居住建筑太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范

居住建筑太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范1.1一般規(guī)定1.1.1居住建筑太陽能集熱器，應(yīng)根據(jù)各種集熱器的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能確定采用平板型集熱器、真空管集熱器或其它先進(jìn)適用的集熱器。1.1.2采用太陽能熱水器供熱水的居住建筑，應(yīng)根據(jù)建筑類型及室內(nèi)給水系統(tǒng)的條件，經(jīng)綜合技術(shù)分析選擇太陽能熱水系統(tǒng)的類型。1.1.3安裝在建筑物屋面、墻面、陽臺(tái)和其它部位的太陽能集熱器、支架及連接管線，應(yīng)預(yù)設(shè)預(yù)埋固定件和套管。1.1.4太陽能熱水系統(tǒng)的垂直管線不應(yīng)明敷在建筑外墻上，嚴(yán)禁敷設(shè)在建筑物的風(fēng)道內(nèi)。1.2集熱器1.2.1集熱器的最佳安裝方位應(yīng)朝向正南或正南偏西，若受條件限制時(shí)，其偏差允許范圍宜在正南±15°以內(nèi)。1.2.2集熱器的安裝傾角，應(yīng)根據(jù)熱水的使用季節(jié)和地理緯度確定：1.偏重考慮春、夏、秋三季使用效果時(shí)θ=φ（1.2.2-1）2.偏重考慮夏季使用效果時(shí)θ=φ-(0~10)°（1.2.2-2）3.偏重考慮冬季使用效果時(shí)θ=φ+（0~10）°（1.2.2-3）式中θ——太陽能集熱器的安裝傾角（°）φ——集熱器安裝地的地理緯度（°）。1.2.3集熱器排間距以及集熱器與前側(cè)遮光物的距離：集熱器的布置應(yīng)避開建筑物的遮擋，建筑物的陰影長度即集熱器距遮光物的水平最小凈距（或集熱器排間距），可按下式計(jì)算：D=H·cotXs（1.2.3-1）式中D——集熱器距離遮光物或前后排間的水平最小凈距（m）；H——遮光物最高點(diǎn)與集熱器采光面最低點(diǎn)之間的垂直高差（m）；Xs——建筑物所在地冬至日上午10時(shí)的太陽高度角（全年性使用）(°)。1.2.4集中式的太陽能集熱器可通過并聯(lián)、串聯(lián)或串并聯(lián)相結(jié)合的方式連接成集熱器組。集熱器組的串聯(lián)和并聯(lián)的管路布置應(yīng)通過計(jì)算確定。1.2.5集中式的太陽能集熱器陣列，應(yīng)采用強(qiáng)制循環(huán)方式或定溫放水的非循環(huán)方式。1.2.6集熱器總面積：直接加熱系統(tǒng)太陽能集熱器需要安裝的總面積可根據(jù)用戶每日的用水量和熱水溫度要求以及當(dāng)?shù)靥栞椪樟坑?jì)算，按下式確定：（1.2.6-1）式中Ac——直接加熱系統(tǒng)集熱器總面積，m2；Qw——日均熱水用水量，L（可按最高日用水量的下限取值）；Cw——水的定壓比熱容，4.187kJ/kg·℃；tend——儲(chǔ)水箱內(nèi)水的終止溫度，℃；ti——水的初始溫度，℃（與JT取值相同月份的冷水平均溫度）；f——太陽能保證率，無量綱（0.4~0.8）；根據(jù)系統(tǒng)使用期內(nèi)的太陽輻照量、系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性及用戶要求等因素綜合考慮后確定。ρ——水的密度，1.0kg/L；JT——當(dāng)?shù)卮悍?、秋分所在月（春、秋季使用）或冬至所在月（冬季使用）集熱器采光面上月均日輻照量，kJ/m2·d；ηcd——集熱器全日集熱效率，無量綱；根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)取值0.46~0.55。ηL——管路及儲(chǔ)水箱熱損失率，無量綱；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值0.2~0.25。間接加熱系統(tǒng)太陽能集熱器采光總面積的計(jì)算也可根據(jù)國際上通用f-chart軟件或類似的軟件進(jìn)行計(jì)算。間接系統(tǒng)集熱器總面積：（1.2.6-2）式中Ain——間接加熱系統(tǒng)的太陽能集熱器總面積，m2；Ac——直接加熱系統(tǒng)太陽能集熱器總面積，m2；Fhx——換熱器的換熱因子，無量綱（按制造廠家的數(shù)據(jù)確定）。1.3儲(chǔ)熱水箱1.3.1集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)的儲(chǔ)熱水箱容積應(yīng)根據(jù)熱水用水小時(shí)變化曲線及太陽能集熱器的供熱能力，綜合考慮輔助加熱裝置加熱時(shí)段和能力等多種因素經(jīng)計(jì)算后確定。1.3.2分戶式太陽能熱水系統(tǒng)儲(chǔ)熱水箱容積可按下列經(jīng)驗(yàn)公式確定：V=(50~70)·A（1.3.2-1）式中V——儲(chǔ)熱器有效容積，L；A——集熱器的集熱面積，m2（直接加熱系統(tǒng)為Ac，間接加熱系統(tǒng)為Ain）。注：部分無法按第1.3.1條計(jì)算的集中式系統(tǒng)可參照本公式計(jì)算。1.3.3儲(chǔ)熱水箱在閉式強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng)中必須承壓，其承壓能力應(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。1.3.4儲(chǔ)熱水箱材質(zhì)、襯里材料和內(nèi)壁涂料，應(yīng)確保水質(zhì)在可能出現(xiàn)的運(yùn)行溫度下符合現(xiàn)行的《生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求和安全要求。1.3.5儲(chǔ)熱水箱的布置形式（立式或臥式）和進(jìn)出水管布置，不得產(chǎn)生水流短路，并應(yīng)保證箱內(nèi)具有平緩的水溫梯度，充分利用水箱的儲(chǔ)熱容積。1.3.6儲(chǔ)熱水箱保溫效果必須達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，熱損系數(shù)≤2W/m2·K。1.3.7在開式非承壓系統(tǒng)中，儲(chǔ)熱水箱應(yīng)設(shè)置水位計(jì)、水溫指示器、控制器及放空管等；在閉式承壓系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)置壓力表、泄壓裝置、水溫指示器、控制器及自動(dòng)排氣閥等。1.4輔助能源1.4.1太陽能熱水系統(tǒng)必須配設(shè)輔助加熱裝置，可采用電、燃油、燃?xì)饣虺鞘衅渌麩嵩醋鬏o助能源。在分戶式系統(tǒng)中宜采用電或燃?xì)庾鳛檩o助能源。1.4.2為保證太陽能熱水系統(tǒng)全天候正常運(yùn)行，輔助能源的加熱能力配備應(yīng)按不計(jì)太陽能集熱器供熱能力的常規(guī)熱水系統(tǒng)計(jì)算，具體選型應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）中第5章的有關(guān)條款執(zhí)行。1.4.3輔助能源可直接加熱，也可通過熱交換器間接加熱儲(chǔ)熱水箱中的水。1.4.3當(dāng)采用燃油、燃?xì)庾鳛檩o助加熱的手段時(shí)，應(yīng)按相關(guān)的專業(yè)規(guī)范采取防火、防油、防氣污染的技術(shù)措施。1.5熱交換器1.5.1太陽能集熱器收集的熱量，可以直接加熱儲(chǔ)熱水箱中的水，也可以通過熱交換器間接加熱儲(chǔ)熱水箱中的水。1.5.2采用熱交換器間接加熱生活熱水的系統(tǒng)適用于原水水質(zhì)易于在集熱器盤管或流道中結(jié)垢的高硬度水，同時(shí)適用于暴露在室外的集熱器具有較高防凍要求的地區(qū)。1.5.3在利用熱交換器間接加熱的太陽能熱水系統(tǒng)中，熱交換器換熱不應(yīng)明顯降低集熱器效率。當(dāng)集熱器的太陽能收益達(dá)到可能的最大值時(shí)，熱交換器導(dǎo)致的集熱器效率降低不應(yīng)超過10%。1.6集熱循環(huán)泵1.1.1分離式太陽能熱水系統(tǒng)中，在自然循環(huán)不能保證集熱效益的前提下必須設(shè)置循環(huán)水泵。1.1.2集熱循環(huán)泵的流量應(yīng)根據(jù)太陽能集熱器的面積大小確定，并可按下式計(jì)算：qx=(0.01~0.02)·A（1.1.2-1）式中qx——集熱循環(huán)泵流量，（L/s）；A——集熱器總面積，（m2）（直接加熱系統(tǒng)為Ac，間接加熱系統(tǒng)為Ain）。1.1.3大型的集中式太陽能熱水系統(tǒng)的集熱循環(huán)泵流量應(yīng)根據(jù)集熱器及相關(guān)管路的容積和集熱循環(huán)泵一次運(yùn)行歷時(shí)確定：qx=Vx/Tx（1.1.3-1）式中Vx——集熱器及相關(guān)管路的容積（L）；Tx——集熱循環(huán)泵一次運(yùn)行歷時(shí)（s）。1.1.4集熱循環(huán)泵的揚(yáng)程根據(jù)克服集熱系統(tǒng)最大水頭損失計(jì)算確定。1.1.5集熱循環(huán)泵的啟閉，應(yīng)按太陽能集熱器上部的水溫與儲(chǔ)熱水箱下部水溫溫差實(shí)施控制?？刂茊㈤]的溫差宜采用高于15℃時(shí)啟泵，低于5℃時(shí)停泵。1.1.6集熱循環(huán)泵宜靠近儲(chǔ)熱水箱設(shè)置，不應(yīng)與有安靜要求的臥室、書房等房間貼鄰安裝。水泵應(yīng)采用低噪音機(jī)組并有防噪音措施。1.1.7集熱循環(huán)泵的吸水管上應(yīng)設(shè)閥門，出水管上應(yīng)設(shè)閥門、止回閥及壓力表。1.7管路設(shè)計(jì)1.7.1太陽能熱水系統(tǒng)中的熱水供回水管道應(yīng)按《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）中的有關(guān)條款執(zhí)行。在間接加熱系統(tǒng)中，集熱循環(huán)管作為熱媒管道應(yīng)符合熱媒流體的壓力及材質(zhì)要求。1.7.2太陽能熱水系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有可靠的防凍、防超溫、超壓措施。1.7.3集熱管線的設(shè)計(jì)應(yīng)盡量短捷，減小熱損。在計(jì)算集熱器總面積、輔助加熱功率及儲(chǔ)熱水箱容積時(shí)應(yīng)考慮集熱循環(huán)水管及熱水供回水管的熱損失。1.7.4選擇太陽能熱水系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)對(duì)管路系統(tǒng)的熱損耗量和控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)便性、可靠性、系統(tǒng)投資總額以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行綜合比較后確定。1.7.5在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)置壓力式膨脹罐或泄壓閥。1.日用熱水量小于等于10m3的熱水供應(yīng)系統(tǒng)可采用泄壓閥泄壓的措施；2.日用熱水量大于10m3的熱水供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置壓力式膨脹罐。膨脹罐總?cè)莘e按《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50015-2003）中第5.4.21式計(jì)算。1.7.6太陽能熱水系統(tǒng)的冷水進(jìn)水管上應(yīng)有可靠的防止倒流措施。1.8運(yùn)行控制設(shè)計(jì)1.8.1太陽能集熱系統(tǒng)、輔助加熱系統(tǒng)和熱水供回水系統(tǒng)應(yīng)采用全自動(dòng)控制操作方式。1.8.2輔助加熱設(shè)備應(yīng)根據(jù)儲(chǔ)熱水箱的溫度及熱水供水溫度之間設(shè)定的溫差，按用戶需要實(shí)行分時(shí)、定溫或變溫自動(dòng)控制。1.8.3集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)和分戶熱水供應(yīng)系統(tǒng)的用水量較大者應(yīng)設(shè)保溫循環(huán)系統(tǒng)。保溫循環(huán)泵的啟閉視系統(tǒng)的大小、用水溫度的要求，采用定時(shí)定溫循環(huán)或連續(xù)循環(huán)。1.8.4太陽能熱水系統(tǒng)的控制器應(yīng)具備如下智能化管理功能：1.顯示集熱系統(tǒng)循環(huán)泵的工作狀況，控制集熱循環(huán)泵的啟閉，并反饋信息；2.顯示儲(chǔ)熱水箱的熱水溫度，并反饋信息；3.在非承壓式系統(tǒng)中顯示儲(chǔ)熱水箱的水位；4.對(duì)輔助加熱設(shè)備按設(shè)定程序進(jìn)行啟、?？刂?，并顯示反饋信息；5.在集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)中應(yīng)記錄瞬間熱水用水量、溫度壓力及其變化曲線（用水量、溫度及供水壓力變化曲線圖）。1.9電氣及防雷設(shè)計(jì)1.9.1電氣設(shè)計(jì)應(yīng)滿足太