热器和构成阳台栏板的集热器宜有适当的倾角,且集热器的倾角宜控制在当地纬度的±10°以内;3)构成阳台栏板的集热器,在刚度、强度、高度、锚固和防护、防水、隔声等功能上应满足建筑设计要求。3.2.2.7集热器设置在墙面上时应符合下列规定:1)省内地区,集热器可设置在建筑南向、南偏东、南偏西或朝东、朝西的墙面上,或直接构成建筑墙面;2)构成建筑墙面的集热器,其刚度、强度、热工、锚固、防护、防水、隔声等功能应满足建筑围护结构设计要求。3.2.2.8在平屋面上设置的集热器与其前方的障碍物的距离以及集热器前后排的间距应能保证集热器必要的日照时数要求,具体数值可按公式(3.2.2.8)计算得出。(3.2.2.8)式中D——集热器与遮光物或集热器前后排间的最小距离,m;H——遮光物最高点与集热器最低点的垂直距离,m;αs——太阳高度角,(°);对季节性使用的系统,宜取当地春分或秋分上午10时或下午14时的太阳高度角,省内各地区的取值见附录A;对全年性使用的系统,宜取当地冬至日上午10时或下午14时的太阳高度角,省内各地区的取值见附录A。3.2.2.9集热器总面积计算宜符合下列规定:1)直接系统可根据用户的每日用水量和用水温度确定,按下式计算:(3.2.2.9-1)式中Ac——直接系统集热器总面积,m2;Qw——日均用水量,㎏,其计算见本规程3.2.3.1的规定;Cw——水的定压比热容,4.187kJ/(kg·K);tend——贮热水箱内水的设计温度,℃,宜取45℃~55℃;ti——水的初始温度,℃,按《建筑给水排水设计规范》GB50015中的相关要求选取;JT——倾角等于当地纬度的集热器倾斜表面上的年平均日太阳辐照量,kJ/m231
,可参照附录A选取;f——太阳能保证率,%;根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定,省内各地区应≥40%;ηcd——集热器的年平均集热效率;具体取值应根据集热器产品的实际测试结果而定;ηL——贮热水箱和管路的热损失率;根据经验取值宜为0.20~0.30。2)间接系统集热器总面积可按下式计算:(3.2.2.9-2)式中AIN——间接系统集热器总面积,m2;FRUL——集热器总热损系数,W/(m2·K);对平板型集热器,宜取4~6W/(m2·K);对真空管集热器,宜取1~2W/(m2·K);具体数值应根据集热器产品的实际测试结果而定;Uhk——换热器传热系数,W/(m2·K);Ahk——换热器换热面积,m2;3)集热器总面积有下列情况时应对上述计算出的集热器总面积进行补偿,补偿方法见公式(3.2.2.9—3),但补偿面积不得超过公式(3.2.2.9-1)或(3.2.2.9-2)计算结果的一倍。(1)集热器的朝向因受条件限制,只能为南偏东、南偏西或向东、向西时;(2)在坡屋面上的集热器因受条件限制,其倾角与本规程规定偏差较大时。AB=AC(IN)/RS(3.2.2.9-3)式中AB——进行面积补偿后实际确定的太阳能集热器面积,m2;AC(IN)——AC或AIN;RS——集热器安装角度的修正系数,其取值应根据当地的纬度查附录B中与之相近纬度的表格。3.2.2.10实际工程中应按照所选用的集热器类型,反算出集热器的水平投影面积,并以此来校核安装集热器所需的实际面积。3.2.2.11当建筑围护结构表面不够安装上述计算所得的集热器总面积时,可以按围护结构表面最大允许总面积来确定集热器总面积,但宜对系统的经济性进行校核。3.2.2.12集热器可通过并联、串联和串并联等方式连接成集热器组,并应符合下列规定:1)对自然循环系统,集热器组中集热器的连接宜采用并联,大面积自然循环系统,可分成若干个子系统,每个子系统中并联集热器数目不宜超过16个;且系统中全部集热器数目不宜超过24个。2)全玻璃真空管东西向放置的集热器,在同一斜面上多层布置时,串联的集热器不宜超过3个(每个集热器联集箱长度不大于2m)。3.2.3热水供应系统3.2.3.1太阳能热水系统日均用水量的计算方法如下:1)全日热水供应系统全日供热水的太阳能热水供应系统的日均用水量可按下列公式计算:Qw=(50%~60%)ρqrd(3.2.3.1-1)式中ρ——热水密度,kg/L;qrd——设计日热水用量,L,计算方法见公式(3.2.3.1—2)。(3.2.3.1-2)式中tr——热水温度,℃,取60℃;31
qr——最高日热水用水定额,L/人或L/床,按《建筑给水排水设计规范》GB50015中的相关要求计算;m——用水单位数(人数或床位数);Qw,ti,tend——同式(3.2.2.9—1)。2)定时热水供应系统的日均用水量按下式计算:(3.2.3.1-3)式中qrh——设计小时热水量,L/h;按《建筑给水排水设计规范》GB50015中的相关要求计算;n——每日供热水次数;Hi——第i次供热水的小时数,h;3.2.3.2太阳能热水供应系统中的计量表的选择与安装应满足以下要求:1)集中和集中—分散太阳能热水系统中应装设总热水表和分户热水表,并宜在管路的适当位置处设置检漏用的热水表;在有条件时,宜在热水出水总管和各用户总供热水管上装设热量计量表;2)集中式太阳能热水系统中的分户热水表宜选用远传水表或IC卡水表等智能化水表,当住宅内有多个用水点(卫生间、厨房)时,若采用多立管供水系统,则应在每层的各进户供水支管上配备一块热水表;3)用水量均匀的热水系统,按照设计流量不超过热水表的常用流量选取热水表口径;用水量不均匀的热水系统,按照设计流量不超过热水表的过载流量选取热水表口径;4)在满足本款第3项要求的情况下,水表口径宜与热水管道的接口管径一致;5)热水表应装设在观察方便、不冻结、不被任何液体及杂质所淹没和不易受损坏的地方。3.2.4贮热水箱3.2.4.1热水供应系统贮热水箱(简称供热水箱)有效容积(用V供表示)的确定应符合下列规定:1)集中和集中—分散供热水系统的供热水箱有效容积V供应根据日用热水小时变化曲线及日太阳能集热系统的供热能力和运行规律,以及常规能源辅助加热装置的工作制度、加热特性和自动温度控制装置等因素按积分曲线计算确定;当无上述资料时,应根据计算出的用户设计小时耗热量,并满足表3.2.4.1的要求计算;2)分散供热水系统的供热水箱有效容积V供应按照用户的用水需求,贮存能够满足用户全天使用的热水量;3)间接系统太阳能集热器产生的热水用作容积式水加热器或加热水箱的一次热媒时,供热水箱的贮热量应符合表3.2.4.1的要求。表3.2.4.1供热水箱的贮热量加热设备以≤95℃热水为热媒公共建筑居住建筑容积式水加热器或加热水箱≥60minQh≥90minQh注:Qh为设计小时耗热量,可按《建筑给水排水设计规范》GB50015中的相关要求计算;3.2.4.2太阳能集热系统贮热水箱(简称集热水箱)的有效容积(用V集表示)宜符合如下规定:省内各地对应每平方米太阳能集热器采光面积(是指直接由式(3.2.2.9-1)或(3.2.2.9-2)计算出的数值)的集热水箱有效容积V集宜按下列规定确定:以夏季使用为目的的集热系统,该值为80L~100L;以春夏秋三季使用为目的的集热系统,该值为60L~80L;以冬季使用为目的的太阳集热系统,该值为40L~50L;以全年使用为目的的集热系统,该值为40L~65L。3.2.4.3贮热水箱的设计宜符合下列规定:31
当V集≤V供时,太阳能热水系统只设置一个贮热水箱,贮热水容积等于V供,采用太阳能与辅助热源联合加热的方式供应热水。当V集>V供时,太阳能热水系统可设置两个贮热水箱,采用太阳能预热的方式供应热水。当系统只设置一个贮热水箱时,其容积不得小于热水供应系统的贮热水容积V供。3.2.4.4贮热水箱保温和布置应满足下列规定:1)贮热水箱应采取有效的保温措施;2)太阳能热水系统中,集热器与贮热水箱应尽量靠近;3)分散热水系统的贮热水箱宜设置在户内,有条件也可为其设计单独的设备间;4)集中热水系统贮热水箱的容积较大,可设置在地下室、屋顶层的设备间、技术夹层中的设备间,或为其单独设计的设备间内,其位置应保证其安全运转。3.2.5辅助热源3.2.5.1分散太阳能热水供应系统宜用电作辅助热源。3.2.5.2辅助热源加热设备的设计要求如下:1)当用户无连续供热水要求时,可不设辅助加热设备;2)有连续供热水要求时,太阳能热水供应系统应设辅助热源,辅助加热功率按全部由辅助热源供热水时来计算。3.2.5.3辅助加热量的计算方法按《建筑给水排水设计规范》GB50015中的相关要求计算。3.2.6系统运行控制和安全保障3.2.6.1进行太阳能热水系统设计时,应明确提出经济合理的系统控制方案,并与电气专业配合设计,控制方案应包括以下内容:1)集热系统和热水供应系统的运行控制要求;2)辅助热源的启停控制要求;3)太阳能热水系统的安全保障控制要求,如防冻、防过热等要求;4)系统的补水和排水控制要求。3.2.6.2有太阳能热水系统管道经过的房间温度不应低于0℃。3.2.6.3冬季使用的太阳能热水系统,当位于室外或管井中的管道内部传热介质为防冻液时,防冻液的冰点温度至少应比当地室外极端最低空气温度低5~8℃。3.2.6.4冬季使用的太阳能热水系统,当位于室外或管井中的管道内部传热介质为水时,应满足以下要求:1)当这些管道中的水温低于3℃~5℃时,应自动启动防冻措施;2)对强制循环系统,宜采用循环水泵停止运行时将管道中的水自动排回的防冻措施;3)对自然循环系统,宜采取自动排回的防冻措施。3.2.6.5在太阳能集热系统的控制中,直流式系统宜采用定温控制。强制循环系统宜采用温差控制。3.2.6.6应根据用户对热水供应质量、用水时间和使用模式并参照下列规定合理确定辅助热源的启停方式:1)分散热水供应系统,宜采用手动启动或定时自动启动方式;2)定时制集中热水供应系统,宜采用定时自动启动或手动启动方式;3)全日制集中热水供应系统,宜采用全日自动启动方式。3.2.6.7大型公共建筑集中式太阳能热水系统宜纳入建筑设备监控系统中。3.2.7管道系统设置、计算及保温3.2.7.1太阳能热水系统的原水处理、管材、附件、管道敷设和管网水力计算均应满足《建筑给水排水设计规范》GB50015的相关要求;31
3.2.7.2系统循环管路和取热水管路设计要求:1)在使用平板型集热器的自然循环系统中,贮热水箱的下循环管应比集热器的上循环管高0.3m以上;2)集热器循环管路应有不小于0.3%的坡度;3)在自然循环系统中,应使循环管路朝贮热水箱方向有向上坡度,不得有反坡;4)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;5)在循环管路中,易发生气塞的位置应根据实际情况设有排气阀或吸气阀;当采用防冻液作为传热工质时,宜使用手动排气阀。需要排空和防冻回流的系统应设有吸气阀;在系统各回路及系统需要防冻排空部分的管路的最低点及易积存的位置应设有排空阀;6)在强制循环系统的管路上,宜设有防止传热工质夜间倒流散热的单向阀;7)间接系统的循环管路上应设膨胀箱。闭式间接系统的循环管路上同时还应设有压力安全阀和压力表,不应设有单向阀和其他可关闭的阀门;8)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,应设辅助阀门;9)在自然循环和强制循环系统中宜采用顶水法获取热水。浮球阀可直接安装在贮热水箱中,也可安装在补水箱中;10)直流式系统应采用落水法取热水;11)设在贮热水箱中的浮球阀应采用金属或耐温高于100℃的其它材质浮球,浮球阀的通径应能满足取水流量的要求;12)管道设计应合理有序安排走向,室外管线宜隐蔽设置,不得影响建筑外观。如不能隐蔽设置,则应具有一定建筑装饰效果。管线在穿过围护结构处应预埋套管;13)竖向管线宜安设在竖向管道井中,且管道宜远离管井壁面设置;室内水平管线宜隐蔽设置,隐蔽工程内的管线应无接头。3.2.7.3管道系统设置应满足下列规定:1)太阳能热水系统中的热水供应回水管道的设置应符合下列规定:(1)集中供热水系统应设置热水回水管道,热水供应系统应保证干管和立管中的热水循环;要求随时取得不低于规定温度的热水的用户,应保证支管中的热水循环,或有保证支管中热水温度的措施;(2)集中-分散供热水系统应设置热水回水管道,热水供应系统应保证干管中的热水循环;(3)分散供热水系统可根据用户的具体使用要求设置热水回水管道。2)当使用生活饮用水作为给集热器的一次水补水时,生活饮用水的水压应满足集热器一次水所需水压的要求;3)在太阳能集热器附近宜设置用于清洁集热器的给水点。4)利用城市给水管直接向太阳能热水系统供水的管道上应设置倒流防止器或其它有效防止倒流污染的装置。3.2.7.4强制循环太阳能集热系统循环泵的流量在没有厂家技术参数时可按下列规定进行计算:对于真空管型太阳能集热器按每平方米集热器面积0.015L/s~0.02L/s计算;对于平板型太阳能集热器按每平方米集热器面积0.02L/s计算;扬程按照太阳能集热系统管路最不利环路的阻力确定,一般考虑10%的余量。当集热系统采用防冻液作为工质时,需要根据所采用的防冻液特性进行修正。3.2.7.5太阳能热水系统中安装于室外的管道以及供水干管、立管、循环管道均应做保温处理,其他热水管道宜做保温处理。3.2.7.6敷设有太阳能热水管道的管井井壁应做保温处理。3.3 规划设计31
3.3.1安装太阳能热水系统的建筑单体或建筑群体,主要朝向宜为南向。3.3.2建筑体型及空间组合方式应与太阳能热水系统紧密结合,并为接收更多太阳能创造条件。3.3.3在规划设计时应综合考虑所在地区的地理纬度、气候状况、场地条件及周围环境,在确定建筑布局、朝向、间距、群体组合和空间环境时,应综合考虑以上因素,满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。3.4 建筑设计3.4.1进行太阳能热水系统的建筑设计时,应注意与给排水的相关设计配合,根据系统设计要求合理确定太阳能热水系统各组成部分在建筑中的位置,并应满足所在部位的防水、排水和系统检修的要求。3.4.2在建筑设计时应为太阳能热水系统的设计、设置提供必需的条件并应做到施工安装方便、用户使用方便及管理维修方便。3.4.3建筑的体型和空间组合应避免安装太阳能集热器部位受建筑自身及周围设施和绿化树林的遮挡,保证太阳能集热器有每天不少于4小时的日照时数的要求。3.4.4在安装太阳能集热器的有关建筑部位,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。3.4.5安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器,应有防止热水渗漏的安全保障设施。3.4.6建筑设计应将集热器作为建筑的重要组成元素,将其有机地结合到建筑的整体设计中,并不得影响安装部位相应的建筑功能。3.4.7建筑设计时应充分考虑集热器的荷载,并合理布置设在屋面上的保温管沟。3.4.8设置太阳能集热器的平屋面应符合下列规定:3.4.8.1集热器在平屋面上安装需要通过支架或基座固定在屋面上。集热器支架应与屋面预埋件固定牢固,并在地脚螺栓周围做防水处理。基座、管线等设施不应影响屋面排水;3.4.8.2在屋面防水层上放置集热器时,屋面防水层应包到基座上部,并在基座下部加设附加防水层;3.4.8.3集热器周围屋面、检修通道、屋面出入口以及集热器之间的人行通道上应铺设保护层;3.4.8.4太阳能集热器与贮水箱相连的管线穿屋面时,应在屋面预埋防水套管,并对套管与屋面相接处进行防水密封处理。防水套管应在屋面防水层施工前预埋。3.4.9设置太阳能集热器的坡屋面应符合下列规定:3.4.9.1屋面的坡度宜结合太阳能集热器接收阳光的最佳倾角来确定;3.4.9.2坡屋面上设置的太阳集热器宜采用顺坡架空或顺坡镶嵌设置;3.4.9.3对于顺坡架空设置应符合下列规定:1)设置在坡屋面的太阳能集热器的支架应与埋设在屋面板上的预埋件牢固连接,并做好防水构造措施;2)顺坡架空在坡屋面上的太阳能集热器与屋面间隙不宜大于100mm;3)在坡屋面上设置太阳能集热器,应考虑屋面雨水排水的通畅。3.4.9.4对于顺坡镶嵌设置应符合下列规定:1)顺坡镶嵌在坡屋面上的太阳能集热器与周围屋面材料连接部位应做好防水构造处理;2)太阳能集热器顺坡镶嵌在坡屋面上,不得降低屋面整体的保温、隔热、排水、防水的功能。3.4.9.5在坡屋面上设置的集热器,不应影响坡屋面上外窗的采光效果;3.4.9.6坡屋面上太阳能集热器与贮水箱相连的管线需穿过坡屋面时,应预埋相应的防水套管,并在屋面防水层施工前埋设完毕;3.4.9.7应在坡屋面安装太阳能集热器附近的适当位置设置检修口。3.4.10设置太阳能集热器的阳台应符合下列规定:3.4.10.1设置在阳台栏板上的太阳能集热器支架应与阳台栏板上的预埋件牢固连接;31
3.4.10.2由太阳能集热器构成的阳台栏板,应满足其刚度、强度及防护功能要求。3.4.11在进行建筑布局设计时,应为太阳能热水系统预留管道井和水箱的放置空间。预留空间的尺寸根据设计计算确定。3.4.12贮水箱的设置应符合下列规定:3.4.12.1建筑设计要充分考虑贮水箱的位置及荷载要求;3.4.12.2设置贮水箱的位置应具有相应的排水、防水措施;3.4.12.3布置在室内的贮水箱上方及周围应有安装、检修空间,净空不宜小于600mm。3.5 结构设计3.5.1建筑的主体结构或结构构件,应能承受太阳能热水系统传递的荷载和作用。主体结构的承载力应经过计算确定,或进行实物试验,并要留有余地。3.5.2当太阳能集热器设置在建筑物的外墙面时,应与建筑物连接牢固。宜采用与建筑结构一体的钢筋混凝土悬臂(梁)板承载太阳能集热器,不宜采用分体的挂墙式支架承载。3.5.3太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统的安装设计预埋件或其它连接件。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。3.5.4太阳能热水系统结构设计应考虑重力荷载、风荷载、雪荷载效应和地震作用效应。3.5.5预埋件的锚筋应采用HPB235级、HRB335级或HRB400级钢筋,严禁采用冷加工钢筋。3.5.6轻质填充墙不应作为太阳能集热器的支承结构。3.5.7设置太阳能集热器的墙面应符合下列规定:3.5.7.1设置太阳能集热器的外墙除应承受集热器荷载外,还应对安装部位可能造成的变形、裂缝等不利因素采取必要的技术措施;3.5.7.2设置在墙面上的太阳能集热器应将其支架与墙面上的预埋件牢固连接,应有保证防止集热器及零件脱落的措施。必要时在预埋件处增设混凝土构造柱,并应满足防腐要求;3.5.7.3设置在墙面上的太阳能集热器与室内贮水箱的连接管道需穿过墙体时,应预埋相应的防水套管,但防水套管不宜在结构梁、柱处埋设。3.5.8太阳能热水系统与主体结构采用后加锚栓连接时,应符合下列规定:3.5.8.1碳素钢锚栓应经过防腐处理;3.5.8.2应进行承载力现场试验,必要时应进行极限拉拔试验;3.5.8.3每个连接节点不应少于2个锚栓;3.5.8.4锚栓直径应通过计算确定,并不应小于10mm;3.5.8.5不宜在与化学锚栓接触的连接件上进行焊接操作;3.5.8.6锚栓承载力设计值不应大于其极限承载力的50%;3.5.8.7结构强度和锚固强度应符合国家相关标准的规定。3.6 电气设计3.6.1太阳能热水系统的电气设计应满足太阳能热水系统用电负荷、运行控制和运行安全要求。3.6.2太阳能热水系统中所使用的电器设备应有剩余电流保护、接地和断电等安全措施。辅助电加热器的电源回路应单独加装漏电保护装置。3.6.3太阳能热水系统的电气管线宜与建筑物内的其它电气管线统一布置,电气线路应穿保护管,并宜在墙、楼板等结构体内暗敷设,或在管道井内敷设。3.6.4插入室外贮水箱中的电热管(包括感温元件)和安装在室内的温度控制与漏电保护装置之间的连接电缆,应有固定牢靠的镀锌钢管保护入室。3.6.531
自控设计中必须充分考虑系统的防冻要求。冬季使用的太阳能热水系统不应采用手动排空或排回的方式。3.6.6贮水箱过热温度传感器的温度设定一般在80℃以内,当水箱温度传感器探测到水箱温度超过设定值时,控制器应将集热系统循环泵关闭。3.6.7太阳能热水系统的防雷设计应符合国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057的规定,此外还应满足下列规定:3.6.7.1集热器金属架(座)应做好接地处理;3.6.7.2从楼顶引入室内的太阳能热水系统的电源线和信号线宜穿金属管保护;3.6.7.3用水点附近的所有金属物体均应与局部等电位联结(LEB)端子板可靠联结。3.6.8直流式太阳能热水系统的温控器应有水满自锁功能。3.6.9对于顶水法取水的系统,宜安装水温显示仪;对于落水法取水的系统,宜安装水温水位显示仪。显示仪显示温度和水位要直观、准确。31
4太阳能热水系统与建筑一体化安装与质量检查4.1一般规定4.1.1太阳能热水系统工程施工单位应编制施工组织设计或施工方案,其中应包括与主体结构施工、设备安装、装饰装修的协调配合方案及安全措施等内容,经批准后方可实施。同时施工单位应具有健全的质量管理体系和工程质量检测制度,实现施工全过程的质量控制。4.1.2太阳能热水系统工程应按照经批准的工程设计文件和施工技术标准进行施工。修改设计应有设计单位出具的设计变更通知单或相应的修改图纸。4.1.3太阳能热水系统安装应按基座、支架、集热器、贮水箱、管路及附件、辅助能源加热设备、电气系统等各项进行质量控制。4.1.4太阳能热水系统的施工单位应当具有相应的资质。4.1.5太阳能热水系统安装应具备下列条件:4.1.5.1设计文件齐备,且已审查通过;4.1.5.2施工组织设计及施工方案已经批准;4.1.5.3施工场地符合施工组织实际要求;4.1.5.4现场水、电、场地、道路等条件能满足正常施工需要;4.1.5.5预留基座、孔洞、预埋件和设施符合设计图纸,并已验收合格;4.1.5.6既有建筑安装太阳能热水系统必须由原设计单位或相应资质的设计单位进行结构复核,并经可靠性和安全性鉴定确认。4.1.6太阳能热水系统安装不应损坏建筑物的结构;不应破坏屋面防水层和建筑物的附属设施。4.1.7当安装在屋面、阳台、墙面的太阳能集热器与建筑主体结构没有条件采用预埋件连接时,应采用其他可靠的连接措施,并应通过试验确定其承载力。4.1.8安装太阳能热水系统时,应对已完成土建工程的部位采取保护措施。4.1.9分散供热水系统的安装不得影响其他住户的使用功能要求。4.1.10辅助能源设备的安装应满足相应国家标准的要求。4.1.11太阳能热水系统工程所使用的主要材料、成品、半成品、配件、器具和设备必须具有质量合格证明文件(中文),其规格、型号及性能检测应符合国家技术标准或设计要求;在运输、保管和施工过程中,应采取有效措施防止损坏或腐蚀;进场时应做检查验收,并应经监理工程师核查确认。4.2基座主控项目4.2.1新建工程在屋面结构层上施工的基座完工后,其防水和检验应与屋面防水和检验同时进行。既有建筑基座施工完成后应做防水处理,并做渗漏检验,防水层不得有渗漏或积水现象。检验方法:在雨后或持续淋水2h后进行。有可能做蓄水检验的屋面,其蓄水时间不应少于24h。检查数量:全数检查。检验方法:观察,检查施工记录。4.2.2采用预制的集热器支架基座应摆放平稳、整齐,并应与建筑连接牢固,且不得破坏屋面防水层。检验方法:观察检查,在雨后或持续淋水2h后进行。有可能作蓄水检验的屋面,其蓄水时间不应少于24h。31
一般项目4.2.3新建工程太阳能热水系统基座应与建筑结构同时施工,既有建筑太阳能热水系统基座应按设计施工,与主体结构连接牢固,混凝土基座表面要求应平整,标高应在同一水平高度上,高度允许偏差±10mm,分角中心距偏差±5mm。4.2.4钢基座及混凝土基座顶面的预埋件,在太阳能热水系统安装前应涂防腐涂料,并妥善保护。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查。4.2.5伸出屋顶或外墙的混凝土基座应有防结露的保温措施,并应符合设计要求,保温层厚度允许偏差±2mm。检查数量:全数检查。检查方法:用尺量和观察检查。4.3支架安装主控项目4.3.1太阳能热水系统的支架及其材料应符合设计要求。钢结构支架的焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满、根部收缩等缺陷。检查数量:每批同类构件抽查20%,且不应少于3件;被抽查构件中,每一类型焊缝按条数抽查5%,且不应少于1条;每条检查1处,总抽查数不应少于10处。检验方法:检查产品合格证、出厂检验报告,观察检查或使用放大镜、焊缝量规和钢尺检查,当存在疑义时,采用渗透或磁粉探伤检查。4.3.2支架应按设计要求安装在主体结构上,位置准确,与主体结构固定牢靠。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查及尺量。4.3.3钢结构材料运到现场后应进行防腐处理,并在支架焊接完毕后,焊缝还应做防腐处理。涂层应附着牢固,无脱皮、裂纹、起泡、返锈和漏刷等缺陷。检查数量:按进货数量或支架数量抽查20%,且不得少于5件。检验方法:观察检查。一般项目4.3.4根据现场条件,支架应有抗风措施。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查。4.3.5支承太阳能热水系统的钢结构支架应与建筑物接地系统可靠连接。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查,检查工频接地电阻值及设计要求的其它测试参数符合设计规定,雨后不应立即测量接地电阻。4.3.6热水系统的基座建在楼顶防水层上时,支架宜采用角钢等材料连接在一起并与建筑物主体结构连接牢靠。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查。31
4.4集热器安装主控项目4.4.1在安装太阳能集热器玻璃前,应对集热排管和上、下集管做水压试验,试验压力为工作压力的1.5倍。检验方法:试验压力下l0min内压力不降,不渗不漏。4.4.2集热器安装倾角和定位应符合设计要求,安装角度允许误差为±3°。集热器应与建筑主体结构或集热器支架牢靠固定,防止滑脱。检查数量:全数检查。检验方法:观察和分度仪检查。4.4.3集热器之间连接完毕,应进行检漏试验。检验方法:钢管或复合管道系统在试验压力下10min内压力降不大于0.02MPa,然后降至工作压力检查,压力应不降,且不渗不漏;塑料管道系统在试验压力下稳压1h,压力降不得超过0.05MPa,然后在工作压力1.15倍状态下稳压2h,压力降不得超过0.03MPa,连接处不得渗漏。4.4.4集热器之间连接管的保温应在检漏试验合格后进行。保温材料、厚度、保护壳等应符合设计规定。检查数量:管道按轴线长度抽查20%。检验方法:对照图纸,检查材料的合格证或现场抽样的性能检测报告,并符合表4.6.3的规定。表4.4.4管道及设备保温的允许偏差和检验方法项次项目允许偏差(mm)检验方法1厚度+0.1δ-0.05δ用钢针刺入2表面平整度卷材5用2m靠尺和楔形塞尺检查涂抹10注:δ为保温层厚度,mm。一般项目4.4.5集热器与集热器之间的连接应符合设计规定。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查。4.4.6集热器之间的连接件,应便于拆卸和更换。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查。4.5贮水箱安装主控项目4.5.1贮水箱基座应根据设计要求预留固定用预埋件。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查。4.5.2贮水箱应与底座固定牢靠。检查数量:全数检查。31
检验方法:观察和用小锤敲击检查。4.5.3用于制作贮水箱的材质、规格应符合设计要求。检查数量:全数检查。检验方法:检查材料的合格证,钢尺检查。4.5.4贮水箱保温前应进行检漏试验,敞口水箱应进行满水试验,密闭水箱(罐)应进行水压试验,试验必须符合设计与本规程的规定。检查数量:全数检查。检验方法:满水试验静置24h,观察不渗不漏;水压试验的压力为工作压力的1.5倍且不低于0.4MPa,在试验压力下10min压力不降,不渗不漏。检验方法:观察检查4.5.5钢板焊接的贮水箱,水箱内外壁均应按设计要求做防腐处理。内壁防腐材料应卫生、无毒,且应能承受所贮存热水的最高温度。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查,检查产品的质量合格证明文件中文标志及检验报告。4.5.6放置电加热器的贮水箱的内箱应做接地处理。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查和使用有效或专用接地测量装置(接地电阻仪等),并对其接地可靠性进行判定。一般项目4.5.7贮水箱保温应在检漏试验合格后进行。保温材料、厚度、保护壳等应符合设计规定。检验方法:对照图纸,检查材料的合格证或现场抽样的性能检测报告,并符合本规程表4.6.3的规定。4.6管路系统及附件安装4.6.1太阳能热水系统的管路系统及附件的安装应符合现行国家标准《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242的规定。4.6.2水泵应按照厂家规定的方式安装,并符合现行国家标准《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275的规定。主控项目4.6.3用于热水供应的管材,应选用热水型。热水横管应有不小于0.3%的坡度。检查数量:全数检查。检验方法:查验出厂合格证,观察,水平尺、拉线、尺量检查。4.6.4电磁阀应水平安装,阀前应加装细网过滤器,阀后应加装具有调压作用的截止阀。检查数量:全数检查。检验方法:现场观察,查看产品说明书。4.6.5水泵、电磁阀、阀门的安装方向应正确,不得反装,并应便于更换。检查数量:全数检查。检验方法:观察检查。4.6.6安装在室外的水泵,应采取防雨和防冻保护措施。31
检查数量:全数检查。检验方法:观察检查。4.7电气系统安装4.7.1电气线路施工应符合现行国家标准《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168的规定。4.7.2所有电气设备和与电气设备相联结的金属部件应做接地处理。电气接地装置的施工应符合现行国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169的规定。4.7.3其他电气设施的安装应符合现行国家标准《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303的规定。4.7.4避雷带、避雷针等防雷装置的接地应符合现行国家标准《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169的有关规定。主控项目4.7.5传感器的接线应牢固可靠,接触良好。接线和与套管之间的传感器屏蔽线应做二次防护处理,两端应做防水处理。检查数量:全数检查。检验方法:对照产品说明、联动试验及现场观察。31
5太阳能热水系统的调试与验收5.0.1系统安装完毕投入使用前,必须进行系统调试。系统调试可在竣工验收阶段进行。5.0.2系统调试应包括设备单机或部件调试和系统联动调试。5.0.3系统设备单机或部件调试应包括水泵、阀门、电磁阀、电气及自动控制设备、监控显示设备、辅助能源加热设备等调试。调试应包括下列内容:5.0.3.1检查水泵安装方向。在设计负荷下连续运转2h,水泵应正常工作,无渗漏,无异常振动和声响,电机电流和功率不超过额定值,温度在正常范围内;5.0.3.2检查电磁阀安装方向。手动通断电实验时,电磁阀应开启正常,动作灵活,密封严密;5.0.3.3温度、温差、水位、光照控制、时钟控制等仪表应显示正常,动作准确;5.0.3.4电气控制系统应达到设计要求的功能,控制动作准确可靠;5.0.3.5漏电保护装置动作应准确可靠;5.0.3.6防冻系统装置、超压保护装置、过热保护装置等应工作正常;5.0.3.7各种阀门应开启灵活,密封严密;5.0.3.8辅助热源加热设备应达到设计要求,工作正常。5.0.4设备单机或部件调试完成后,应进行系统联动调试。系统联动调试应包括下列内容:5.0.4.1调整水泵控制阀门;5.0.4.2调整电磁阀控制阀门,电磁阀的阀前阀后压力应处在设计要求的压力范围内;5.0.4.3温度、温差、水位、光照、时钟等控制仪的控制区间或控制点应符合设计要求;5.0.4.4调整各个分支回路的调节阀门,各回路流量应平衡;5.0.4.5调整辅助热源加热系统,应与太阳能加热系统相匹配。5.0.5系统联动调试完成后,系统应连续运行72h,设备及主要部件的联动必须协调,动作正确,无异常现象。5.0.6太阳能热水系统工程的检验和检测应包括下列内容:5.0.6.1承压管道系统和设备及阀门水压试验;5.0.6.2给水管道通水试验及冲洗、消毒检测;5.0.6.3屋面防水检漏试验;5.0.6.4太阳能热水系统设备单机或部件调试和系统联动调试。5.0.7太阳能热水供应系统工程的分部、分项工程可按表5.0.7划分。表5.0.7太阳能热水供应系统工程的分部、分项工程划分表序号分部工程分项工程1太阳能集热系统太阳能集热器安装、其他能源辅助加热/换热设备安装、贮热水箱及配件安装、管道及配件安装、系统水压试验及调试、防腐、绝热2室内热水供应系统管道及配件安装、辅助设备安装、防腐、绝热3控制系统传感器及安全附件安装、计量仪表安装、电缆线路施工安装5.0.7太阳能热水系统验收应根据其施工安装特点进行检验批、分项工程和分部工程(竣工)质量的验收,组织程序应符合《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300的有关规定。太阳能热水系统质量验收合格标准如下:5.0.7.1各检验批应按主控项目和一般项目验收;5.0.7.2主控项目应全部合格;5.0.7.3一般项目应合格,当采用计数检验时,应有90%以上的检查点合格,且其余检查点不得有严重缺陷;31
5.0.7.4各检验批应具有完整的施工操作依据和质量验收记录。5.0.8检验批、分项工程、分部工程(竣工)质量的验收,均应在施工单位自检合格的基础上进行。并应按检验批、分项、分部工程的程序进行验收,同时做好记录。5.0.8.1检验批、分项工程的质量验收应全部合格。检验批质量验收见附录D。分项工程质量验收见附录E。5.0.8.2分部(竣工)工程的验收,必须在分项工程验收合格的基础上,对涉及安全、卫生和使用功能的重要部位进行抽样检验和检测。太阳能热水系统(分部)工程质量验收见附录F。5.0.9分项工程验收应根据工程施工特点分期进行。5.0.10对于影响工程安全和系统性能的工序,必须在该工序验收合格后才能进入下一道工序的施工。这些工序包括以下部分:5.0.10.1在隐蔽工程隐蔽前,进行工程质量验收;5.0.10.2在屋面太阳能热水系统工程施工前,进行屋面防水工程的验收;5.0.10.3在贮水箱就位前,进行贮水箱承重和固定基座的验收;5.0.10.4在贮水箱进行保温前,进行贮水箱检漏的验收;5.0.10.5在太阳能集热器支架就位前,进行支架承重和固定基座的验收;5.0.10.6在建筑管道井封口前,进行预留管道的验收;5.0.10.7太阳能热水系统电气预留线路的验收;5.0.10.8在系统管路保温前,进行管道水压试验;5.0.11太阳能热水系统在验收合格后方可投入使用,太阳能热水系统的验收应在分项工程验收或检验合格后进行,并应符合国家标准规范的规定。5.0.12太阳能热水系统工程质量验收文件和记录中应包括下列内容:5.0.12.1开工报告;5.0.12.2图纸会审记录、设计变更及洽商记录;5.0.12.3施工组织设计或施工方案;5.0.12.4主要材料、成品、半成品、配件、器具和设备出厂合格证及见证取样报告;5.0.12.5隐蔽工程验收及中间试验记录;5.0.12.6设备试运转记录;5.0.12.7安全、卫生和使用功能检验、检测和调试记录;5.0.12.8检验批、分项、分部工程质量验收记录;5.0.12.9竣工图;5.0.12.10工程使用维护说明书。31
附录A(资料性附录)辽宁省主要城市太阳能热水系统计算参数表城市纬度水平面年平均日太阳辐照量(kJ/m2)倾角等于当地纬度的倾斜面年平均日太阳辐照量(kJ/m2)春分或秋分10时或14时的太阳高度角(º)冬至日10时或14时的太阳高度角(º)(北纬)沈阳41°48′136441645540.2419.07大连38°54′149041726042.3721.57鞍山41°05′138601661440.7519.67抚顺41°54′136441645440.1418.96本溪41°19′136441645640.5819.47丹东40°03′129601536941.5220.57锦州41°08′141121687640.7119.63营口40°40′139681664541.0620.03阜新42°02′137521646240.0318.84辽阳41°13′136441645640.6519.55铁岭42°20′136081645339.8118.58朝阳41°33′143281731740.4019.26盘锦41°07′140621684040.7319.64葫芦岛40°45′138301669341.0019.96数据来源:1 沈阳、大连、鞍山、抚顺、本溪、丹东、锦州、营口、阜新、辽阳、铁岭、朝阳十二个城市的年平均日太阳辐照量是根据辽宁省地方标准《太阳能光伏与建筑一体化技术规程》DB21T1792-2010提供的数据,经计算得到。盘锦和葫芦岛两个城市的年平均日太阳辐照量是通过建立多元线性回归模型,经数据拟合得到,表中以斜体标出。2 辽宁省内各城市的纬度数据是从中国气象科学数据共享服务网(http://cdc.cma.gov.cn/home.do)获得。31
附录B(资料性附录)几种不同纬度的太阳能集热器补偿面积比Rs90%≤RS<95%RS<90%RS≥95%数据来源:《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》(北京:化学工业出版社,2006)纬度39°29’908070605040302010水平面东52%58%63%69%75%79%83%87%89%90%-8055%61%67%73%78%83%86%89%90%90%-7058%65%71%77%82%86%89%91%91%90%-6061%68%75%81%86%89%92%93%92%90%-5063%71%78%84%89%92%94%94%93%90%-4065%73%81%87%92%95%96%96%94%90%-3067%76%83%89%94%97%98%97%94%90%-2068%77%85%91%96%98%99%98%95%90%-1069%78%86%92%97%99%100%98%95%90%南69%78%86%92%97%99%100%99%95%90%1069%78%86%92%97%99%100%98%95%90%2068%77%85%91%96%98%99%98%95%90%3067%76%83%89%94%97%98%97%94%90%4065%73%81%87%92%95%96%96%94%90%5063%71%78%84%89%92%94%94%93%90%6061%68%75%81%86%89%92%93%92%90%7058%65%71%77%82%86%89%91%91%90%8055%61%67%73%78%83%86%89%90%90%西52%58%63%69%75%79%83%87%89%90%31
纬度38°34’908070605040302010水平面东53%59%65%71%76%81%85%89%91%92%-8056%62%68%74%80%84%88%91%92%92%-7058%65%72%78%83%87%90%92%93%92%-6061%68%75%81%86%90%93%94%94%92%-5063%71%78%84%89%93%95%95%94%92%-4065%73%80%86%91%95%97%97%95%92%-3066%75%82%88%93%97%98%98%96%92%-2067%76%84%90%95%98%99%98%96%92%-1068%77%85%91%96%99%100%99%96%92%南68%77%85%91%96%99%100%99%96%92%1068%77%85%91%96%99%100%99%96%92%2067%76%84%90%95%98%99%98%96%92%3066%75%82%88%93%97%98%98%96%92%4065%73%80%86%91%95%97%97%95%92%5063%71%78%84%89%93%95%95%94%92%6061%68%75%81%86%90%93%94%94%92%7058%65%72%78%83%87%90%92%93%92%8056%62%68%74%80%84%88%91%92%92%西53%59%65%71%76%81%85%89%91%92%31
纬度41°33’908070605040302010水平面东54%59%65%70%75%80%83%86%88%89%-8057%63%69%74%79%83%86%88%89%89%-7060%67%73%78%83%86%89%90%90%89%-6063%70%76%82%86%90%92%92%91%89%-5066%73%80%85%90%92%94%94%92%89%-4068%76%83%88%92%95%96%95%93%89%-3070%78%85%91%95%97%98%97%94%89%-2072%80%87%92%96%99%99%97%94%89%-1073%81%88%94%98%100%100%98%94%89%南73%81%88%94%98%100%100%98%94%89%1073%81%88%94%98%100%100%98%94%89%2072%80%87%92%96%99%99%97%94%89%3070%78%85%91%95%97%98%97%94%89%4068%76%83%88%92%95%96%95%93%89%5066%73%80%85%90%92%94%94%92%89%6063%70%76%82%86%90%92%92%91%89%7060%67%73%78%83%86%89%90%90%89%8057%63%69%74%79%83%86%88%89%89%西54%59%65%70%75%80%83%86%88%89%31
纬度43°24’908070605040302010水平面东52%57%62%67%72%76%80%83%84%85%-8056%61%67%72%76%80%83%85%86%85%-7059%66%71%77%81%84%86%87%87%85%-6063%70%76%81%85%88%89%89%88%85%-5066%73%80%85%89%91%92%91%89%85%-4069%77%83%88%92%94%95%93%90%85%-3072%80%86%91%95%97%97%95%91%85%-2074%82%89%94%97%98%98%96%91%85%-1075%83%90%95%98%100%99%96%92%85%南75%84%90%96%99%100%99%96%92%85%1075%83%90%95%98%100%99%96%92%85%2074%82%89%94%97%98%98%96%91%85%3072%80%86%91%95%97%97%95%91%85%4069%77%83%88%92%94%95%93%90%85%5066%73%80%85%89%91%92%91%89%85%6063%70%76%81%85%88%89%89%88%85%7059%66%71%77%81%84%86%87%87%85%8056%61%67%72%76%80%83%85%86%85%西52%57%62%67%72%76%80%83%84%85%31
附录C(资料性附录)太阳能集热器的面积选择计算示例1、计算条件(1)直接系统的热水箱内水的设计温度tend=55℃;间接系统进、出集热器的水温为60/70℃;(2)水的初始温度ti=5℃;(3)太阳能保证率f=50%;(4)倾角等于当地纬度的集热器倾斜表面上的年平均日太阳辐照量,JT=16000kJ/m2;(5)直接系统的集热器的年平均集热效率ηcd:强迫循环取40%,自然循环取30%;间接系统的集热器的年平均集热效率取35%;(6)贮热水箱和管路的热损失率ηL=25%;(7)集热器总热损系数FRUL=2W/(m2·K);(8)容积式换热器的传热系数Uhk=330W/(m2·K);2、使用及修正说明(1)表中直接系统的集热器总面积适用于各类民用建筑,间接系统的集热器总面积和容积式换热器的传热面积仅适用于全日供热水的住宅和别墅;(2)在以下情况下可对查到的数据进行修正:(A代表集热器面积m2,角标sh代表实际数值,角标b代表表中数值):a.当太阳能保证率f不同时,按如下修正:b.省内各地区的JT取值不同,可按如下修正:,其中修正系数k的取值见下表:地区沈阳大连鞍山抚顺本溪丹东锦州营口阜新辽阳铁岭朝阳盘锦葫芦岛k1.121.031.061.071.131.071.011.041.081.061.090.981.061.06c.当集热器的年平均集热效率ηcd不同时,按如下修正:d.集热器的安装角度按公式(3.2.2.9-3)进行修正。(2)集热器面积允许根据日均用水量Qw的不同进行线性插值查表。太阳能集热器的面积选择计算表(单位:m2)日均用水量(L)自然循环系统强制循环系统直接系统间接系统直接系统间接系统1003.24.6(0.1)2.43.2(0.1)2006.49.2(0.1)4.86.4(0.1)40012.818.4(0.2)9.612.7(0.2)60019.227.6(0.3)14.419.1(0.3)80025.636.8(0.4)19.225.5(0.4)100032.046.0(0.4)24.031.9(0.4)200064.091.9(0.9)48.063.7(0.9)31
续表日均用水量(L)自然循环系统强制循环系统直接系统间接系统直接系统间接系统300096.0138.0(1.3)72.095.6(1.3)4000128.0183.9(1.8)96.0127.4(1.8)6000191.9275.8(2.7)143.9191.1(2.7)7000223.9321.8(3.1)167.9223.0(3.1)8000255.9367.7(3.6)191.9254.8(3.6)9000287.9413.7(4.0)215.9286.7(4.0)10000319.8459.7(4.4)239.9318.5(4.4)15000479.8718.9(5.8)359.8494.3(5.8)20000639.7986.3(7.2)479.8674.8(7.2)25000799.61260.8(8.4)599.7859.2(8.4)30000959.51539.9(9.6)719.61046.1(9.6)350001119.41823.2(10.8)839.61235.5(10.8)400001279.42116.6(11.9)959.51430.5(11.9)500001599.22690.4(14.2)1199.41813.2(14.2)600001919.03262.9(16.6)1439.32195.2(16.6)700002238.93849.1(18.9)1679.22585.0(18.9)800002558.74450.0(21.0)1919.02982.9(21.0)900002878.65067.0(23.0)2158.93389.9(23.0)1000003198.45701.4(24.8)2398.83806.7(24.8)2000006396.811759.0(46.3)4797.67813.8(46.3)3000009595.218254.7(64.4)7196.412067.4(64.4)注:括号内的数值为对应的容积式水换热器的传热面积,m2。31
附录D(资料性附录)检验批质量验收检验批质量验收表由施工单位项目专业质量检查员填写,监理工程师(建设单位项目专业技术负责人)组织施工单位项目质量(技术)负责人等进行验收,并按附表D填写验收结论。附表D检验批质量验收表工程名称专业工长/证号分部工程名称施工班、组长分项工程施工单位验收部位施工依据标准名称材料/数量/编号设备/台数/存放处连接形式主控项目《规范》章、节、条、款号质量规定施工单位检查评定结果监理(建设)单位验收一般项目施工单位检查评定结果项目专业质量检查员:项目专业质量(技术)负责人:年月日监理(建设)单位验收结论监理工程师:(建设单位项目专业技术负责人)年月日31
附录E(资料性附录)分项工程质量验收子分项工程质量验收由监理工程师(建设单位项目专业技术负责人)组织施工单位项目专业质量(技术)负责人等进行修改,并按附表E填写。附表E分项工程质量验收表工程名称项目技术负责人/证号/分部工程名称项目质检员/证号/分项工程名称专业工长/证号/分项工程施工单位检验批数量序号检验批部位施工单位检查评定结果监理(建设)单位验收结论123456789101112131415检查结论项目专业质量(技术)负责人:年月日验收结论监理工程师:(建设单位项目专业技术负责人)年月日31
附录F(资料性附录)太阳能热水系统(分部)工程质量验收附表F由施工单位填写,验收结论由监理(建设)单位填写。综合验收结论由参加验收各方共同商定,建设单位填写,填写内容应对工程质量是否符合设计和规范要求及总体质量做出评价。附表F太阳能热水系统(分部)工程质量验收表工程名称层数/建筑面积/施工名称开/竣工日期/项目经理/证号/专业技术负责人/证号/项目专业技术负责人/证号/序号项目验收内容验收结论1分项工程质量验收共项,经查项;符合规范及设计要求项2质量管理资料核查共项,经审查符合要求项;经核定符合规范要求项3安全、卫生和主要使用功能核查抽查结果共抽查项,符合要求项;经返工处理符合要求项4观感质量验收共抽查项,符合要求项;不符合要求项5综合验收结论参加验收单位施工单位设计单位监理单位建设单位(公章)单位(项目)负责人:年月日(公章)单位(项目)负责人:年月日(公章)总监理工程师:年月日(公章)单位(项目)负责人:年月日31
本规程用词说明1为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格,非这样做不可的:正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。31
辽宁省地方标准辽宁省民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程*********条文说明
目次1总则353太阳能热水系统与建筑一体化设计363.1一般规定363.2太阳能热水系统的设计363.3 规划设计433.4 建筑设计433.5 结构设计453.6 电气设计464太阳能热水系统与建筑一体化的施工474.1一般规定474.2基座474.3支架安装474.4集热器安装474.5贮水箱安装484.6管路系统及附件安装484.7电气系统安装485太阳能热水系统的验收49
1总则1.0.1我省经济的发展带动了能源需求的持续增长,为减轻以煤炭为主的能源结构给辽宁省整体环境造成的巨大污染,应大力开发利用太阳能等可再生能源。辽宁省各地区的年太阳能辐照量在4200-5400MJ/m2之间,较适宜安装太阳能热水系统。虽然近年来太阳能热水系统在省内有了一些应用,并取得了较好的节能效益,但太阳能热水系统在建筑上安装却十分混乱,排列无序,管道无位置,承载防风、防冻、避雷等安全措施不健全,给城市景观及建筑的安全性带来不利影响。为使太阳能热水系统与建筑不仅是外观与形式上,更重要的是技术质量方面能够很好地结合起来,并促进太阳能热水系统在建筑领域的应用,特制定本技术规程。另外,《辽宁省民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程》DB21/T1488-2007自实施以来,对太阳能热水系统在我省健康快速的发展和应用起到了很好的规范和指导作用。然而,通过对辽宁省内一些太阳能热水系统与建筑一体化工程的实际调查发现,太阳能热水系统工程目前还存在一些问题,比如:由于辽宁省地处寒冷和严寒地区,冬季室外气温很低,太阳能热水系统由于多种原因造成的管道冻裂的现象时有发生,而在原规程中对于系统防冻措施方面的内容涉及的较少,对防冻方面的要求力度不够。因此,在实际的太阳能热水系统的设计和应用中,存在有一定的盲目性和随意性。另外,规程中的部分内容也需要根据实际工程技术的进展情况进行适当更新。1.0.2本条规定了本规程的适用范围。本规程是从技术的角度解决太阳能热水系统在规划、设计、施工及验收各阶段中如何做到与建筑结合的问题。这些技术内容除适用于新建、改建和扩建的民用建筑外,同样也适用于在既有建筑中改造或增设的太阳能热水系统。1.0.3为使太阳能热水系统与建筑在外观、结构、管道布置及系统运行等方面都能很好地结合起来,必须要有建筑师的积极参与,从建筑设计之初就为太阳能热水系统的应用提供方便。因此必须将太阳能热水系统纳入民用建筑的规划与设计中,统一规划、同步设计、同步施工验收,与建筑工程同时投入使用。1.0.4太阳能热水系统在民用建筑上应用是一项复杂的综合技术,其设计、安装与验收涉及到建筑、结构、电气与给排水等专业。如在进行系统设计中,给排水专业应向建筑专业提出具体的系统设计方案和技术要求,并向电气专业提出完整明确的系统控制方案;建筑专业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;结构专业对设置在建筑中的集热器及连接件的荷载进行计算校核等。只有各专业间良好的协调配合才能达到太阳能热水系统与建筑的完美结合。1.0.5太阳能热水系统专业性强,且应与建筑紧密结合,故其设计、施工必须由具有相应资质的单位来承担,尤其是在既有建筑上改造或增设太阳能热水系统前,首先房屋必须经结构复核或法定的房屋检测单位检测确定可以实施后,再由有资质的单位进行太阳能热水系统设计和施工。在既有建筑上增设太阳能热水系统,可结合建筑的平屋面改坡屋面同时进行。1.0.6太阳能热水系统由集热器、贮水箱、连接管线、控制系统以及使用的辅助能源组成。在材料、技术要求以及设计、安装、验收方面,均有产品的国家标准,因此,太阳能热水系统产品应符合这些标准要求。太阳能热水系统在民用建筑上应用是综合技术,其设计、安装、验收涉及到太阳能和建筑两个行业,与之密切相关的还有下列国家及行业标准:《住宅设计规范》、《屋面工程质量验收规范》、《建筑给水排水设计规范》、《建筑物防雷设计规范》、《建筑结构荷载规范》、《混凝土结构设计规范》、《住宅建设标准》、《公共建筑节能设计标准》、《民用建筑电气设计规范》等,其相关的规定,尤其是强制性条文,也应遵守。49
3太阳能热水系统与建筑一体化设计3.1一般规定3.1.1太阳能热水系统的功能是为用户提供满足其使用要求的热水,应由给水排水专业为主进行设计,相关专业配合设计,并符合《建筑给水排水设计规范》GB50015的要求。3.1.2本条从太阳能热水系统与建筑相结合的基本要求出发,强调要针对辽宁省的气候特点,尤其是太阳辐射资源的全年变化以及辽南辽北的全年气温变化的特点,充分考虑建筑物的使用功能(公共建筑或居住建筑使用功能不同,所需热水量是不一样的)、地理位置(建筑物附近有无山坡遮挡等)和当地的安装条件(建筑物的哪些位置不便于安装施工)等综合因素,进行太阳能热水系统的设计。3.1.4本条强调太阳能热水系统的集热器、支架、循环管道等部件无论安装在建筑物的哪个部位,都应与建筑功能和建筑造型一并设计。3.1.5主体结构在伸缩缝、沉降缝、抗震缝的变形缝两侧会发生相对位移,太阳能集热器跨越变形缝时容易破坏,所以太阳能集热器不应跨越主体结构的变形缝,否则应采用与主体建筑的变形缝相适应的构造措施。3.1.6本条强调了太阳能热水系统设计应满足的各项要求。3.1.7此条的规定是确保建筑结构安全。既有建筑情况复杂,结构类型多样,使用年限和建筑本身承载能力以及维护情况各不相同,改造和增设太阳能热水系统前,一定要经过结构复核,确定是否可改造或增设太阳能热水系统。结构复核可以由原建筑设计单位(或根据原施工图、竣工图、计算书等由其他有资质的建筑设计单位)进行并且经法定的检测机构检测,确认能实施后,才可进行。否则,不能改建或增设。改造和增设太阳能热水系统的前提是不影响建筑物的质量和安全,安装符合技术规范和产品标准的太阳能热水系统。3.1.9本条规定太阳能热水系统的管线布置应满足的要求,其中当管线经过其它楼层的用户时,必须以管道井的方式通过,以免管线渗漏影响其他用户使用,也便于管线的维护与管理。3.1.10本条规定了太阳能热水系统在安全性能和可靠性能方面的技术要求。安全性能是太阳能热水系统各项技术性能中最重要的一项,其中特别强调了内置加热系统必须带有保证使用安全的装置。可靠性能强调了太阳能热水系统应有抗击各种自然条件的能力,根据太阳能系统所处的不同地区,其中包括应有可靠的防冻、防结露、防过热、防雷、抗雹、抗风、抗震等技术措施。3.1.11本条强调了太阳能热水系统应满足国家现行的相关标准和设计要求,并提出产品的耐久性要求。太阳能产品的现行国家标准包括:GB/T6424《平板型太阳集热器技术条件》GB/T17049《全玻璃真空太阳集热管》GB/T17581《真空管太阳集热器》GB/T18713《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T19141《家用太阳热水系统技术条件》耐久性能强调了系统中主要部件的正常使用寿命应不少于10年。在正常使用寿命期间,允许有主要部件的局部更换以及易损件的更换。3.2太阳能热水系统的设计3.2.1太阳能热水系统的分类与选择3.2.1.1按集热器与贮热水箱设置的集中程度分为以下三种类型:49
1)集中供热水系统:指采用集中的太阳能集热器和集中的贮水箱供给建筑物所需热水的系统。2)集中—分散供热水系统:指采用集中的太阳能集热器和分散的贮水箱供给建筑物所需热水的系统。3)分散供热水系统:指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,也就是通常所说的家用太阳能热水器。3.2.1.2根据国家标准《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713中的规定,太阳能热水系统若按系统运行方式分类,可分为以下三类:1)自然循环系统:是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。在自然循环系统中,为了保证必要的热虹吸压头,贮水箱的下循环管应高于集热器的上循环管。这种系统结构简单,不需要附加动力。2)强制循环系统:是利用机械设备等外部动力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。强制循环系统通常采用温差控制、光电控制及定时器控制等方式。3)直流式系统:是传热工质一次流过集热器加热后,进入贮水箱或用热水处的非循环太阳能热水系统。直流式系统一般可采用非电控温控阀控制方式及温控器控制方式。直流式系统通常也可称为定温放水系统。3.2.1.3按生活热水与集热器内传热工质关系分为以下两种类型:1)直接系统:是指在太阳能集热器中直接加热水给用户的太阳能热水系统。直接系统又称单回路系统,或单循环系统。2)间接系统:是指在太阳能集热器中,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。间接系统又称为双回路系统,或双循环系统。3.2.1.4按辅助能源设备安装位置分为以下两种类型:1)内置加热系统:是指辅助能源加热设备安装在太阳能热水系统的贮水箱内。2)外置加热系统:是指辅助能源加热设备不是安装在太阳能热水系统的贮水箱内,而是安装在太阳能热水系统的贮水箱附近或安装在供热水管路(包括主管、干管和支管)上。外置加热系统又可分为:贮水箱加热系统、主管加热系统、干管加热系统和支管加热系统等。3.2.1.5按辅助能源启动方式分为以下三种类型:1)全日自动系统:是指始终自动启动辅助能源水加热设备,确保可以全天24小时供应热水。2)定时自动系统:是指定时自动启动辅助能源水加热设备,从而可以定时供应热水。3)手动系统:是指根据用户需要,随时手动启动辅助能源水加热设备。3.2.1.6公共建筑包括多种建筑。表3.2.1.7中的公共建筑只给出了宾馆、游泳馆和公共浴室等几种实例,因为这些公共建筑都是用热水量较大的建筑。太阳能热水系统的形式选择应综合考虑建筑类型、用户要求、系统规模、现场条件、与建筑结合程度、系统的初投资和系统节能效果等因素,若要取得很好的投资—收益比,还并应结合技术经济分析来确定。3.2.2集热器3.2.2.1集热器的主要类型有平板型和真空管型两种。平板型集热器:太阳能热利用系统中,接收太阳辐射并向传热工质传递热量的非聚光型部件。其中吸热体结构基本为平板形状。真空管型集热器:由若干在透明管(一般为玻璃管)和吸热体之间有真空空间的部件组成的太阳能集热器。其中真空管型太阳能集热器又分为全玻璃真空管型集热器、金属—玻璃真空管型集热器。全玻璃真空管型集热器是采用透明管并在管壁与吸热体之间有真空空间的太阳能集热器,水流经玻璃管直接被加热。金属—玻璃真空管型集热器是采用玻璃管外套,将热管直接插入管内或应用U型金属管吸热板插入管内的集热管。49
集热器选择时可参考表3.2.2.1。表3.2.2.1集热器类型选用表选用要素集热器类型平板型真空管型全玻璃真空管型金属—玻璃真空管型运行期内最低环境温度高于0℃可用可用可用低于0℃不可用1可用2可用集热效率3低中高运行方式承压、非承压非承压承压与建筑外观结合程度好一般较好易损程度低高中价格低中高结垢对集热效率的影响大不大大注:1、采用防冻措施后可用;2、如不采用防冻措施,应注意最低环境温度值及阴天持续时间;3、本项指全年的集热效率。省内地区只在夏季使用的系统,平板型集热效率略高于全玻璃真空管型。3.2.2.3根据国家标准《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713的要求,本条规定了集热器的最佳安装倾角,其数值等于当地纬度±10°。这条要求对于一般情况下的平板型集热器和真空管集热器都是适用的。3.2.2.4本条较为具体地规定了太阳能集热器设置在平屋面上的技术要求,参见《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364中4.4.7的相关要求。本条规定集热器之间的连接应使每个集热器的传热介质流入路经与回流路径的长度相同,这实质上是规定集热器应按“同程原则”并联,其目的是使各集热器内的流量分配均匀。3.2.2.5参见国家标准《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364中4.4.7的相关要求。本条强调了作为屋面板的集热器应安装在建筑承重结构上,这实际上已经构成建筑集热坡屋面。3.2.2.6参见国家标准《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364中4.4.9相关要求。阳台处也是集热器经常放置的地方,本条规定了集热器放置在阳台上时应符合的技术要求。3.2.2.7参见国家标准《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364中4.4.10的相关要求。本条规定了集热器放置在墙面上时应符合的技术要求。3.2.2.8参见国家标准《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364中4.4.7条的第6款。3.2.2.9参见国家标准《可再生能源建筑应用工程评价标准》GB/T50801中4.4.1的规定,以及《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364中4.4.2的相关要求。其中JT按《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364的规定应取当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量,考虑到在集热器的实际安装中,因各种条件限制集热器倾角经常会在一定范围内变化,为方便计算,这里规定JT取倾角等于当地纬度的倾斜表面上的年平均日太阳辐射量,并在附录A中给出省内各地区的具体数值。当集热器实际倾角或朝向发生变化时,可按本规程3.2.2.9中第3款的要求进行修正。附录B中的表格来自《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》(北京:化学工业出版社,2006),从中节选出与我省各地区的纬度相近的部分,以便于选择计算。3.2.2.10对于设计人员来说,需要了解的是所安装的集热器的实际占地面积,而3.2.2条第9款中计算得到的面积是集热器的总面积,故需要根据集热器安装角度及间距、以及所选用的集热器型式,才能反算出集热器的占地面积。3.2.2.11在某些情况下,当建筑围护结构表面不够安装由3.3.3条第9款计算得出的集热器总面积时,可以按围护结构表面最大容许面积来确定集热器总面积,但由于此时集热器面积的减小,实质上是降低了太阳能保证率f的值,系统的经济性一般会下降,因此本条规定遇到这种情况,宜对系统的经济性进行校核。49
3.2.2.12关于集热器的分组相互连接和相关的具体数据都是参考现行国家标准《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713。对于自然循环的太阳能热水系统,一般只能采用并联方式,且每个集热器组集热器数目不宜超过16个或总面积不宜超过32m2;对于非自然循环系统,集热器可采用串并联或并联方式连接,但一般情况下,推荐采用并联的方式连接,采用串联连接时,串联的集热器个数也不宜超过三个。各集热器组之间的连接推荐采用同程连接,当不得不采用异程连接时,在每个集热器组的支路上应该增加平衡阀来调节流量平衡。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应该相同,自然循环系统全部集热器的数量不宜超过24个或总面积不宜超过48m2。3.2.3热水供应系统3.2.3.1本条结合《建筑给水排水设计规范》GB50015详细给出了太阳能热水系统日均用水量Qw的计算公式。其中qrd指的是在贮热水箱内水的设计温度下的设计日热水用量,50%~60%的比例是参考《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》(北京:化学工业出版社,2006)的规定给出的。3.2.3.2热水的计量应包含水量和水温两个因素,目前国产热量表价格较高,且计量精度不可靠,所以国内集中热水供应工程中大都采用普通水表来读取热水水量。热量计量表可同时得到水量、水温及用热量的数据,故推荐有条件时代替热水表使用。3.2.4贮热水箱3.2.4.1本条规定了供热水箱容积的确定原则,并提出了“贮水箱的贮热量”。由于太阳集热系统的热水温度低于95℃,所以表中贮热量的要求只保留了按≤95℃低温水对公共建筑和居住建筑提出的指标。参见《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364中4.4.6的相关要求。系统的贮热水容积应根据居民实际的用水时段、用水量与供热设备的供水量,绘制逐时的用水量供需曲线来确定。目前,我国尚未开展这种基础的统计工作,缺乏各类建筑物日热水用量小时变化曲线。在住宅设计中通过计算系统的设计小时耗热量,来确定加热器的贮热量。3.2.4.2如果要精确计算某类集热系统的贮热水容积与集热面积的配比,必须通过相关模拟软件进行长期热性能分析才能得到,实际工程中,该数值可以依靠生产企业多年累积的经验数据确定。3.2.4.3为了实现稳定的热水供应,太阳能热水系统必须设置贮热容积,将集热系统收集的热量贮存起来。确定集热系统的贮热水容积时,必须注意与集热面积合理配比的问题。贮热水容积过大,水箱内水温难以上升,虽然此时集热系统的效率高,除非作为预热水使用,否则将造成可直接使用的热水量减少;贮热水容积过小,水箱内水温偏高,造成集热系统的效率下降,不能充分利用太阳能,而且在夏季还会出现水箱水超温的情况,造成系统安全隐患。3.2.5辅助热源3.2.5.1太阳能需与其它能源组合,才能实现稳定的热水供应。对于分散供热水供应系统,即通常所说的单户使用的太阳能热水器,目前最常用的辅助热源是电和燃气。采用电的方式为:在贮热水箱中增加电加热器,或直接使用容积式电热水器作为贮热水箱。采用燃气的方式为:在燃气热水器的管路上加以改造,一般与容积式燃气热水器、燃气两用炉或经过特殊加工的燃气快速热水器配合使用。应特别注意的是,不应采用普通的燃气快速热水器。对于集中和集中—分散热水供应系统,可以与太阳能匹配的辅助热源有煤、燃油、燃气、电、生物质能、风能等。主要考虑当地的资源情况、施工的便利条件,综合分析经济效益及居民的承受能力选用。在城市住宅中,供电网的覆盖范围广,采用电辅助热源,特别是低谷电作为辅助热源,其次是燃气。燃油和煤都是不可再生能源,而且产生的污染大,不宜选用。在村镇住宅中,如基础设施差,缺乏电力、燃气管道,可以结合当地的自然条件,优先采用生物质能、风能或太阳能光伏发电等作为辅助热源。3.2.5.3为了满足最不利情况下的加热要求,应完全按照常规能源热水供应的设计方法进行辅助热源加热设备的设计,其供热能力可以按照容积式水加热器的供热量计算。49
3.2.6系统运行控制和安全保障3.2.6.1太阳能热水系统是太阳能集热技术和热水供应技术的有机集成,系统安全是前提,节能是太阳能热水系统的关键,若没有良好的控制系统,系统的安全与节能可能都得不到保障,所以本条对系统的控制方案做出规定,其中在与辅助热源的配合方面应考虑以下要求:(1)太阳能与辅助热源的衔接、转换应平稳地进行;(2)辅助热源的启停控制方式能够保证高效的太阳能得热效率;(3)在阴雨或雪天的情况下,可提供充足的热水供应;几种典型的太阳能热水系统的控制策略举例如下:(1)单水箱系统单水箱系统又可分为间接式系统和直接式系统。其中间接式系统宜设热水循环管道和热水供应循环泵P2,如图3.2.6.1-1所示,具体的形式可根据用户需求决定。直接式系统可在设计中将水箱分为2个区并相互连通,取热水口设在Ⅰ区,自来水补水口设在Ⅱ区,以免用水时冷、热水相互渗透。从集热器中的高温回水进入Ⅰ区,与辅助热源一起,将高温水送至用户;Ⅱ区下部最低温的水进入集热器,从而提高了集热效率,如图3.2.6.1-2所示。图3.2.6.1-1单水箱间接系统控制原理图49
图3.2.6.1-2单水箱直接系统控制原理图以上两种形式的单水箱系统的控制策略为:1)集热循环温差控制当(T1-T2)大于某值(一般为5℃~10℃),并且T1小于设定的最高温度(不大于80℃)时,P1开启,将集热器热量传输至水箱;当(T1-T2)小于某值(一般为2℃~5℃)时,P1关闭。间接系统取上限,直接系统取下限。2)辅助热源的启停控制控制策略与用户要求有关。若为定时热水供应,则根据用户作息时间设定加热器的启动时间和加热温度(50℃~60℃),加热器定时开启,加热至设定温度时停止;若在设定时间时已经达到设定温度,则辅助热源不开启。若全天不定时使用热水,则当T4小于设定温度时,辅助热源开始加热。为避免集热循环运行时加热器开启,造成集热效率下降和能源浪费,可以采取以下两种策略:a)在集热器表面安装光敏感元件,与温度传感器共同控制辅助热源的启停。当太阳辐照度达到设定的要求时,无论水温T4是否达到设定要求,辅助热源都不开启;b)设置集热循环系统与辅助热源的互锁,当循环泵P1运行时,辅助热源不开启。3)热水供应系统环路的定温控制若设计了热水回水管道,则当T3小于设定温度(40℃左右)时,热水供应循环泵P2开启,使T3到达设定温度时停泵。若为定时热水供应,则在设定时间内,T3小于设定温度时泵P2才开启。4)补水控制当水箱内水位降到设计的最低水位时,V1打开进行补水,也可根据用户的作息时间进行定时补水。49
图3.2.6.1-3双水箱系统控制原理图(2)双水箱(分集热水箱和供热水箱)直接式系统1)集热循环温差控制(同上例)2)双水箱的水流控制阀V2在以下情况之一发生时开启,使太阳能集热水箱中的水流入供热水箱中备用。a)T2大于设定温度(50℃左右)时;b)供热水箱内水位低于设定值时。3)辅助热源控制若为定时热水供应,则根据用户作息时间设定加热器的启动时间和加热温度,加热器定时开启,加热至设定温度时停止;若在设定时间时已经达到设定温度,则辅助热源不开启。若全天不定时使用热水,则当T4小于设定温度时,辅助热源开始加热。4)热水供应系统环路的定温控制(同上例)5)补水控制(同上例)3.2.6.3~3.2.6.4辽宁地区地处严寒或寒冷地区,对于冬季仍正常使用的太阳能热水系统,必须要考虑系统的防冻。目前常用的防冻方法有如下几种:(1)排空系统:当发生冻结危险时,系统可通过多个阀门的启闭将太阳能集热系统中的水排空,但要注意不应将水直接排放到屋面上。阀门可采用手动阀,也可选用具有防冻功能的温控系统控制电磁阀打开,或选用非电控温控阀。阀门无电时常开,以便停电时也可泄水。这种防冻系统不耗能,如果各个部件保持完好,防冻也是可靠的,但要求室外管路有向下的倾斜度,安装要求较高;同时,如果有一个部件失灵就可能导致防冻失败,如某个阀门冻结、排气口或真空开关因雪堵塞、管路弯曲都可能导致系统冻坏。严寒地区不宜采用手动排空的方式以防止集热器冻结。(2)排回系统:对于强迫循环系统,可将贮热水箱放在低于集热器的位置(或另设贮水箱),以便贮存防冻控制实施时从集热系统排回的水。当发生防冻危险时,太阳能集热系统停止工作,循环泵关闭,集热系统中的水依靠重力或倒虹吸作用回流至水箱中。如果水箱为开式水箱,则集热器和管路的安装坡度有严格要求,一般要求安装坡度在1%左右,以保证集热系统中的水能完全排回水箱;49
如果采用闭式水箱,当集热系统停止工作时,需要防冻保护的集热系统中的水通过密度差产生的倒虹吸作用回到贮水箱中,将箱中的空气顶入需要防冻保护的集热系统;冻结危险解除,集热系统恢复工作时,通过水泵用水将集热系统中的空气顶回贮水箱中。因此水箱面积必须足够大,贮水箱中的空气容积应该比需要防冻保护的集热系统部分的设备和管道容积大。此外,贮水箱和管路设计时要注意使空气和水流形成活塞流,避免管路中形成气液两相流,使防冻失败。(3)防冻液系统:采用间接式系统,集热循环采用防冻液作为循环工质,防冻液的凝固点应低于系统使用期内最低环境温度。这种防冻方式系统完全不会冻结,但初次投资大、效率低。(4)定温再循环系统:当发生冻结危险时,开启集热系统的循环泵,用贮水箱中的热水冲刷管道和集热器,以防止设备冻裂。这种方式防冻可靠,但需要消耗一定的能量。(5)电热防冻:当集热器本身没有防冻要求时,可以采用电伴热的方式对管路进行防冻保温,即在系统管路缠上电热带,当发生冻结危险时,进行电加热。这种方式在寒冷地区为了防冻所耗的电能往往超过太阳能所得到的收益。当有冻结危险的室外或管井中的管道内采用防冻液,要求防冻液在当地可能发生的极端低温下也不会冻结,则可以有效地避免系统在各种异常气候条件下发生冻损事故。当有冻结危险的管道内仍使用水时,则要求当水温降低至3℃~5℃时采取防冻措施。就目前现有的防冻措施而言,不论采用电伴热还是定温再循环等方式,都是以消耗一定的电能为代价,对太阳能热水系统的运行经济性不利,因此本规程推荐使用将有冻结危险的管道内的水排回的方式,同时考虑到冬季时至少每个夜晚都无法利用太阳能加热,防冻措施要频繁启动,靠人工的手动操作可靠性很差,因此应采用自动防冻措施。3.2.6.5太阳能集热系统的运行控制方式主要有定温控制、温差控制、光电控制、定时器控制四种。定温控制和温差控制是指以温度或温差作为驱动信号控制系统阀门的启闭和泵的启停,是最为常见的控制方式。光电控制一般指设置光敏元件,在有太阳辐射时控制集热系统采集太阳能,在没有太阳辐射时集热系统停止运行并采取相应的防冻措施。定时器控制是通过设定的时间来控制集热系统的运行。根据我国长期使用太阳能热水系统所积累的经验,本款推荐:直流式系统宜采用定温控制方式;强制循环系统宜采用温差控制方式。定温控制即当集热器的出水温度达到设定温度时,控制阀或水泵开启,将热水顶入水箱备用;同时,被顶入集热系统的冷水被继续加热。温差控制即在贮水箱底部和集热系统出水口设置温度控制器,两者的温度信号送到控制器中,当二者温差大于某一数值时(一般为5℃~10℃),控制器控制循环泵开启将集热系统的热量传输到水箱;当二者温度差小于设定值时(一般为2℃~5℃),循环泵停止工作。一般间接系统取上限,直接系统取下限,且应避免水泵的频繁启停。3.2.6.6辅助热源的启停控制方式可分为三种:(1)手动启动:根据用户需要,随时手动启动辅助能源水加热设备。适用于分散供热系统,要求不高时;(2)定时自动启动:设可编程控制器或其它相应的控制环节,按用水需要设定辅助加热系统的启动时间和加热温度,系统按设定时间自动开启,加热至设定温度时断电。如设定时间时热水已达到所设定温度,辅助热源不开启。适用于分散供热系统,或定时制集中热水系统;(3)全日自动启动:设定水箱内出水温度,当低于此温度时开启,达到随时用热水的目的。3.3 规划设计3.3.1~3.3.3按《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364进行规划设计。3.4 建筑设计3.4.1应用太阳能热水系统的建筑,建筑方案设计应与太阳能热水系统方案设计同步进行,建筑方案设计阶段需要确定以下各项条件。(1)业主的使用要求(热水用量及使用方式);(2)太阳能热水系统的选型及各项技术条件;49
(3)集热器的形式、安装面积、安装位置,调整集热器与建筑整体及周围环境的关系;(4)贮热水箱的位置、重量,满足系统技术条件和安装、维修的空间需求;(5)用水空间(厨房、卫生间)及辅助能源加热设备的种类、安放位置;(6)系统管道走线方式、管井位置及构造方案;(7)集热器安装、维护检修的通道;(8)系统各部分的安全检修条件。建筑专业结合上述要求进行建筑平面、立面设计和造型设计。3.4.2随着太阳能热水系统与建筑一体化结合的工程技术与设计艺术的不断发展和逐步完善,太阳能热水系统将作为建筑的一部分构件与建筑有机结合。太阳能热水系统的设计、设置除应考虑系统的安装地点、太阳辐照情况、日照时间、环境温度等条件,还应根据日均用水量、用水方式、用水位置等用水情况确定,充分满足用户的使用要求和系统的施工安装、更换配件、管理维护等要求。安装在建筑上的太阳能集热器正常使用寿命一般不超过15年,而建筑的寿命是50年以上。太阳能集热器及系统其他部件在构造、形式上应利于在建筑围护结构上安装,便于维护、修理、局部更换。为此建筑设计不仅考虑地震、风荷载、雪荷载、冰雹等自然破坏因素,还应为太阳能热水系统的日常维护,尤其是太阳能集热器的安装、维护、日常保养和更换提供必要的安全便利条件。3.4.3太阳能集热器无论安装在何位置,要满足全天有不少于4小时日照时间的要求,当其安装在建筑屋面、阳台或墙面或其他部位,不应有任何障碍物遮挡阳光。为争取更多的采光面积,建筑设计时平面往往凹凸不规则,容易造成建筑自身对阳光的遮挡,除此之外,对于体型为L形、形的平面,也要避免自身的遮挡。3.4.4建筑设计时应考虑在建筑的屋面、墙面、阳台或挑檐等部位,采取必要的技术措施,防止集热器损坏而掉下伤人,如设置挑檐、入口处设雨篷或进行绿化种植,使人不易靠近。3.4.5太阳能集热器可以直接作为屋面板、阳台栏板或墙板,除满足热水供应要求外,首先要满足屋面板、阳台栏板、墙板的保温、隔热、防水、安全防护等要求。3.4.6集热器常见的设置位置有建筑的屋面、外墙面、檐口、阳台等位置。设置在建筑任何部位的集热器应与建筑锚固可靠,保证其安全、坚固,同时不得影响该建筑部位的承载、防护、保温、防水、排水等相应的建筑功能。3.4.7建筑设计时应充分考虑安装在建筑各部位的集热器的荷载要求,交由结构专业计算校核主体结构的承载力。3.4.8本条是对太阳能集热器安装在平屋面上的要求。太阳能集热器在平屋面上安装需通过支架和基座固定在屋面上。集热器可以选择适当的方位和倾角。除太阳能集热器的定向、安装倾角、设置间距等符合现行国家标准《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713的规定外,还应做好太阳能集热器支架基座的防水,该部位应做附加防水层。附加层宜空铺,空铺宽度不应小于200mm。为防止卷材防水层收头翘边,避免雨水从开口处涌入防水层下部,应按设计要求做好收头处理。卷材防水层应用压条钉固定,或用密封材料封严。对于需经常维修的集热器周围和检修通道,以及屋面出入口和人行通道之间做刚性保护层以保护防水层,一般可铺设水泥砖。伸出屋面的管线,应在屋面结构层施工时预埋屋面套管,套管可采用钢管或PVC管材。套管四周的找平层应预留凹槽用密封材料封严,并增设附加层。上翻至管壁的防水层应用金属箍或镀锌钢丝紧固,再用密封材料封严。避免在已做好防水保温的屋面上凿孔打洞。3.4.9本条是对太阳能集热器安装在坡屋面上坡度的要求。太阳能集热器无论是嵌入屋面还是架空在屋面之上,为使与屋面统一,其坡度宜与屋面坡度一致。而屋面又取决于太阳能集热器接收阳光的最佳倾角。全年使用的系统集热器安装倾角等于当地纬度;如系统侧重在夏季使用,其安装倾角应等于当地纬度减10°;如系统侧重在冬季使用,其安装倾角应等于当地纬度加10°。确定太阳能集热器在坡屋面上放置的位置时,应根据优化计算确定集热器面积和选定的集热器类型,确定集热器阵列的尺寸(长49
宽)后,在坡屋面上摆放设计时,应综合考虑安装立面比例、系统的平面空间布局(有集热器与贮水箱靠近的要求)、施工条件(留有安装操作位置)等一系列因素,精心设计太阳集热器在坡屋面上的位置。顺坡架空设置在坡屋面的太阳能集热器采用支架与预埋在屋面结构层的预埋件应牢固可靠,要能承受风荷载和雪荷载,预埋件应在主体结构施工时埋入,同时要与设置的太阳能集热器支架有相应的准确位置。顺坡架空在坡屋面上的太阳集热器宜与屋面同坡,且与屋面间隙不宜大于100mm,以保证屋面排水。在坡屋面上设置太阳能集热器,屋面雨水排水系统的设计需充分考虑太阳能集热器与屋面结合处的雨水排放,保证雨水排放通畅,并且不得影响太阳能集热器的质量安全。嵌入屋面设置的太阳能集热器与四周屋面及伸出屋面管道都应做好防水,防止雨水进入屋面。集热器与屋面交接处设置挡水盖板。太阳能集热器(无论是平板集热器还是真空管集热器)有一定的厚度,嵌入屋面后,如果不采取相应措施,自然会影响到铺设集热器下方屋面的保温功能。因此,建筑设计需采取一定的技术措施保证屋面整体的保温功能要求。可采取局部降低屋面板的方法或增加集热器之外部分屋面保温层厚度的方法来满足整体屋面保温的功能要求。在建筑设计时,应为安装人员提供安全的工作环境。一般可在屋脊处设钢架或挂钩用以支撑连接系在安装人员腰部的安全带。钢架或挂钩应能承受两个安装人员、集热器和安装工具的重量。3.4.10本条是对太阳能集热器安装在阳台上的要求。太阳能集热器可放置在阳台栏板上或直接构成栏板。作为阳台栏板与墙面不同的是还有强度及高度防护的要求。阳台栏杆应随高度而升高,如低层、多层住宅的阳台栏杆净高不低于1.05m,中高层,高层住宅的阳台栏杆不应低于1.10m,这是根据人体重心和心理因素而定的。当太阳能集热器挂在或附设于阳台栏板上时,阳台栏板应采用实体栏板。为防止其金属支架及金属锚固构件生锈对阳台及建筑墙面造成污染,建筑设计应在该部位加强防锈的技术处理和采取有效的技术措施。3.4.11在进行建筑设计时,应考虑到太阳能热水系统的空间和布局要求,合理布置太阳能循环管路以及冷热水供应管路,尽量减少热水管路的长度,建筑上事先留出所有管路的接口、通道。3.4.12集中热水系统贮热水箱容积较大,可设置在地下室、屋顶层的设备间、技术夹层的设备间,或为其单独设计的设备间内,其位置应保证其安全以及操作、检修;局部热水系统的贮热水箱宜设置在户内,如卫生间、厨房、储藏间、阳台、阁楼、楼梯间内,有条件也可为其设计单独的设备间。贮水箱参照现行国家标准《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713相关要求具体设计。贮水箱应尽量靠近太阳能集热器以缩短管线,尽量减少由于管道过长而产生的热损耗,贮水箱上方及周围要留有不小于600mm的空间,以满足安装、检修要求。辅助热源也应靠近贮水箱设置,并需要便于操作、维护。将贮水箱及辅助热源设施共同放置在设备间是一种很好的解决方式。3.5 结构设计3.5.1太阳能热水系统中的太阳能集热器和贮水箱与主体结构的连接和锚固必须牢固可靠。主体结构的承载力必须经过计算或实物实验决定,并要留有余地,防止偶然因素产生突然破坏,必要时采取加固措施。必须符合国家标准《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364。主体结构为混凝土结构时,连接部位主体结构混凝土强度等级不应低于C20。3.5.2本条规定当太阳能集热器设置在建筑物的外墙面,应与建筑物连接牢固。就如辽宁地区各类公共和居住建筑所安装的分体式空调,以前大多数是在外墙采用挂墙式支架承载空调压缩机,因承载墙体不稳固、支架锈蚀损坏等原因而屡屡出现高空坠机伤人事件,后来基本上采用钢筋混凝土结构、与建筑结构一体的悬臂(梁)49
板式承载空调室外压缩机。所以提倡采用与建筑结构一体的钢筋混凝土悬臂(梁)板式承载太阳能集热器以确保安全。3.5.3连接件与主体结构的锚固承载力应大于连接本身的承载力,任何情况不允许发生锚固破坏。应有可靠的放松、防脱、防滑措施。需通过计算确定连接件的承载力验算,根据集热器(热水器)安装方式的不同,计算不同安装方式下连接件的荷载组合,计算连接件所承受的拉压力和剪力,从而确定连接件的形式、尺寸和数量。为防止主体结构水平位移使太阳能集热器或贮水箱损坏,连接件必须有一定的运动位移能力,使太阳能集热器和贮热水箱与主体结构之间有活动的余地。3.5.4对于防震设防的地区还应考虑地震作用,地震的动力作用对连接节点会产生较大影响,使连接处发生破坏甚至使太阳能集热器脱落,所以除计算地震作用外,还必须加强构造措施。3.5.5详见《混凝土结构设计规范》GB50010的10.9.3条。3.5.6轻质填充墙承载力和变形能力低,不应作为太阳能热水系统中主要是太阳能集热器和贮水箱的支承结构考虑。同样,砌体结构平面外承载能力低,难以直接进行连接,所以需在与集热器连接部位的砌体结构上增设钢筋混凝土构造柱或钢结构梁柱,将其预埋件安设在增设的构造梁、柱上,确保牢固支撑在该位置上的太阳能集热器。3.5.7本条是对太阳能集热器安装在墙面上的要求。太阳能集热器通过墙面上的预埋件与主体结构连接。墙面在结构设计时,要考虑集热器的荷载且墙面要有一定宽度保证集热器能放置得下。3.5.8当土建施工中未设预埋件、预埋件漏放、预埋件偏离设计位置太远、设计变更、或既有建筑增设太阳能热水系统时,往往要使用后锚固螺栓进行连接。采用后锚固螺栓(机械膨胀螺栓或化学锚栓)时,应采取多种措施,保证连接的可靠性及安全性。3.6 电气设计3.6.1~3.6.4这是对太阳能的热水系统中使用电气设备及管线布置的安全要求。如果系统中含有电器设备,其电气安全应符合现行国家标准《家用和类似用途电器的安全》(第一部分通用要求)GB4706.1和《贮水式电热水器的特殊要求》GB4706.12的要求。3.6.7强调太阳能热水系统应注意防雷,以保障人身安全。3.6.8~3.6.9 本条是对太阳能热水系统中控制和显示装置设备及部件的要求和注意事项。控制系统要遵循简单可靠的原则,选择可靠的控制器和温度传感器。49
4太阳能热水系统与建筑一体化的施工4.1一般规定4.1.1~4.1.4按照《建设工程质量管理条例》精神,结合《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300的要求,并参考《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242中质量管理部分的条文,做出这些规定。4.1.5制定本条的目的在于规范太阳能热水系统的施工安装。应先设计后施工,禁止无设计而盲目施工。4.1.6鉴于目前太阳能热水系统安装比较混乱,部分太阳能热水系统安装破坏了建筑结构或放置不合理,存在安全隐患。本条对此问题加以规范。4.1.8鉴于太阳能热水系统的安装一般在土建工程完工后进行,而土建部位的施工多由其他施工单位完成,本条强调了对土建部位的保护。4.1.10本条规定了辅助能源加热设备的安装应满足相应的国家标准,如直接加热的电热管的安装应符合现行国家标准《建筑电气安装工程施工质量验收规范》GB50303的相关要求;家用太阳能热水器的电辅助热源符合《家用太阳热水器电辅助热源》NY/T513的要求;供热锅炉及辅助设备的安装应符合现行国家标准《建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242的相关要求等等。4.2基座4.2.1一般情况下,太阳能热水系统的承重基座都是在屋面结构层上现场砌(浇)筑。对于在既有建筑上安装的太阳能热水系统,需要刨开屋面面层做基座,因此将破坏原有的防水结构。基座完工后,被破坏的部位重做防水。本条对此加以强调。4.2.2不少太阳能热水系统采用预制集热器支架基座,放置在建筑物屋面上。本条对此加以规范。4.2.3基座是很关键的部位,关系到太阳能热水系统的稳定和安全,应与主体结构连接牢固。尤其是在既有建筑上增设的基座,由于不是同时施工,更要采取技术措施,与主体结构可靠地连接。4.2.4当贮水箱注满水后,其自重将超过建筑楼板的承载能力,除贮水箱基座必须设在建筑物承重墙(梁)上外,还应对贮水箱基座的制作要求加以强调,以确保安全。4.2.5实际施工中,基座顶面预埋件的防腐多被忽视,本条对此加以强调。4.2.6这是为了防止热桥的产生而提出的保温要求。4.3支架安装4.3.1本条强调了太阳能热水系统的支架应按图纸要求制作,并应注意整体美观。支架制作应符合相关规范的要求。4.3.2支架在承重基础上的安装位置不正确将造成支架偏移,本条对此加以强调。支架应采用螺栓或焊接固定在基础上,并应确保强度可靠、稳定性好。为确保自然循环、泄水及防冻回流等需要,有坡度要求的支架应按设计要求安装。4.3.3本条强调了钢结构支架的防腐质量。4.3.4太阳能热水系统的防风主要是通过支架实现的,且由于现场条件不同,防风措施也不同。本条对太阳能热水系统防风加以强调。4.3.5为防止雷电伤人,本条强调钢结构支架应与建筑物接地系统可靠连接。4.4集热器安装49
4.4.1~4.4.3为防止集热器安装前或安装后漏水,在此加以强调。4.4.2本条强调了集热器摆放位置以及与支架的固定,以防止集热器滑脱。4.4.4本条强调应先检漏,后保温,且应保证保温质量。4.4.5不同厂家生产的集热器,集热器与集热器之间的连接方式可能不同。本条对此加以强调,以防止连接方式不正确出现漏水。4.4.6为便于日后集热器的维护和更换,本条对此加以强调。4.5贮水箱安装4.5.2为了确保安全,防止滑脱,本条强调贮水箱安装位置应正确,并与底座固定牢靠。4.5.3贮水箱贮存的是热水,因此对水箱的材质、规格做出要求,并规范了水箱的制作质量。4.5.4为防止贮水箱漏水,本条对此加以强调。4.5.5在实际应用中,不少贮水箱采用钢板焊接。因此对内外壁尤其是内壁的防腐提出要求,以确保不危及人体健康和能承受热水温度。4.5.6为防止触电事故,本条对贮水箱内箱接地作特别强调。4.5.7本条强调应先检漏,后保温,且应保证保温质量。4.6管路系统及附件安装4.6.1《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242规范了各种管路施工要求。太阳能热水系统的管路施工与GB50242相同。限于篇幅,这里引用GB50242的规定,对太阳能热水系统管路的施工加以规范。4.6.2水泵应按照厂家规定的方式安装,并符合现行国家标准《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》GB50275的要求。4.6.4普通电磁阀应水平安装,与管口或法兰的连接不应出现应力现象。安装电磁阀前应做通电试验,以检查铁心的灵活性。安装后,做通水试验,检查通断是否灵敏。本条强调了电磁阀安装的质量要求。4.6.5实际安装中,容易出现水泵、电磁阀、阀门的安装方向不正确的现象,本条对此加以强调。4.6.6本条强调了水泵的防雨和防冻。4.7电气系统安装4.7.1《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》GB50168规范了各种电缆线路的施工,这里引用该标准。4.7.2从安全角度考虑,本条强调所有电气设备和与电气设备相连接的金属部件应做接地处理,并强调了电气接地装置施工的质量。4.7.3《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303规范了各种电气工程的施工,这里引用该标准的规定。4.7.5在实际应用中,太阳能热水系统常常会对温度、温差、压力、水位、时间、流量等参数进行控制,本条强调了上述传感器安装的质量和注意事项。具体检验方法见《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713。49
5太阳能热水系统的验收5.0.1根据《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300要求,分项工程验收应由监理工程师或建设单位技术负责人组织施工单位项目负责人等进行验收。太阳能热水系统完工后,施工单位自行组织有关人员进行检验评定,并向建议单位提交竣工验收申请报告。竣工验收应由建设单位组织施工、设计和监理等有关单位联合进行。所有验收应做好记录,签署文件,立卷归档。5.0.2根据《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300,对检验批中的主控项目、一般项目和工艺过程进行的质量验收要求,对分项、分部工程的验收程序进行了划分和说明,并增加了验收表格。5.0.4由于太阳能热水系统的施工受多种条件的制约,因此本条强调了分项工程验收可根据工程施工特点分期进行。5.0.6太阳能热水系统是一个比较专业的工程,需由专业人员才能完成系统调试。本条强调必须进行系统调试,以确保系统正常运行。5.0.7太阳能热水系统包括水泵、电磁阀、电气控制系统等,应先做部件调试,后做系统调试。本条对此加以规范。5.0.8本条规定设备单机调试应包括的部件,以防遗漏。5.0.9系统联动调试主要指按照实际运行工况进行调试。本条解释了系统联动调试内容,以防遗漏。5.0.10本条强调系统联动调试完成后,应进行3天试运转,以观察实际运行是否正常。5.0.12本条强调工程移交用户前,应进行竣工验收。5.0.13本条强调了竣工验收应提交的资料。实际应用中,部分施工单位对施工资料不够重视,容易引起不必要的纠纷,本条对此加以强调。49'
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