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太阳能与建筑一体化技术应用

适合与建筑结合的太阳能集热器

平板型太阳能集热器

热管式真空管太阳能集热器

直流式真空管太阳能集热器

共同特点：最宜实现太阳能热水器与建筑相结合。

中高层太阳能热水系统

高层太阳能热水系统难点

阳台热水器安装时出现阳光遮挡问题；

集中集热-集中储水系统热水计量和收费问题；

集中集热-集中储水系统热水和冷水压力平衡问题；

屋顶可安装太阳能集热器面积制约。

分户家用机系统

优点：

无需热水收费管理；

系统产权明晰，系统日常护、故障维修方便。

缺点：

用户自行选择，厂家安装，影响屋面防水，破坏小区整体效果。

低层用户用水点管线长，需要排空较多管内冷水，热损相对较大。

管道多，布置困难，不适宜中高层建筑。

分户集热-分户供水系统

优点：

无需热水收费管理；

系统产权明晰，日常维护、故障维修方便。

缺点：

出现各楼相互遮挡情况时，高楼的低层用户不适宜安装；

塔楼非朝阳面住户不适宜安装；

用水点离阳台较远，安装管线长，用水时需要排空较多管内冷水。

楼房相互遮挡问题

注：

1）楼间距按满足大寒日满窗日照2小时计算；

2）热水器最低安装高度按大寒日楼中央满足连续日照4小时计算；

3）资料来源：《住宅建筑太阳能热水系统整合设计》。

集中集热-集中供水系统

特点：

集热器集中设于屋顶或采光最好的位置，与各户实际日照条件无直接关系；

系统安装简洁、效率高，管线少、易安装；

热水共用，利用率高。

缺点：

需要分摊辅助加热费用及水费，因此需要分户计量收费，给系统管理、维护带来困难；

采用电辅助加热，加热功率大，有时需要电力增容，大大增加系统初投资；

系统系统工作时间长，管道散热多，增加热水成本；

高层供水系统需解决冷热水压力平衡问题。

系统运行费用

系统规模：20吨/天，太阳能保证率60%

运行费用：

1）维修费用，4000元/年，折合每吨热水约0.55元/吨

2）水泵耗电，1500元/年，折合每吨热水约0.20元/吨

3）辅助电加热所需电费，85000元/年，折合每吨热水约11.6元/吨

4）自来水的水费 ，3.7元/吨 。

每吨水需摊销成本 ：

集中集热-集中储水 ：16.05元/吨（必须进行计量收费）

集中集热-分户储水 ：0.75元/吨（纳入楼宇基础公摊费用）

集中集热、分户供水—无需计量

系统特点：

一次循环系统产权归物业管理部门管理，便于管理维修；

二次户内热水系统产权归业主所有，使用者可直接面对厂家，避免物业管理部门与业主之间产生矛盾。

太阳的热量免费提供给用户使用，用户仅需支付系统运转所需的少量费用。

太阳能安装面积

集中太阳能热水系统按每户平均安装太阳能集热器1.5~2平米计算，晴天可供应热水约80~120升。

屋顶太阳能集热器最大安装面积一般为平屋顶面积（可安装部分）的40~50%。

根据以上原则，屋顶安装面积一般满足高层建筑（如20层）户用热水所需太阳能系统安装要求。

太阳能集热器选型

集热器性能比较

1、集热器面积的确定

式中:

Ac—— 直接式系统集热器总面积，m2；

Qw—— 日平均热水负荷，W；

JT—— 系统使用期的当地在集热器平面上的平均日太阳能辐照量，J/m2；

f—— 太阳能保证率，应根据系统使用期内的太阳辐照条件、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，一般取值0.3~0.8，可参考表选取；

ηcd—— 系统使用期的平均集热效率，一般取值0.25~0.50，或根据集热器产品实测的效率方程计算；

ηL——管道及贮水箱热损失率，一般取值0.2~0.3。

2、换热水箱

换热水箱容积：80~120 L；

内胆材料：搪瓷承压水箱（承压8MPa）；

保温材料：采用聚氨酯整体发泡，厚度≥45㎜；

内置电加热：1.5KW水电隔离电加热；

热交换器：水箱内置换热器。

安装位置：卫生间，阳台，或室外。

3、储热水箱：太阳能落水水箱容积的计算主要考虑因素：为避免频繁启动，需要考虑1-1.5小时左右的蓄热量。

4、水泵

水泵流量和扬程按规范选用，各配备两台循环泵，一用一备。

5、辅助热源

辅助热源采用电加热，分别在每个用户水箱中安装自限温控制电加热，能够实现加热、保温等功能。电加热采用1.5KW水电隔离式，保证用水安全可靠，电加热设置漏电保护，确保用电安全。

6、控制系统：

太阳能集热系统：温差循环控制；

热水循环：定温控制。

其它控制功能：防过热；防冻。

7、管路管件

太阳能系统加热工艺热水，对水质有较高要求，一般可用镀锌钢管、不锈钢管和铜管。管路保温采用像塑，保温层厚度30mm，管路外皮为铝板，保温效果好，且美观耐用。

8、支架

室外支架（含太阳能集热器支架及管路支架等）均采用40*40热镀锌角钢。太阳能集热器支架按照设计焊接成形，并与建筑物合理地相互连接成一整体，确保安装的稳定牢固和安全性能。

适合与建筑结合的太阳能集热器

平板型太阳能集热器

热管式真空管太阳能集热器

直流式真空管太阳能集热器

共同特点：最宜实现太阳能热水器与建筑相结合。

中高层太阳能热水系统

高层太阳能热水系统难点

阳台热水器安装时出现阳光遮挡问题；

集中集热-集中储水系统热水计量和收费问题；

集中集热-集中储水系统热水和冷水压力平衡问题；

屋顶可安装太阳能集热器面积制约。

分户家用机系统

优点：

无需热水收费管理；

系统产权明晰，系统日常护、故障维修方便。

缺点：

用户自行选择，厂家安装，影响屋面防水，破坏小区整体效果。

低层用户用水点管线长，需要排空较多管内冷水，热损相对较大。

管道多，布置困难，不适宜中高层建筑。

分户集热-分户供水系统

优点：

无需热水收费管理；

系统产权明晰，日常维护、故障维修方便。

缺点：

出现各楼相互遮挡情况时，高楼的低层用户不适宜安装；

塔楼非朝阳面住户不适宜安装；

用水点离阳台较远，安装管线长，用水时需要排空较多管内冷水。

楼房相互遮挡问题

注：

1）楼间距按满足大寒日满窗日照2小时计算；

2）热水器最低安装高度按大寒日楼中央满足连续日照4小时计算；

3）资料来源：《住宅建筑太阳能热水系统整合设计》。

集中集热-集中供水系统

特点：

集热器集中设于屋顶或采光最好的位置，与各户实际日照条件无直接关系；

系统安装简洁、效率高，管线少、易安装；

热水共用，利用率高。

缺点：

需要分摊辅助加热费用及水费，因此需要分户计量收费，给系统管理、维护带来困难；

采用电辅助加热，加热功率大，有时需要电力增容，大大增加系统初投资；

系统系统工作时间长，管道散热多，增加热水成本；

高层供水系统需解决冷热水压力平衡问题。

系统运行费用

系统规模：20吨/天，太阳能保证率60%

运行费用：

1）维修费用，4000元/年，折合每吨热水约0.55元/吨

2）水泵耗电，1500元/年，折合每吨热水约0.20元/吨

3）辅助电加热所需电费，85000元/年，折合每吨热水约11.6元/吨

4）自来水的水费 ，3.7元/吨 。

每吨水需摊销成本 ：

集中集热-集中储水 ：16.05元/吨（必须进行计量收费）

集中集热-分户储水 ：0.75元/吨（纳入楼宇基础公摊费用）

集中集热、分户供水—无需计量

系统特点：

一次循环系统产权归物业管理部门管理，便于管理维修；

二次户内热水系统产权归业主所有，使用者可直接面对厂家，避免物业管理部门与业主之间产生矛盾。

太阳的热量免费提供给用户使用，用户仅需支付系统运转所需的少量费用。

太阳能安装面积

集中太阳能热水系统按每户平均安装太阳能集热器1.5~2平米计算，晴天可供应热水约80~120升。

屋顶太阳能集热器最大安装面积一般为平屋顶面积（可安装部分）的40~50%。

根据以上原则，屋顶安装面积一般满足高层建筑（如20层）户用热水所需太阳能系统安装要求。

太阳能集热器选型

集热器性能比较

1、集热器面积的确定

式中:

Ac—— 直接式系统集热器总面积，m2；

Qw—— 日平均热水负荷，W；

JT—— 系统使用期的当地在集热器平面上的平均日太阳能辐照量，J/m2；

f—— 太阳能保证率，应根据系统使用期内的太阳辐照条件、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，一般取值0.3~0.8，可参考表选取；

ηcd—— 系统使用期的平均集热效率，一般取值0.25~0.50，或根据集热器产品实测的效率方程计算；

ηL——管道及贮水箱热损失率，一般取值0.2~0.3。

2、换热水箱

换热水箱容积：80~120 L；

内胆材料：搪瓷承压水箱（承压8MPa）；

保温材料：采用聚氨酯整体发泡，厚度≥45㎜；

内置电加热：1.5KW水电隔离电加热；

热交换器：水箱内置换热器。

安装位置：卫生间，阳台，或室外。

3、储热水箱：太阳能落水水箱容积的计算主要考虑因素：为避免频繁启动，需要考虑1-1.5小时左右的蓄热量。

4、水泵

水泵流量和扬程按规范选用，各配备两台循环泵，一用一备。

5、辅助热源

辅助热源采用电加热，分别在每个用户水箱中安装自限温控制电加热，能够实现加热、保温等功能。电加热采用1.5KW水电隔离式，保证用水安全可靠，电加热设置漏电保护，确保用电安全。

6、控制系统：

太阳能集热系统：温差循环控制；

热水循环：定温控制。

其它控制功能：防过热；防冻。

7、管路管件

太阳能系统加热工艺热水，对水质有较高要求，一般可用镀锌钢管、不锈钢管和铜管。管路保温采用像塑，保温层厚度30mm，管路外皮为铝板，保温效果好，且美观耐用。

8、支架

室外支架（含太阳能集热器支架及管路支架等）均采用40*40热镀锌角钢。太阳能集热器支架按照设计焊接成形，并与建筑物合理地相互连接成一整体，确保安装的稳定牢固和安全性能。

太阳能热水工程与建筑一体化设计安装

太阳能热水系统建筑应用存在问题

1、实际应用过程中，太阳能热水系统的设计和施工往往自成一体，与建筑脱节，热水系统作为后置设备在建筑上增设安装和无序安装使用。即使在房屋建设时考虑了太阳能热水系统，也仅是简单的叠加或附加式安装，对原来完整的建筑外形和结构造成了一定程度的影响和破坏。

2、随着市场需求和太阳能技术的不断发展，太阳能热水系统应用中暴露出与地方气候特征结合不紧密，系统设计不合理，系统运行不稳定等问题，所有这些都限制了太阳能热水器在建筑上的使用。特别是随着大面积的集中太阳能热水系统和一些新型太阳能产品的大量应用，用户对太阳能热水系统稳定性和用水舒适性的要求越来越高，上述问题更为突出。

太阳能热水系统建筑一体化设计原则

从太阳能系统本身方面

1、系统应设计合理、运行可靠、安全耐用，能满足使用要求

2、系统应能够优先并最大限度地利用太阳能。

从太阳能与住宅建筑结合方面

1、太阳能系统的布局与摆放应与住宅建筑相协调

2、太阳能系统不能破坏住宅建筑的各种功能

从太阳能系统的使用管理方面

1、太阳能系统本身应方便管理与维护

2、太阳能系统应便于避免带来业主与物业管理之间的纠纷

太阳能热水系统建筑一体化设计要点

应用太阳能热水系统的建筑群体，均应与太阳能热水系统统一规划、同步设计、同步施工，与建筑物同时投入使用，以保证所选用的太阳能热水系统各个部分及其辅助设施与建筑规划布局、建筑设计有机结合，成为建筑规划设计中合理的不可分割的部分。一体化设计至少有以下几方面的要求：

（1）应用太阳能热水系统的建筑群体，在规划设计中特别需结合场地的地理条件、当地地域的气候条件、日照条件等因素来确定和设计建筑的朝向、建筑之间的间距及建筑形体组合，最大限度地满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。

（2）太阳能热水系统的选型要结合建筑功能及其对热水供应方式的需求，综合考虑环境、气候、太阳能资源，常规辅助能源类型，比较不同类型太阳能热水系统的性能、优缺点、造价，进行经济技术分析，酌情选择适用的、性价比高的太阳能热水系统类型。

（3）在管路布置上，建筑物中应都要事先预留出所有管路的通口，合理布置太阳能循环管路以及冷热水供应管路。

规划及景观设计要求

（1）应用太阳能热水系统的建筑工程，在规划设计阶段应根据地理、气候、场地条件，建筑功能和立面要求，在建筑总体规划、平面布局、朝向、遮挡间距、群体组合上为太阳能热水系统的一体化建筑结合设计、安装和使用提供方便的技术条件。

（2）应用太阳能热水系统的单体民用建筑在考虑既有环境规划选址时，应综合考虑场地周围既有建筑、构筑物及环境条件、建筑功能等因素；在确定建筑布局、间距、与周围群体和空间关系时，应结合建筑地点的地理气候条件，满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。

（3）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。

（4）应用太阳能热水系统的民用建筑在设计之初应结合所在地的地理、气候特征、场地条件、建筑功能和立面要求，结合太阳能热水系统的选择及所选系统的特点，综合进行建筑单体的相关设计。根据太阳能热水系统集热、储热、用热的要求合理地调整建筑平面布局、立面、剖面及空间造型，并方便太阳能热利用设备及管线的布置、使用、维护、安全和减少热损失。

（5）太阳能热水系统设计应由建筑设计单位和太阳能热水系统产品供应商相互配合共同完成。

（6）太阳能集热器安装在建筑屋面、阳台、墙面或建筑其他部位，不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观。

（7）安装太阳能热水系统的建筑单体或建筑群体中，安装太阳能集热器的主要朝向宜为南向，根据不同地域条件，朝向应为南偏东至南偏西范围。

（8）建筑的体形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的遮挡，并应满足太阳能集热器在一天中太阳辐照较强的9：00～16：00时间段内不少于4h日照时数的要求。暖通南社在之前课件中曾多次提到。

（9）建筑设计中应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、保温、安全和系统检修等要求。

（10）设置太阳能集热器和贮热水箱的建筑部位，应设方便、安全的安装搬运通道和检修维护设施。对于使用中可能坠落的部件（如集热器）应采取安全防护措施。

（11）太阳能热水系统的管线应有组织布置，与管道井结合敷设，不得穿越其他用户的室内空间，以免管线渗漏影响其他用户使用，同时也便于管线维修。

（12）太阳能热水器金属构件较多，普遍具有电加热功能，且安装位置多突出于屋顶，如无有效的防雷措施，很容易成为雷击的首要目标。因此，需对太阳能热水系统采取必要的避雷措施。

（13）太阳能与建筑的一体化发展的更高层次是逐渐向着太阳能热利用设备统一模数化和与建材复合构件化的方向发展，综合或取代安装部位建筑构件的全部或部分功能当直接以建材型太阳能集热器构成围护结构时，应满足所在部位的建筑功能要求。

太阳能系统（生产厂家）根据建筑设计节能要求，对项目要求做到及早了解，提出优化方案，变被动为主动；

太阳能热水系统设计安装的依据

1、GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

2、GB 50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》

3、GB/T20095-2006《太阳热水系统性能评定规范》

关于太阳能工程的三个国家标准：

1、GB/T 18713-2002主要规定了太阳能热水系统设计、安装、验收时应遵循的原则。尤其在太阳能系统设计方面给予了比较全面详细的规定。

2、GB/T 20095-2006建立了太阳能热水系统的性能指标体系，并规定了获得这些指标的试验或检验方法。

3、GB/ 50364-2005则把太阳能作为一个建筑工程，从太阳能系统与建筑相关的各个方面（如规划设计/建筑设计/结构设计/给排水设计/电气设计/太阳能系统设计等）给予了规范、并对太阳能安装的过程控制、工程验收的原则与方法等给予了详细的规定。

现有工程市场施工的一些具体处理经验

太阳能热水系统的安装是一项多工种综合的安装项目，应由专业队伍或经过培训合格的人员完成。

太阳能热水系统的安装施工应单独编制施工组织设计，并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。

太阳能企业的工程设计、施工安装必须在太阳能国家标准及国家相关施工安装规范原则下作工艺改进。

(一）阳台壁挂式太阳能热水器安装：

（1）阳台壁挂式太阳能热水器是现在房地产市场高层建筑经常采用的成熟产品；但因设计人员有时对产品的了解不足，在集热板、水箱固定位置有时都采用原有建筑材料，对太阳能集热板、水箱不具备安全固定功能。有时集热板还放在阳台玻璃栏杆支架上固定。所以，当我们涉及到该项目后，必须了解原设计思路要求。对不能达到安全固定位置提出自己意见，如栏杆、水箱受力墙位置采用砼浇注柱及砼梁或其它加固方式，并出具变更图纸供业主方认可和实施。

(2)固定螺栓确保大于安全荷载要求，锚栓直径应通过承载力计算确定，并不应小于10mm；

（3）高层建筑单元集热器安装从正面垂直及侧面位置上下要形成一整体线条观感。

（4）集热板循环管在阳台开洞要保持内部比外部稍高5mm，以防止外部雨水向里面溢漏。

（5）根据施工安装经验，为防止水箱超压造成损坏，（有时高层小区水压不足，采用二次增压供水）必须在水箱进水管上安装减压阀，同时，为安全起见还应配置安全阀安装在相应位置。

(6)集热器、水箱换热介质采用防冻液，为防止介质腐蚀夹套钢板及其它金属材料，应在介质中增加防腐配剂。

阳台壁挂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。

3、如用户提高材料要求，可采用不锈钢、化学螺栓固定材料及不锈钢支架。

别墅分体太阳能热水器安装

分体式太阳能热水器其中又分承压式和非承压式两大类.。它与普通型太阳能热水器最大的区别就在于它的集热器与储水箱是分开的.集热器可以放在建筑物能晒到阳光的合适地方.而储水箱也同样可以放在任一位置.它们之间的循环采用强制(水泵)循环方式.配套相应控制系统和辅助能源,达到全天侯24小时供水目的. 同时分体式热水器解决了太阳能与建筑一体化的各种难题：

（一）实现了水箱与集热器分离，解决了安装位置的局限。

（二）集热面积和水箱的容积都可以根据住户不同位置设计组装，能够满足各种用户的需求。

（三）安装后不破坏房屋美观，而且能够美化建筑的外观，与城市景观融为一体。

分体平板太阳能热水系统我们可以采用两种循环方式换热循环保证集热板冬季抗冻功能。

一路为集热器与水箱内的热交换器之间的闭路循环系统，采用防冻液作为集热器加热工质的双循环系统；此循环系统由太阳能工作站自动控制运行，并配置有减压阀、安全阀、膨胀罐，以保证系统安全、正常的运行。一路为热水循环系统，采用二次换热方式加热承压式水箱内的水。用水采用顶水式，依靠自来水的压力由水箱底部顶出热水，让用户随时享受到有喷射力的热水。

集热器采用全铜黑铬平板集热板，（亦可采用铜铝复合或蓝膜（氮氧化钛）。全铜板体吸热快，传导性好，热损小；黑铬涂层吸收效率高，发射率较铜铝复合低。

（一）、采用双循环回路系统

铝合金边框硬度高、抗腐蚀性强，金属色宜于与建筑融为一体；聚氨酯发泡保温，保温效果好，有效的降低了平板集热器的热损耗；

覆盖透光率高、含铁量低钢化玻璃。抗打击能力强、保证了集热器的性能和安全。

水箱采用钢板搪瓷内胆、彩钢外壳，聚氨酯高压一次发泡成型保温，水箱内配置铜热交换器，换热面积大、承压运行。另外贮水箱内配有辅助电加热系统，保证阴雨天或冬天阳光不足时仍可以为用户供应热水。

工作站可根据用户的热水需求方式来设置相应的控制功能，实现24小时供应热水或定时供应热水的目的，享受热水中心的舒适和方便。

（二）、采用回流排空系统（集热板镶嵌于屋面）

将集热板镶嵌于屋面中，形成与建筑物一体，水箱放置于室内水箱间，太阳能集热系统采用温差循环换热方式不断工作，温度传感器启动太阳能循环泵，系统开始循环，当集热器温度的水温度差达到设定下限时，控制器发出控制信号，太阳能系统水泵停止，集热器及管线中的水按坡度排空返回到常压式水箱中，系统排空防冻，全天候运行。这样通过每次集热程序进行水热交换，不断地将集热器产生的热水置换到太阳能水箱。

工程施工首先解决屋面集热板安装位置的防水处理，并将集热板固定件、管线的屋面套管防水予留好。

热水供应系统于室内热水间通过电脑控制点启动控制循环泵，向各用水点随时提供热水。

水箱设电辅助加热，当储水箱上部水温低于设定值时，进行补充加热。保证冬季和阳光不足辅助系统加热，全天候供应热水。

为了集热板安装与屋面一体，设计时可采用集热板与屋面镶嵌式，也可让集热板高于屋面；但必须做好屋面防水及集热器支架固定。土建结构设计时，将集热板位置确定，预留好预埋件，以方便集热板位置准确安装。

如安装位置不准确，并缺少固定件，可采用化学螺栓固定位置安装作补救方案。即采用化学植筋法将钢筋植入混凝土结构，相当于在结构体内加上了预埋钢筋。加大截面法加固钢筋的锚固。同时，做好防水处理。据有关资料证实：对植筋后的钢筋进行抗拔试验表明，对不同标号的混凝土满足不同的植筋深度要求以后，可以将钢筋拔断，而钢筋不被拨出。植筋粘结材料抗腐蚀、耐老化、粘结强度远大于混凝土抗剪强度，且固化速度快，能使植入钢筋尽早承受外力作用。并确保与防水层组为整体，不发生漏水现象，螺栓固定后将瓦面孔洞用水泥砂浆补满，螺栓外部再与集热器支架固定焊制，保证达抗风、及屋面防水要求。

对管路系统做好排气系统，不能让空气存留产生循环不畅影响热循环。

（三）真空管集热工程集热器及水箱布置：

1、真空管太阳能集热器系统安装于顶层屋面，水箱因具体条件安装于底层水箱间位置。为了解决夏季高温形成太阳能过热现象而造成的水质结垢形成系统失控，工程设计屋面集热器供水管线采用登高管方式确保集热器在任何时候都不发生缺水后进水而发生炸管现象。该模式即简单，又适用，方便施工。

登高管道在系统中的应用：

一、防止集热器中水的回流。特别是水箱低于集热器时，因系统回流，而造成集热器缺水真空管空晒。

二，登高管道顶端设置排气装置，利于管道排气，防止管道产生气堵。

2、太阳能集热器系统一般安装于屋面，水箱因具体条件可以放在屋面、室内或楼下水箱间位置。放置于屋面的水箱必须有设计部门出具图纸，确保安全受力荷载。

太阳能系统如是后期安装，业主方希望水箱安装于楼面，有关水箱承载受力须设计部门出具水箱安装位置图纸，（设计人员是根据建筑结构的柱体受力计算在顶部位置确定最大受力重量，浇制砼水箱承载梁；如柱体受力达到水箱承载能力，未有砼承载梁，可根据受力计算采用工字钢作水箱承载梁，其钢梁的承载扰力须达安全使用要求。）

3、太阳能安装人员必须在确保设计受力情况下选用受力钢材，其型号必须按受力状况经材料力学计算选型。（计算挠度量；构件的挠度，通俗一点讲就是构件受力向的变形量。）

4、钢梁两端落于建筑物可承重部位，搭接量不少于15公分，并应垫高不少于10公分。

5、如太阳能水箱安装于室内下部水箱间位置，我们须计算太阳能水泵循环流量、扬程高度；如楼层较高（如40M向上）普通水泵扬程达不到要求，可选用多级泵，也可考虑在屋面采用设置小水箱，与底层大水箱采用换热方式进行热交换。在设计换热时要根据以下规范要求。

在间接系统中，换热器不应明显降低集热器效率

当集热器处于最大输出时，换热器导致的效率下降不应超过10%。

如果有多个换热器，每个换热器导致的集热器效率降低的总和不应超过10%。

6、太阳能集热水箱安装于楼顶，正常循环时对水平位置集热器是正常工作压力，如太阳能集热器分几个楼层，与水箱安装于不同高度，而作为在下侧楼层位置的集热器因高差压力及集热器温升密度，即对集热器联箱、玻璃管产生压力而造成玻璃管外推及联箱漏水；所以，该系统应独立采用循环系统，从回水管路向储热水箱拉水而平衡下侧集热器压力。

平板太阳能集热工程安装

平板太阳能集热器具有众多优点：集热效率高、承压能力强、全年产水量多于真空管，极易与建筑物有机结合。

为了发挥平板太阳能集热器的优势，对不同工程类型采用了不同防冻方式，使平板太阳能集热功能不仅达全年使用，并能与建筑物融为一体。

1、排空系统

平板集热器及热利用系统故障率低；回流排空式太阳能工程系统采用回流排空方法系统抗冻，它解决了集热器和管路在冬季冻结难题，同时对夏季防过热更具有独特的功效；保证了平板太阳能系统全年安全使用。

集热板和管线抗冻处理

采用回流排空式解决系统抗冻，集热器及管路的安装坡度，在达到设定条件后将集热器及管路中的水排回至室内水箱的方法，防止集热器和管路在冬季冻结。

集热板壳体要求

集热板外壳要求有一定的钢度和强度，并便于安装。我们定型制作防热损无玻璃橡胶压条专用铝型材，无边角边割整体组合制作。

集热板及系统排气、吸气处理

集热器及管路按运行位置实行流量平衡，每个系统单元的最高位置配以排气、吸气系统，以保证系统循环、排空和回流需要，达系统正常运行。

将回流式排空功能应用于平板太阳能大型工程系统，防冻的方法既可靠又不增加系统投资；既不浪费能源又不影响热效率；几年来这一方法在我们施工的大量工程实践应用中得到证明，是非常成功和行之有效的。同时，我们针对每个单项平板工程特点，具体解决每件工程难题，保证最合理工程设计及施工方案。

集热板壳体要求

集热板外壳要求有一定的钢度和强度，并便于安装。我们定型制作防热损无玻璃橡胶压条专用铝型材，无边角边割整体组合制作。

集热板及系统排气、吸气处理

集热器及管路按运行位置实行流量平衡，每个系统单元的最高位置配以排气、吸气系统，以保证系统循环、排空和回流需要，达系统正常运行。

将回流式排空功能应用于平板太阳能大型工程系统，防冻的方法既可靠又不增加系统投资；既不浪费能源又不影响热效率；几年来这一方法在我们施工的大量工程实践应用中得到证明，是非常成功和行之有效的。同时，我们针对每个单项平板工程特点，具体解决每件工程难题，保证最合理工程设计及施工方案。

2、平板太阳能工程二次换热方式系统

在大型平板太阳能工程系统中，因具体条件，经常采用介质换热方式为系统换热和防冻；一路为集热器与热交换器之间的闭路循环系统，采用防冻液作为集热器加热工质的循环系统；此循环系统由控制运行，并配置有循环泵、膨胀罐至交换器，以保证系统安全、正常的运行。一路为热交换器与水箱间的循环。这样既解决系统防冻同时还会解决集热器与水箱高差的水箱承载问题；

（五）集热器最大效率产热水

为了让太阳能系统产生最大效率的热水能量，根据用户建筑物现有条件，按照国家太阳能相关设计要求作最优化系统设计。太阳能补水系统安装在循环泵前集热器下循环系统，在控制系统上加时间程序，当晚上没有阳光情况下，定时自来水从集热器下循环系统把集热器中热水推出到水箱，让集热管中的热水全部被当天使用，这样在原水箱产热水系统外因增加了集热管中的热水而增大了产水量。

（六）热水供水系统水泵配置

供水增压泵

太阳能热水系统中用到的增压泵按控制方式分为：定时控制、水流开关式、压力开关式（气压给水）和变频控制等4种控制方式。

1、定时控制的增压水泵

适用于短时间定时集中供水；水箱与用水点的相对高度位置不受限制。采用满足增压需求的热水泵，采用时控开关或手动定时启动、关闭，以达到增压的要求。

2、水流开关增压水泵

水箱必须高于用水点，水流开关控制。一般水箱的水位要高于水流开关1米以上。

3、压力开关控制增压水泵（气压给水）

采用压力开关和压力罐，水泵最好为220V，水泵扬程至少10米以上；压力罐的容积一般为小时用水量的5％～10％。压力罐应为隔膜式压力罐。

气压给水的水箱与用水点的相对高度位置不受限制；但在水泵启停时会由于压力的波动而出现忽冷忽热的现象，特别是压力罐选择容积偏小时，易出现忽冷忽热的现象。

4、变频给水设备

普通给水是定速电机驱动，造成启动电流大，调节水量耗能大。现代节能技术需要可调转速给水。

其中变频调节：通过改变电网固有频率，使电机发生转速变化。又分为变频器调节和变频电机调节；

变频调节配置的变频器变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。

变频调节的水泵必须为380v，水泵扬程至少10米以上；

（1）在满足流量的情况下尽量选择两个或多个水泵，做到一工一变；

（2）变频供水系统除水泵、变频控制柜外还需配备远传压力表等配套设备。

（3）水箱与用水点的相对高度位置不受限制。

所以，现在的太阳能供水中多采用变频给水功能系统。

（七）管路及水泵系统安装

1、太阳能管路安装应符合GB 50242《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》的相关要求。

2、水泵按照厂家及国标规定的方式安装，水泵周围应留有检修空间，并做好接地保护。

3、安装在室外的水泵，应有妥当的防雨保护措施。严寒地区和寒冷的地区必须采取防冻措施。

4、电磁阀应水平安装，阀前加装细网过滤器，阀后加装调压作用明显的截止阀。

5、太阳能循环泵系统应一用一备，前后配置控制阀和止回阀；（止回阀在出水前部，保持在调换循环泵时不用关闭控制阀。）

6、太阳能管路的热水可能会超过80℃，应注意选材和可能的情况。

（八）集热器支架安装：

集热器支架应按设计要求选用材料，符合GB相关条文要求。支架组成后受力部位确保强度可靠，稳定性好，采用螺丝或焊接在固定位置上。在达到以上要求下，做到支架用料合理，以控制材料成本。

（九）游泳池太阳能系统：太阳能游泳池由太阳能加热系统、辅助能源系统、换热器、水处理净化消毒系统、控制系统等组成。

游泳池加热所需热量

为下列各项耗热量的总和：

（1）游泳池和水上游乐池水表面蒸发损失的热量；

（2）游泳池和水上游乐池池壁和池底传导损失的热量；

（3）管道的净化水设备损失的热量；

（4）补充新鲜水加热需要的热量。

热量计算的另一种方法：根据《给排水设计手册》的简便算法计算每天散热损失：

Q1=٧VαΔt

=水的密度·游泳池容量·水的比热·温差

每天补充水所需要的热量需t要单独计算：

Q2=αvfρ（tr-tb)

=水的比热·补充水量·水的密度·温差

Q=Q1+Q2

十、太阳能系统与热泵系统配合

太阳能系统是吸收太阳光中热量，而热泵是空气中的热量，空气中热量来自太阳光，从这一点来说，真空管或者平板太阳能和热泵系统都是利用太阳能进行加热的，二者是不互补的。但二者都有一个共同的特点就是加热缓慢，因此在设计时，一定不能让二者同时工作对水箱进行加热，这样不但不能节能，而且会造成能耗的增加，不能充分的利用太阳能。为此根据供水方式的不同，将常用的太阳能热泵加热方式详列如下：

热泵的产水量：Q=K*W*H*860/△t

其中:Q—热泵产水量,L

W—热泵制热量，（W=COP*P）

K—降容系数，取0.8-0.9

△t—水的温升,℃

H—热泵加热时间,一般不要超过14小时

一般简易计算：1HP产水量:温升40℃，80～100L

（十一）其它内容：

1、水箱系统补水：

集热水箱补水在原有电磁阀控制基础上，为防止电磁阀发生问题影响系统供水使用，须增加手动旁通管道及控制阀门，同时再增加浮球阀，以在电磁阀维修时系统方便使用。

2、集热器控制系统漏水报警功能：

当有些用户方提出要求，在控制柜中增加系统漏水（如真空管破裂）报警功能，在系统供水部位加流量计，当集热器发生漏水现象，控制系统即警报系统报警。

3、二个～多个水箱的系统控制：

水箱分为集热水箱和恒温水箱。集热水箱系统当产生热水达设计要求温度，水箱间的过水泵即将热水调过恒温水箱储存，（也有水箱间采用过水管，但管径要大些。）同时，为保证恒温水箱温度降低热能补偿，系统控制必须配置辅助能源系统确保系统供水温度。多个水箱中的恒温水箱的功能是保证宾馆24小时供水要求。

4、水箱浮动取用热水：为了防止补水产生混水，供水恒温水箱供水系统采用浮动取用上部热水，当水箱下部补水温度达不到使用要求时，辅助加热系统开始工作，通过循环，把下部低温水加热并送于恒温水箱上部，而如供水系统工作，即取上部达到温度要求的水层使用，辅助加热系统功率确保系统用水量要求，这样即达到24小时供水功能。

7、太阳能工业用水系统：

项目采用太阳能+废热水余热回收+蒸汽锅炉辅助加热的方式将软水加热至符合生产用水温度的热水，太阳能集热器布置在车间屋顶，在地面适当的位置设置热水机房及PLC控制系统。在每台设备废水排放处设置缓冲废热水箱，通过污水泵和废热水收集管网将废热水输送至热水机房的余热回收装置，经换热后，热水输送至热水箱。

8、太阳能工业用水项目实施：

在大型太阳能工业用水项目实施中，首先是正确评估项目的收益时间，在控制成本管理中优先采取余热系统热能利用；按运行能耗及折算节约成本价格、太阳能及余热回收设备造价进一步细化后确定；特别是采用能源合同项目，更要计算明白；这样，按全年节约蒸汽折算节约成本价位，减去太阳能及余热回收设备工程投入及年运行能耗费用，即可知道投入成本几年收回费用；如企业热水产出用量不稳定，太阳能系统可累次投入，这样在使用方用水量调控情况下工程再调增面积，而使太阳能企业成本投入不被失控管理。

太阳能热水系统建筑应用存在问题

1、实际应用过程中，太阳能热水系统的设计和施工往往自成一体，与建筑脱节，热水系统作为后置设备在建筑上增设安装和无序安装使用。即使在房屋建设时考虑了太阳能热水系统，也仅是简单的叠加或附加式安装，对原来完整的建筑外形和结构造成了一定程度的影响和破坏。

2、随着市场需求和太阳能技术的不断发展，太阳能热水系统应用中暴露出与地方气候特征结合不紧密，系统设计不合理，系统运行不稳定等问题，所有这些都限制了太阳能热水器在建筑上的使用。特别是随着大面积的集中太阳能热水系统和一些新型太阳能产品的大量应用，用户对太阳能热水系统稳定性和用水舒适性的要求越来越高，上述问题更为突出。

太阳能热水系统建筑一体化设计原则

从太阳能系统本身方面

1、系统应设计合理、运行可靠、安全耐用，能满足使用要求

2、系统应能够优先并最大限度地利用太阳能。

从太阳能与住宅建筑结合方面

1、太阳能系统的布局与摆放应与住宅建筑相协调

2、太阳能系统不能破坏住宅建筑的各种功能

从太阳能系统的使用管理方面

1、太阳能系统本身应方便管理与维护

2、太阳能系统应便于避免带来业主与物业管理之间的纠纷

太阳能热水系统建筑一体化设计要点

应用太阳能热水系统的建筑群体，均应与太阳能热水系统统一规划、同步设计、同步施工，与建筑物同时投入使用，以保证所选用的太阳能热水系统各个部分及其辅助设施与建筑规划布局、建筑设计有机结合，成为建筑规划设计中合理的不可分割的部分。一体化设计至少有以下几方面的要求：

（1）应用太阳能热水系统的建筑群体，在规划设计中特别需结合场地的地理条件、当地地域的气候条件、日照条件等因素来确定和设计建筑的朝向、建筑之间的间距及建筑形体组合，最大限度地满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。

（2）太阳能热水系统的选型要结合建筑功能及其对热水供应方式的需求，综合考虑环境、气候、太阳能资源，常规辅助能源类型，比较不同类型太阳能热水系统的性能、优缺点、造价，进行经济技术分析，酌情选择适用的、性价比高的太阳能热水系统类型。

（3）在管路布置上，建筑物中应都要事先预留出所有管路的通口，合理布置太阳能循环管路以及冷热水供应管路。

规划及景观设计要求

（1）应用太阳能热水系统的建筑工程，在规划设计阶段应根据地理、气候、场地条件，建筑功能和立面要求，在建筑总体规划、平面布局、朝向、遮挡间距、群体组合上为太阳能热水系统的一体化建筑结合设计、安装和使用提供方便的技术条件。

（2）应用太阳能热水系统的单体民用建筑在考虑既有环境规划选址时，应综合考虑场地周围既有建筑、构筑物及环境条件、建筑功能等因素；在确定建筑布局、间距、与周围群体和空间关系时，应结合建筑地点的地理气候条件，满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。

（3）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。

（4）应用太阳能热水系统的民用建筑在设计之初应结合所在地的地理、气候特征、场地条件、建筑功能和立面要求，结合太阳能热水系统的选择及所选系统的特点，综合进行建筑单体的相关设计。根据太阳能热水系统集热、储热、用热的要求合理地调整建筑平面布局、立面、剖面及空间造型，并方便太阳能热利用设备及管线的布置、使用、维护、安全和减少热损失。

（5）太阳能热水系统设计应由建筑设计单位和太阳能热水系统产品供应商相互配合共同完成。

（6）太阳能集热器安装在建筑屋面、阳台、墙面或建筑其他部位，不得影响该部位的建筑功能，并应与建筑协调一致，保持建筑统一和谐的外观。

（7）安装太阳能热水系统的建筑单体或建筑群体中，安装太阳能集热器的主要朝向宜为南向，根据不同地域条件，朝向应为南偏东至南偏西范围。

（8）建筑的体形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的遮挡，并应满足太阳能集热器在一天中太阳辐照较强的9：00～16：00时间段内不少于4h日照时数的要求。暖通南社在之前课件中曾多次提到。

（9）建筑设计中应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、保温、安全和系统检修等要求。

（10）设置太阳能集热器和贮热水箱的建筑部位，应设方便、安全的安装搬运通道和检修维护设施。对于使用中可能坠落的部件（如集热器）应采取安全防护措施。

（11）太阳能热水系统的管线应有组织布置，与管道井结合敷设，不得穿越其他用户的室内空间，以免管线渗漏影响其他用户使用，同时也便于管线维修。

（12）太阳能热水器金属构件较多，普遍具有电加热功能，且安装位置多突出于屋顶，如无有效的防雷措施，很容易成为雷击的首要目标。因此，需对太阳能热水系统采取必要的避雷措施。

（13）太阳能与建筑的一体化发展的更高层次是逐渐向着太阳能热利用设备统一模数化和与建材复合构件化的方向发展，综合或取代安装部位建筑构件的全部或部分功能当直接以建材型太阳能集热器构成围护结构时，应满足所在部位的建筑功能要求。

太阳能系统（生产厂家）根据建筑设计节能要求，对项目要求做到及早了解，提出优化方案，变被动为主动；

太阳能热水系统设计安装的依据

1、GB/T18713-2002《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》

2、GB 50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》

3、GB/T20095-2006《太阳热水系统性能评定规范》

关于太阳能工程的三个国家标准：

1、GB/T 18713-2002主要规定了太阳能热水系统设计、安装、验收时应遵循的原则。尤其在太阳能系统设计方面给予了比较全面详细的规定。

2、GB/T 20095-2006建立了太阳能热水系统的性能指标体系，并规定了获得这些指标的试验或检验方法。

3、GB/ 50364-2005则把太阳能作为一个建筑工程，从太阳能系统与建筑相关的各个方面（如规划设计/建筑设计/结构设计/给排水设计/电气设计/太阳能系统设计等）给予了规范、并对太阳能安装的过程控制、工程验收的原则与方法等给予了详细的规定。

现有工程市场施工的一些具体处理经验

太阳能热水系统的安装是一项多工种综合的安装项目，应由专业队伍或经过培训合格的人员完成。

太阳能热水系统的安装施工应单独编制施工组织设计，并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。

太阳能企业的工程设计、施工安装必须在太阳能国家标准及国家相关施工安装规范原则下作工艺改进。

(一）阳台壁挂式太阳能热水器安装：

（1）阳台壁挂式太阳能热水器是现在房地产市场高层建筑经常采用的成熟产品；但因设计人员有时对产品的了解不足，在集热板、水箱固定位置有时都采用原有建筑材料，对太阳能集热板、水箱不具备安全固定功能。有时集热板还放在阳台玻璃栏杆支架上固定。所以，当我们涉及到该项目后，必须了解原设计思路要求。对不能达到安全固定位置提出自己意见，如栏杆、水箱受力墙位置采用砼浇注柱及砼梁或其它加固方式，并出具变更图纸供业主方认可和实施。

(2)固定螺栓确保大于安全荷载要求，锚栓直径应通过承载力计算确定，并不应小于10mm；

（3）高层建筑单元集热器安装从正面垂直及侧面位置上下要形成一整体线条观感。

（4）集热板循环管在阳台开洞要保持内部比外部稍高5mm，以防止外部雨水向里面溢漏。

（5）根据施工安装经验，为防止水箱超压造成损坏，（有时高层小区水压不足，采用二次增压供水）必须在水箱进水管上安装减压阀，同时，为安全起见还应配置安全阀安装在相应位置。

(6)集热器、水箱换热介质采用防冻液，为防止介质腐蚀夹套钢板及其它金属材料，应在介质中增加防腐配剂。

阳台壁挂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。

3、如用户提高材料要求，可采用不锈钢、化学螺栓固定材料及不锈钢支架。

别墅分体太阳能热水器安装

分体式太阳能热水器其中又分承压式和非承压式两大类.。它与普通型太阳能热水器最大的区别就在于它的集热器与储水箱是分开的.集热器可以放在建筑物能晒到阳光的合适地方.而储水箱也同样可以放在任一位置.它们之间的循环采用强制(水泵)循环方式.配套相应控制系统和辅助能源,达到全天侯24小时供水目的. 同时分体式热水器解决了太阳能与建筑一体化的各种难题：

（一）实现了水箱与集热器分离，解决了安装位置的局限。

（二）集热面积和水箱的容积都可以根据住户不同位置设计组装，能够满足各种用户的需求。

（三）安装后不破坏房屋美观，而且能够美化建筑的外观，与城市景观融为一体。

分体平板太阳能热水系统我们可以采用两种循环方式换热循环保证集热板冬季抗冻功能。

一路为集热器与水箱内的热交换器之间的闭路循环系统，采用防冻液作为集热器加热工质的双循环系统；此循环系统由太阳能工作站自动控制运行，并配置有减压阀、安全阀、膨胀罐，以保证系统安全、正常的运行。一路为热水循环系统，采用二次换热方式加热承压式水箱内的水。用水采用顶水式，依靠自来水的压力由水箱底部顶出热水，让用户随时享受到有喷射力的热水。

集热器采用全铜黑铬平板集热板，（亦可采用铜铝复合或蓝膜（氮氧化钛）。全铜板体吸热快，传导性好，热损小；黑铬涂层吸收效率高，发射率较铜铝复合低。

（一）、采用双循环回路系统

铝合金边框硬度高、抗腐蚀性强，金属色宜于与建筑融为一体；聚氨酯发泡保温，保温效果好，有效的降低了平板集热器的热损耗；

覆盖透光率高、含铁量低钢化玻璃。抗打击能力强、保证了集热器的性能和安全。

水箱采用钢板搪瓷内胆、彩钢外壳，聚氨酯高压一次发泡成型保温，水箱内配置铜热交换器，换热面积大、承压运行。另外贮水箱内配有辅助电加热系统，保证阴雨天或冬天阳光不足时仍可以为用户供应热水。

工作站可根据用户的热水需求方式来设置相应的控制功能，实现24小时供应热水或定时供应热水的目的，享受热水中心的舒适和方便。

（二）、采用回流排空系统（集热板镶嵌于屋面）

将集热板镶嵌于屋面中，形成与建筑物一体，水箱放置于室内水箱间，太阳能集热系统采用温差循环换热方式不断工作，温度传感器启动太阳能循环泵，系统开始循环，当集热器温度的水温度差达到设定下限时，控制器发出控制信号，太阳能系统水泵停止，集热器及管线中的水按坡度排空返回到常压式水箱中，系统排空防冻，全天候运行。这样通过每次集热程序进行水热交换，不断地将集热器产生的热水置换到太阳能水箱。

工程施工首先解决屋面集热板安装位置的防水处理，并将集热板固定件、管线的屋面套管防水予留好。

热水供应系统于室内热水间通过电脑控制点启动控制循环泵，向各用水点随时提供热水。

水箱设电辅助加热，当储水箱上部水温低于设定值时，进行补充加热。保证冬季和阳光不足辅助系统加热，全天候供应热水。

为了集热板安装与屋面一体，设计时可采用集热板与屋面镶嵌式，也可让集热板高于屋面；但必须做好屋面防水及集热器支架固定。土建结构设计时，将集热板位置确定，预留好预埋件，以方便集热板位置准确安装。

如安装位置不准确，并缺少固定件，可采用化学螺栓固定位置安装作补救方案。即采用化学植筋法将钢筋植入混凝土结构，相当于在结构体内加上了预埋钢筋。加大截面法加固钢筋的锚固。同时，做好防水处理。据有关资料证实：对植筋后的钢筋进行抗拔试验表明，对不同标号的混凝土满足不同的植筋深度要求以后，可以将钢筋拔断，而钢筋不被拨出。植筋粘结材料抗腐蚀、耐老化、粘结强度远大于混凝土抗剪强度，且固化速度快，能使植入钢筋尽早承受外力作用。并确保与防水层组为整体，不发生漏水现象，螺栓固定后将瓦面孔洞用水泥砂浆补满，螺栓外部再与集热器支架固定焊制，保证达抗风、及屋面防水要求。

对管路系统做好排气系统，不能让空气存留产生循环不畅影响热循环。

（三）真空管集热工程集热器及水箱布置：

1、真空管太阳能集热器系统安装于顶层屋面，水箱因具体条件安装于底层水箱间位置。为了解决夏季高温形成太阳能过热现象而造成的水质结垢形成系统失控，工程设计屋面集热器供水管线采用登高管方式确保集热器在任何时候都不发生缺水后进水而发生炸管现象。该模式即简单，又适用，方便施工。

登高管道在系统中的应用：

一、防止集热器中水的回流。特别是水箱低于集热器时，因系统回流，而造成集热器缺水真空管空晒。

二，登高管道顶端设置排气装置，利于管道排气，防止管道产生气堵。

2、太阳能集热器系统一般安装于屋面，水箱因具体条件可以放在屋面、室内或楼下水箱间位置。放置于屋面的水箱必须有设计部门出具图纸，确保安全受力荷载。

太阳能系统如是后期安装，业主方希望水箱安装于楼面，有关水箱承载受力须设计部门出具水箱安装位置图纸，（设计人员是根据建筑结构的柱体受力计算在顶部位置确定最大受力重量，浇制砼水箱承载梁；如柱体受力达到水箱承载能力，未有砼承载梁，可根据受力计算采用工字钢作水箱承载梁，其钢梁的承载扰力须达安全使用要求。）

3、太阳能安装人员必须在确保设计受力情况下选用受力钢材，其型号必须按受力状况经材料力学计算选型。（计算挠度量；构件的挠度，通俗一点讲就是构件受力向的变形量。）

4、钢梁两端落于建筑物可承重部位，搭接量不少于15公分，并应垫高不少于10公分。

5、如太阳能水箱安装于室内下部水箱间位置，我们须计算太阳能水泵循环流量、扬程高度；如楼层较高（如40M向上）普通水泵扬程达不到要求，可选用多级泵，也可考虑在屋面采用设置小水箱，与底层大水箱采用换热方式进行热交换。在设计换热时要根据以下规范要求。

在间接系统中，换热器不应明显降低集热器效率

当集热器处于最大输出时，换热器导致的效率下降不应超过10%。

如果有多个换热器，每个换热器导致的集热器效率降低的总和不应超过10%。

6、太阳能集热水箱安装于楼顶，正常循环时对水平位置集热器是正常工作压力，如太阳能集热器分几个楼层，与水箱安装于不同高度，而作为在下侧楼层位置的集热器因高差压力及集热器温升密度，即对集热器联箱、玻璃管产生压力而造成玻璃管外推及联箱漏水；所以，该系统应独立采用循环系统，从回水管路向储热水箱拉水而平衡下侧集热器压力。

平板太阳能集热工程安装

平板太阳能集热器具有众多优点：集热效率高、承压能力强、全年产水量多于真空管，极易与建筑物有机结合。

为了发挥平板太阳能集热器的优势，对不同工程类型采用了不同防冻方式，使平板太阳能集热功能不仅达全年使用，并能与建筑物融为一体。

1、排空系统

平板集热器及热利用系统故障率低；回流排空式太阳能工程系统采用回流排空方法系统抗冻，它解决了集热器和管路在冬季冻结难题，同时对夏季防过热更具有独特的功效；保证了平板太阳能系统全年安全使用。

集热板和管线抗冻处理

采用回流排空式解决系统抗冻，集热器及管路的安装坡度，在达到设定条件后将集热器及管路中的水排回至室内水箱的方法，防止集热器和管路在冬季冻结。

集热板壳体要求

集热板外壳要求有一定的钢度和强度，并便于安装。我们定型制作防热损无玻璃橡胶压条专用铝型材，无边角边割整体组合制作。

集热板及系统排气、吸气处理

集热器及管路按运行位置实行流量平衡，每个系统单元的最高位置配以排气、吸气系统，以保证系统循环、排空和回流需要，达系统正常运行。

将回流式排空功能应用于平板太阳能大型工程系统，防冻的方法既可靠又不增加系统投资；既不浪费能源又不影响热效率；几年来这一方法在我们施工的大量工程实践应用中得到证明，是非常成功和行之有效的。同时，我们针对每个单项平板工程特点，具体解决每件工程难题，保证最合理工程设计及施工方案。

集热板壳体要求

集热板外壳要求有一定的钢度和强度，并便于安装。我们定型制作防热损无玻璃橡胶压条专用铝型材，无边角边割整体组合制作。

集热板及系统排气、吸气处理

集热器及管路按运行位置实行流量平衡，每个系统单元的最高位置配以排气、吸气系统，以保证系统循环、排空和回流需要，达系统正常运行。

将回流式排空功能应用于平板太阳能大型工程系统，防冻的方法既可靠又不增加系统投资；既不浪费能源又不影响热效率；几年来这一方法在我们施工的大量工程实践应用中得到证明，是非常成功和行之有效的。同时，我们针对每个单项平板工程特点，具体解决每件工程难题，保证最合理工程设计及施工方案。

2、平板太阳能工程二次换热方式系统

在大型平板太阳能工程系统中，因具体条件，经常采用介质换热方式为系统换热和防冻；一路为集热器与热交换器之间的闭路循环系统，采用防冻液作为集热器加热工质的循环系统；此循环系统由控制运行，并配置有循环泵、膨胀罐至交换器，以保证系统安全、正常的运行。一路为热交换器与水箱间的循环。这样既解决系统防冻同时还会解决集热器与水箱高差的水箱承载问题；

（五）集热器最大效率产热水

为了让太阳能系统产生最大效率的热水能量，根据用户建筑物现有条件，按照国家太阳能相关设计要求作最优化系统设计。太阳能补水系统安装在循环泵前集热器下循环系统，在控制系统上加时间程序，当晚上没有阳光情况下，定时自来水从集热器下循环系统把集热器中热水推出到水箱，让集热管中的热水全部被当天使用，这样在原水箱产热水系统外因增加了集热管中的热水而增大了产水量。

（六）热水供水系统水泵配置

供水增压泵

太阳能热水系统中用到的增压泵按控制方式分为：定时控制、水流开关式、压力开关式（气压给水）和变频控制等4种控制方式。

1、定时控制的增压水泵

适用于短时间定时集中供水；水箱与用水点的相对高度位置不受限制。采用满足增压需求的热水泵，采用时控开关或手动定时启动、关闭，以达到增压的要求。

2、水流开关增压水泵

水箱必须高于用水点，水流开关控制。一般水箱的水位要高于水流开关1米以上。

3、压力开关控制增压水泵（气压给水）

采用压力开关和压力罐，水泵最好为220V，水泵扬程至少10米以上；压力罐的容积一般为小时用水量的5％～10％。压力罐应为隔膜式压力罐。

气压给水的水箱与用水点的相对高度位置不受限制；但在水泵启停时会由于压力的波动而出现忽冷忽热的现象，特别是压力罐选择容积偏小时，易出现忽冷忽热的现象。

4、变频给水设备

普通给水是定速电机驱动，造成启动电流大，调节水量耗能大。现代节能技术需要可调转速给水。

其中变频调节：通过改变电网固有频率，使电机发生转速变化。又分为变频器调节和变频电机调节；

变频调节配置的变频器变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因数、过流/过压/过载保护等功能。

变频调节的水泵必须为380v，水泵扬程至少10米以上；

（1）在满足流量的情况下尽量选择两个或多个水泵，做到一工一变；

（2）变频供水系统除水泵、变频控制柜外还需配备远传压力表等配套设备。

（3）水箱与用水点的相对高度位置不受限制。

所以，现在的太阳能供水中多采用变频给水功能系统。

（七）管路及水泵系统安装

1、太阳能管路安装应符合GB 50242《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》的相关要求。

2、水泵按照厂家及国标规定的方式安装，水泵周围应留有检修空间，并做好接地保护。

3、安装在室外的水泵，应有妥当的防雨保护措施。严寒地区和寒冷的地区必须采取防冻措施。

4、电磁阀应水平安装，阀前加装细网过滤器，阀后加装调压作用明显的截止阀。

5、太阳能循环泵系统应一用一备，前后配置控制阀和止回阀；（止回阀在出水前部，保持在调换循环泵时不用关闭控制阀。）

6、太阳能管路的热水可能会超过80℃，应注意选材和可能的情况。

（八）集热器支架安装：

集热器支架应按设计要求选用材料，符合GB相关条文要求。支架组成后受力部位确保强度可靠，稳定性好，采用螺丝或焊接在固定位置上。在达到以上要求下，做到支架用料合理，以控制材料成本。

（九）游泳池太阳能系统：太阳能游泳池由太阳能加热系统、辅助能源系统、换热器、水处理净化消毒系统、控制系统等组成。

游泳池加热所需热量

为下列各项耗热量的总和：

（1）游泳池和水上游乐池水表面蒸发损失的热量；

（2）游泳池和水上游乐池池壁和池底传导损失的热量；

（3）管道的净化水设备损失的热量；

（4）补充新鲜水加热需要的热量。

热量计算的另一种方法：根据《给排水设计手册》的简便算法计算每天散热损失：

Q1=٧VαΔt

=水的密度·游泳池容量·水的比热·温差

每天补充水所需要的热量需t要单独计算：

Q2=αvfρ（tr-tb)

=水的比热·补充水量·水的密度·温差

Q=Q1+Q2

十、太阳能系统与热泵系统配合

太阳能系统是吸收太阳光中热量，而热泵是空气中的热量，空气中热量来自太阳光，从这一点来说，真空管或者平板太阳能和热泵系统都是利用太阳能进行加热的，二者是不互补的。但二者都有一个共同的特点就是加热缓慢，因此在设计时，一定不能让二者同时工作对水箱进行加热，这样不但不能节能，而且会造成能耗的增加，不能充分的利用太阳能。为此根据供水方式的不同，将常用的太阳能热泵加热方式详列如下：

热泵的产水量：Q=K*W*H*860/△t

其中:Q—热泵产水量,L

W—热泵制热量，（W=COP*P）

K—降容系数，取0.8-0.9

△t—水的温升,℃

H—热泵加热时间,一般不要超过14小时

一般简易计算：1HP产水量:温升40℃，80～100L

（十一）其它内容：

1、水箱系统补水：

集热水箱补水在原有电磁阀控制基础上，为防止电磁阀发生问题影响系统供水使用，须增加手动旁通管道及控制阀门，同时再增加浮球阀，以在电磁阀维修时系统方便使用。

2、集热器控制系统漏水报警功能：

当有些用户方提出要求，在控制柜中增加系统漏水（如真空管破裂）报警功能，在系统供水部位加流量计，当集热器发生漏水现象，控制系统即警报系统报警。

3、二个～多个水箱的系统控制：

水箱分为集热水箱和恒温水箱。集热水箱系统当产生热水达设计要求温度，水箱间的过水泵即将热水调过恒温水箱储存，（也有水箱间采用过水管，但管径要大些。）同时，为保证恒温水箱温度降低热能补偿，系统控制必须配置辅助能源系统确保系统供水温度。多个水箱中的恒温水箱的功能是保证宾馆24小时供水要求。

4、水箱浮动取用热水：为了防止补水产生混水，供水恒温水箱供水系统采用浮动取用上部热水，当水箱下部补水温度达不到使用要求时，辅助加热系统开始工作，通过循环，把下部低温水加热并送于恒温水箱上部，而如供水系统工作，即取上部达到温度要求的水层使用，辅助加热系统功率确保系统用水量要求，这样即达到24小时供水功能。

7、太阳能工业用水系统：

项目采用太阳能+废热水余热回收+蒸汽锅炉辅助加热的方式将软水加热至符合生产用水温度的热水，太阳能集热器布置在车间屋顶，在地面适当的位置设置热水机房及PLC控制系统。在每台设备废水排放处设置缓冲废热水箱，通过污水泵和废热水收集管网将废热水输送至热水机房的余热回收装置，经换热后，热水输送至热水箱。

8、太阳能工业用水项目实施：

在大型太阳能工业用水项目实施中，首先是正确评估项目的收益时间，在控制成本管理中优先采取余热系统热能利用；按运行能耗及折算节约成本价格、太阳能及余热回收设备造价进一步细化后确定；特别是采用能源合同项目，更要计算明白；这样，按全年节约蒸汽折算节约成本价位，减去太阳能及余热回收设备工程投入及年运行能耗费用，即可知道投入成本几年收回费用；如企业热水产出用量不稳定，太阳能系统可累次投入，这样在使用方用水量调控情况下工程再调增面积，而使太阳能企业成本投入不被失控管理。

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