太阳能热水系统与建筑一体化技术

1、太阳能热水系统与建太阳能热水系统与建筑一体化技术筑一体化技术民用建筑太阳能热水系统综合利用工程技术探讨概论概论w能源是经济和社会发展的重要物质基础。开发利用可再生能源是解决我国能源问题的重要措施之一。太阳能是永不枯竭的清洁可再生能源，太阳能热水器是重要的可再生能源利用技术。w但是，太阳能热水器一直是建筑物建成后才由用户购买、安装的后置设备，安装时，可能影响建筑物的外观和城市景观，甚或破坏建筑物的使用功能。 概论w所以为了节约能源，促进可再生能源的利用，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，国家于2005年12月5日发布了民用建筑太阳能热水系统应用技术规范并已于2

2、006年1月1日实施，河北省于2009年4月7日发布了民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程并已于2009年6月1日实施。 概论w规范和规程都明确地提出了“采用太阳能热水系统的民用建筑，其太阳能热水系统的设计应纳入建筑工程设计，统一规划、同步设计、同步施工，与建筑工程同时交付使用。”并且“安装在建筑物上的太阳能集热器应规则有序、排列整齐。其管道和电器、电线等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。” 太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识1.1、太阳能、太阳能w以太阳辐射形式发射、传播或接收的能量。即太阳表面以电磁波的形式向宇宙空间辐射的能量，总称为太阳

3、辐射，俗称太阳能。 1.2 太阳常数太阳常数w太阳常数的定义：即日地平均距离时地球大气层上界，与太阳光线垂直的表面上，单位面积、单位时间内接收到的太阳辐射能量。太阳常数的量值是通过实测得到的。它是一个定值，为1353W/m2。太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识1.3太阳辐射的衰减太阳辐射的衰减w由于地球外表面有一层厚约30km的大气层，太阳辐射穿过大气层时将受到大气中的各类气体如臭氧、二氧化碳、水蒸气及灰尘等物质的吸收、反射和散射，使得达到地球表面的太阳辐射明显衰减。30%的能量反射回宇宙；23%的能量被吸收；只有约47%的能量达到地球陆地和海洋，成为地球上能量的主要来源。太阳能利用基本知识

4、太阳能利用基本知识w地球表面上的太阳辐射有两部分组成： 、直射辐射、直射辐射 不改变方向的太阳辐射； 、散射辐射、散射辐射 被大气层或云层反射和散射后改变了方向的太阳辐射太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识w地球大气层上界的太阳辐射是直射辐射。当它穿过大气层时，部分受到大气空气分子、水蒸气和灰尘颗粒的散射，使得到达地球表面的直射辐射显著减小；同时，太阳辐射的各种波长中的某些波长的辐射被大气中的氧气、水蒸气、二氧化碳和臭氧所吸收。因此达到地面的直射辐射和散射辐射的能量之和，必定小于大气层上界的太阳辐射。太阳辐射的衰减程度与大气质量及大气透明度有关。太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识w大气质量与

5、太阳高度角有关，太阳高度角越小，大气质量越大，太阳辐射的衰减度越大；反之，太阳高度角越大，大气质量越小，太阳辐射的衰减度越小。w其关系见下表：太阳高度角太阳高度角s90604530105大气质量大气质量(l/sins)1.0001.1551.4142.0005.75811.480太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识 w大气透明度越高，地面接收的太阳辐射就越多；反之，透明度越低，地面接收的太阳辐射就越少。w具体关系见下表。太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识透明透明度度太阳高度角太阳高度角710152025304050607590很浑很浑浊浊0.6048.883.7153.5230.3314.0

6、376.8530.3690.8802.5900.2949.0浑浊浑浊0.6555.8104.7174.4258.2334.9411.7579.2732.7844.3949.0983.9偏低偏低0.7069.8118.6195.4279.1355.9439.6600.1753.6865.3983.91025.8正常正常0.7583.7132.6216.3300.0383.8474.5648.9788.5907.11018.81067.6偏高偏高0.8090.7139.6223.3314.0411.7502.4676.9816.4956.01060.61109.5很透很透明明0.8597.7153

7、.5244.2341.9439.6537.3697.8858.3983.91102.51144.4太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识太阳相对地球的位置与太阳角太阳相对地球的位置与太阳角w地面上某处所接收到的太阳辐射能量的大小与太阳相对于地球的位置有关。其位置可由赤道坐标系和地平坐标系来描述。 、赤道坐标系、赤道坐标系w赤道坐标系中有两个名词，赤纬角与时角。w赤纬角：与所在地区无关，只跟一年中的某月某日有关。世界上不同的地区，只要日期相同，赤纬角就相同；日期不同，赤纬角就不同。w时角：地球自转一周为360，对应的时间为24小时，故每小时对应的时角为15，从正午算起，上午为负，下午为正，数值为离

8、正午的时间乘以15。日出、日落时的时角最大，中午时为零。太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识 、地平坐标系、地平坐标系w地平坐标系是人在地球上观看空中的太阳相对地球的位置。有三个名词，即天顶角、高度角、方位角。w天顶角：太阳光线和地平面之间的夹角z称为天顶角。w高度角：太阳光线和它在地平面上投影线之间的夹角s称为高度角。它表示太阳高出水平面的角度。w天顶角与高度角的关系为z+s=90。太阳能利用基本知识太阳能利用基本知识w方位角：地平面上正南方向线与太阳光线在地平面上投影间的夹角称为方位角。方位角从正午起算，按顺时针方向为正，逆时针方向为负，也就是上午为负，下午为正。w方位角与时角本身的正、负

9、可以互换，但方位角与时角两者之间的正、负必须一致。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.1 种类种类w目前，太阳能集热器主要有两大类：平板型集热器和真空管集热器 w2.1.1 平板型太阳能集热器平板型太阳能集热器w平板型太阳能集热器主要由吸热板、盖板、保温层和外壳组成。 吸热板吸热板w吸热板：吸收太阳能并向集热器工作介质传递热量的部件。吸热板的材料主要有铜材、铝合金、钢材、镀锌板和不锈钢。大量采用的是铜材。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w吸热板的涂层材料对吸收太阳能起非常重要的作用。一般应选用选择性涂料。因为太阳辐射的波长主要集中在0.32.5m的范围，而吸热

10、板的热辐射主要集中在220m的波长范围内，既要增强吸热板对太阳能的吸收能力，又要减少热损失，降低吸热板的热辐射，因此应选用选择性涂料。选择性涂料是对太阳短波辐射具有较高吸收率，而对长波热辐射发射率却较低的一种涂料。目前大多采用磁控溅射的方法制作选择性涂料，可达到吸收率=0.930.95，发射率=0.120.04，大大提高了产品热性能。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w对吸热板的技术要求主要有：w、有一定的承压能力；、有一定的承压能力；w、与工作介质的相容性好；、与工作介质的相容性好；w、热传递性能好；、热传递性能好；w、加工工艺简单。、加工工艺简单。w吸热板有以下几种结构：w

11、、管板式；w、扁盒式；w、扁管式。w目前常用的是管板式铜铝（全铜）复合工艺板芯，无接触热阻，热效率高。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器 、盖板、盖板w盖板：其作用是减小热损失。集热器的吸热板将吸收到的太阳能转变成热能传输给工作介质时，也向周围环境散失热量；在吸热板上表面加设能透过可见光而不透过红外热射线的透明盖板，就可有效地减少这部分能量的损失 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w对盖板的技术要求：w、高全光透过率、高全光透过率：阳光透过盖板后照射到吸热板并转变为热能，盖板对太阳光光谱的全光透过率越高，则照射到吸热板的光线越强，得到的热量越大，集热器效率越高。w、

12、耐冲击强度高、耐冲击强度高：在使用中受到冰雹、石头等外力碰撞时，不致损坏。w、耐候性能良好：、耐候性能良好：集热器通长安装在室外向阳处，长期遭受冷、热、光、风、雨、雪等侵蚀，如果盖板不具有良好的耐候性，则其透光、强度等性能急剧下降，会导致集热器的工作寿命缩短。w、绝热性能好绝热性能好：集热器工作时的温度较高，必然有一部分热量通过盖板向外传导散热，其散热量大小与盖板热导率成正比：热导率越大，则绝热性能越差，散失热量越大，集热器效率越差。w、加工性能好加工性能好。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器 、保温层、保温层w保温层的作用主要是减少集热器向周围环境的散热，以提高集热器的热效率

13、。w常用的保温材料有岩棉、矿棉、聚苯乙烯、聚氨酯等，目前使用较多的是岩棉，最好使用聚氨酯发泡产品。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器 、外壳、外壳w外壳一般情况下用钢材、彩色钢板、压花铝板、铝板、不锈钢板、塑料、玻璃钢等制成。一是要保持一定的刚度和强度，二是便于安装，三是要美观漂亮。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器 、工作原理、工作原理w就是让阳光透过透光盖板照射在表面涂有高太阳能吸收率涂层的吸热板上，吸热板吸收太阳能后温度升高，一方面将热量传递给集热器内的工作介质，使工作介质温度升高，作为载体输出有用能量；另一方面也向四周散热。盖板则起到允许可见光线透过，而红

14、外热射线不能透过的作用，也就是所谓的温室效应，使工作介质能带走过多的热量而提高太阳能集热器的热效率。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.1.2、真空管型太阳能集热器、真空管型太阳能集热器w真空管型太阳能集热器分为全玻璃、金属-玻璃结构两种。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、全玻璃真空管型太阳能集热器、全玻璃真空管型太阳能集热器w全玻璃真空管型太阳能集热器是由多根全玻璃太阳能集热管插入联箱而组成。w全玻璃真空集热管由内、外两根同心圆玻璃管构成，具有高吸收率和低发射率的选择性吸收膜沉积在内管外表面上构成吸热体，内外管夹层之间抽成真空，其形状特别像一个细长的暖水

15、瓶胆。它采用单端开口，将内、外管口予以环形熔封；另一端是密闭半球形圆头，由弹簧卡支撑，可以自由伸缩，以缓冲内管热胀冷缩引起的应力。弹簧卡上装有消气剂，当它蒸散后能吸收真空运行时产生的气体，保持管内真空度。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w其工作原理：其工作原理：太阳光能透过外玻璃管照射到内管外表面吸热体上转换成热能，然后加热内玻璃管内的传热流体，由于夹层之间被抽成了真空，有效地降低了向周围环境散失的热损失，使集热效率得以提高 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w全玻璃真空太阳能集热管的质量与选用的玻璃材料、真空性能和选择性吸收膜的质量有特别重要的关系。w、玻璃、玻

16、璃 w国标全玻璃真空太阳集热管（GB/T17049-2005）规定：生产制造全玻璃真空集热管的玻璃材料应采用硼硅玻璃3.3。该材料具有很好的透光性能，玻璃中的氧化铁含量为0.5%以下；热稳定性好，热膨胀系数低，为3.3*10-6/；耐热冲击性好、耐热温差大于200；有较高的机械强度，有较好的抗化学侵蚀性并适合加工。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、真空度、真空度 w确保真空集热管的真空度是提高产品质量，保证产品使用年限的重要指标。国标规定，集热管的真空度应小于或等于5*10-2Pa。w要使集热管内长期保持较高的真空度，在排气台排气时，必须对玻璃真空集热管进行较高温度与较长时

17、间的保温烘烤，以消除管内水蒸气及其他气体。此外，在真空集热管内还应放置钡-钛吸气剂，它蒸散在抽真空封口一端的管壳内表面上，像镜面一样，能在运行时吸收集热管内释放出的微量气体，以确保管内真空度的保持。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、选择性吸收涂层、选择性吸收涂层 w采用光谱选择性吸收膜作为光热转换材料是真空集热管的又一重要特点。对于真空集热管的选择性吸收膜需要考虑两个特殊要求：一是真空性能；二是耐温性能。w真空集热管的选择性吸收膜需要使用专用设备进行制备生产。目前，绝大多数采用磁控溅射工艺。如铝氮/铝选择性吸收膜，它的太阳辐射吸收率大于0.93，红外发射率约0.06，而国家

18、标准规定0.86，0.09。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w国标国标全玻璃真空太阳集热管全玻璃真空太阳集热管（GB/T17049-2005）规定）规定了全玻璃真空太阳集热管的技术要求：了全玻璃真空太阳集热管的技术要求：w玻璃材料应采用硼硅玻璃玻璃材料应采用硼硅玻璃3.3。w空晒性能参数空晒性能参数y175(m2K)/kW(当太阳辐射照度当太阳辐射照度G800W/ m2，环，环 境温度在境温度在830之间之间)。w闷晒至水温增加闷晒至水温增加35所需的太阳曝辐量所需的太阳曝辐量3.8MJ/ m2(当太阳当太阳辐射照度辐射照度G800W/ m2，环境温度在，环境温度在830之间

19、之间)。w平均热损失系数平均热损失系数UCT0.9W/(m2K)。w真空夹层内的气体压强真空夹层内的气体压强p5*10-2Pa。w耐热冲击应能承受耐热冲击应能承受25以下冷水与以下冷水与90以上热水交替反复以上热水交替反复冲击三遍而不损坏。冲击三遍而不损坏。w耐压需求应能承受耐压需求应能承受0.6M Pa的压力。的压力。w抗冰雹要求应在径向尺寸不大于抗冰雹要求应在径向尺寸不大于25mm的冰雹袭击下无损坏。的冰雹袭击下无损坏。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器 、金属、金属-玻璃真空管型太阳能集热器玻璃真空管型太阳能集热器w全玻璃真空太阳集热管的材质为玻璃，放置在室外被损坏的概率

20、较大，在运行过程中，若有一根管损坏，整个系统就要停止工作。于是在原来的基础上开发了金属玻璃结构的真空集热管。分两种形式：即采用热管直接插入真空管内和应用U形金属管吸热板插入真空管内的两类集热管。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w热管式真空管型太阳集热管有两类，即热管平板翼片结构和热管圆筒翼片结构。为了确保热管式真空管型太阳集热管的正常工作，热管真空管与地面的倾角应大于10。wU形管式真空管型太阳集热管也有两类，按插入管内的吸热板形状不同，有平板翼片和圆柱翼片两种。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器 、真空管太阳集热器的结构、真空管太阳集热器的结构w无论真空管太阳

21、能集热器或真空管太阳能热水工程，一般是把多支真空管集热器通过联席组成集热器单组模块，然后根据需要选择多组模块组成整个装置或系统。w真空管太阳集热器一般由集热管、反射板（有时可不用）联箱、尾座和支架组成。根据集热管的安装方向可分为南北向放置和东西向放置两种形式。w联集箱根据承压与非承压要求进行设计与制造，承压联箱一般达到的运行压力为0.60M Pa以上，非承压联箱由于运行和系统的需要，也要有一定的承压要求，一般按0.05M Pa设计。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.1.3、太阳能集热器的性能参数、太阳能集热器的性能参数w、热性能参数、热性能参数w太阳集热器的热性能主要用集热

22、器的瞬时效率方程和效率曲线表征。瞬时效率方程和效率曲线根据国家标准GB/T4271-2000平板型太阳集热器热性能试验方法和GB/T17581-1998真空管太阳集热器的规定检测得出。此外，太阳集热器的平均热损失系数和太阳能热水系统的平均热损失系数也是表征其热性能的重要参数。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、集热器瞬时效率集热器瞬时效率是指在稳态（或准稳态）条件下，集热器传热工质在规定时段内从规定的集热器面积（总面积、采光面积或吸热体面积）上输出的能量与同一时段内、入射在同一面积上的太阳辐照量的比。w 、太阳集热器（管）的平均热损失系数太阳集热器（管）的平均热损失系数是集热器

23、（管）中吸热体对环境空气的平均传热系数，单位W/(m2K)。用国家标准GB/T4271-2000平板型太阳集热器热性能试验方法和GB/T17049-2005全玻璃真空太阳集热管规定的方法检测得出。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w太阳能热水系统的平均热损失系数是在无太阳辐照条件下的一段时间内，单位时间、单位水体积太阳能热水系统贮水温度与环境温度之间单位温差的平均热量损失。用国家标准GB/T18708-2002家用太阳热水系统热性能试验方法规定的方法检测得出。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、光学性能参数、光学性能参数w太阳集热器的光学性能参数包括平板型太阳

24、集热器透明盖板和真空管型集热器玻璃管的太阳透射比，以及集热器吸热体涂层的太阳吸收比和半球发射比。w、太阳透射比、太阳透射比：透射是辐射在无波长或频率变化的条件下，对材料层的穿透；透射比可用于单一波长或一定波长范围。太阳透射比是指到达材料层出射面的与进入材料层入射面的太阳辐射通量之比。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、太阳吸收比、太阳吸收比：吸收是辐射能由于与物质的相互作用，转换为其他能量形式的过程；吸收比可用于单一波长或一定波长范围。太阳吸收比是指在材料层的入射面和出射面之间吸收的与离开的太阳辐射通量之比。w、半球发射比半球发射比：发射是物质辐射能的释放；发射比可用于单一波

25、长或一定波长范围。半球发射比是指在2立体角内，相同温度下辐射体与全体辐射体（黑体）的辐射出射度之比。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、力学性能参数、力学性能参数w太阳集热器和太阳能热水系统的力学性能参数包括：太阳集热器和太阳能热水系统的强度、刚度、耐压、压降、耐热冲击、淋雨、空晒、闷晒、防雹等涉及太阳集热器安全性和耐久性的性能指标。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、太阳集热器的强度、太阳集热器的强度：在使用条件下安装的太阳集热器表面承载负荷的能力。w平板型太阳集热器的强度试验平板型太阳集热器的强度试验：将注满水的平板集热器按设计使用的支撑点水平放置，在透明

26、盖板上放置垫板，再在垫板上均匀放置一层干砂（75kg/m2）;然后检查集热器各部位有无破损和明显变形。w真空管太阳集热器的强度试验真空管太阳集热器的强度试验：真空管太阳集热器注满水后水平放置，在集热器表面放置轻质垫板，再在垫板上均匀放置一层干砂（100kg/m2）; 然后检查集热器各部位有无破损和明显变形。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、太阳集热器的刚度太阳集热器的刚度：太阳集热器的刚度用刚度试验检测，即在未加工质的状态下，把集热器的一端抬高100mm，保持5min后复原，检查集热器的受损及变形情况。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、太阳能热水系统支架的

27、强度及刚度、太阳能热水系统支架的强度及刚度：太阳能热水系统支架的强度及刚度试验检测。试验过程是：将未注水的太阳能热水系统按实际使用时的倾角放置，然后把支架任意一端从地面抬高100mm，保持5min后，检查各部件及连接件处的受损和变形情况；将注满水的太阳能热水系统按实际使用时的倾角放置，然后在支架中部附加20%贮水容量的负荷，保持5min后，检查支架的受损和变形情况。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、耐压、耐压：其耐压指标表示太阳集热器和太阳能热水系统在工作条件下承受压力的能力，采用水压试验检测。不同产品的耐压试验要求如下：w平板型太阳集热器：将太阳集热器内注满常温清水，排尽

28、集热器内空气，将压力均匀增至集热器工作压力的1.5倍（集热器工作压力低于0.1M Pa时，试验压力为工作压力加0.05 M Pa），保持5min后，检查有无渗漏。w真空管型太阳集热器：将太阳集热器内注满常温清水，排尽集热器内空气，将压力均匀增至集热器工作压力的1.5倍（非承压集热器的试验压力为0.02M Pa），保持10min后，检查有无渗漏、变形、破裂。w太阳能热水系统：将太阳能热水系统内注满水，排尽太阳能热水系统内的空气，将压力均匀增至工作压力的1.5倍，10min内压力不降、不渗、不漏。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、压降压降：太阳集热器的压降特性表示工作介质流经太

29、阳集热器时，因集热器本身结构形成和引起的阻力而在太阳集热器进出口管段之间产生的压力差。它是进行太阳能热水系统水力计算时需要使用的重要参数。太阳集热器的压降参数使用国家标准GB/T4271-2000平板型太阳集热器热性能试验方法和GB/T17581-1998真空管太阳集热器中规定的试验装置检测得出，试验结果是压降随工质流量变化的特性曲线。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、耐热冲击、耐热冲击：其性能表示太阳集热器和太阳能热水系统对内外工质、环境温度产生剧烈变化时的耐受力。分别按国家标准GB/T6424-1997平板型太阳集热器技术条件、GB/T17049-2005全玻璃真空太阳集

30、热管和GB/T19141-2003家用太阳热水系统技术条件中规定的试验条件检测得出，分为内热冲击试验和外热冲击试验。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w内热冲击试验内热冲击试验wA 、平板型太阳集热器：在集热器平面太阳辐射照度达到750 W/m2以上时，空晒30min，然后在吸热体中通水5min，水温1510，流量不小于60wkg/(m2h)。wB、全玻璃真空太阳集热器：将集热管开口插入不低于0的冰水混合体中，插入深度不小于100mm，停留1min后，立即取出并插入90以上的热水，插入深度不小于100mm，停留1min后取出并插入0冰水混合体中，如此反复三遍。wC、太阳能热水系

31、统：太阳能热水系统应在太阳辐照度800 W/m2的准稳态条件下，空晒1小时，然后通入冷水5min，水温25，流量72kg/(m2h)，环境温度15。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w外热冲击试验外热冲击试验wA 、平板型太阳集热器：在集热器平面太阳辐射照度达到750 W/m2以上时，空晒30min，然后向集热器喷水5min，喷水方向与集热器透明盖板之间夹角应大于20，水温1510，流量不小于200 kg/(m2h)。wB、太阳能热水系统：太阳能热水系统应在太阳辐照度800 W/m2的准稳态条件下，空晒1小时，然后用水喷淋15min，水温25，流量为180216L/(m2h)，环

32、境温度15，应进行两次外热冲击试验。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、淋雨、淋雨：太阳集热器和太阳能热水系统抗雨水浸透的能力可用淋雨试验检测。wA、平板型太阳集热器：封闭集热器的进、出口，按40倾角放置，用自来水喷淋集热器表面，持续15min，喷水方向与集热器透明盖板之间的夹角应大于w20，流量大于200 kg/(m2h)，喷射面积不小于盖板面积的80%。wB、太阳能热水系统：封闭太阳能热水系统的进出口，按45或厂家建议的倾角放置，用自来水从各个方向向系统喷水，持续1小时，水温25，流量为180216L/(m2h)。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、空晒：

33、、空晒：空晒性能是太阳集热器和太阳能热水系统在内部不注入传热工质而只有非机械驱动空气的条件下，接受太阳辐射而不致受损和老化的能力，可用空晒试验检测。wA、平板型太阳集热器：将集热器按工作运行时的方位和倾角安装在室外，集热器内不应有液体传热工质，在环境温度15，集热器采光平面接受的全天累积太阳辐射照量16747kJ/ m2的条件下，放置一天后，检查集热器的受损、变形情况。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器wB、全玻璃真空太阳集热器：应按国家标准GB/T17049-2005全玻璃真空太阳集热管规定检测空晒性能参数Y，Y=（ts-ta）/G。试验条件为太阳辐射照度G800 W/m2，

34、环境温度8ta30，ts为全玻璃真空太阳集热管以空气为传热工质时的空晒温度。wC、真空管型太阳集热器：集热器内工质为空气，除留排气口外，其余接口密封，在环境温度15，全天累积太阳辐射照量17000kJ/ m2的条件下，将集热器放置一天后，检查集热器的受损、变形情况。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器wD、太阳能热水系统：太阳能热水系统内不应有液体传热工质，除留排气口外，其余接口密封，在环境温度15，全天累积太阳辐射照量17000kJ/ m2的条件下，将集热器放置两天后，检查集热器的受损、变形情况。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、闷晒：、闷晒：闷晒性能是太阳集

35、热器在其内部传热工质无输出和输入条件下，接受太阳辐射而不致受损和老化的能力，用闷晒试验检测。wA、平板型太阳集热器：将集热器按工作运行时的方位和倾角安装在室外，集热器内充满传热工质，在环境温度15，集热器采光平面接受的全天累积太阳辐射照量16747kJ/ m2的条件下，放置一天，将传热工质加热至当天最高温度后，检查集热器的受损、变形情况，然后做耐压试验。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器wB、全玻璃真空太阳集热管：应按国家标准GB/T17049-2005全玻璃真空太阳集热管规定检测闷太阳辐照量。试验条件为太阳辐射照度G800 W/m2，环境温度8ta30，全玻璃真空太阳集热管以水

36、为传热工质，当水温等于环境温度时，检测闷晒至水温升高35所需的太阳辐照量。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w、抗冰雹和耐撞击：、抗冰雹和耐撞击：抗冰雹与耐撞击性能是太阳集热器和太阳能热水系统抗御冰雹和重物撞击的能力，用防雹和耐撞击试验检测。wA、平板型太阳集热器：集热器水平放置，将直径0.02m，质量约为32g的表面光滑钢球从0.5m高度自由落体到集热器透明盖板的中央部分，落点应在距中心0.1m的范围内，检查盖板的受损、变形情况。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器wB、全玻璃真空太阳集热管：集热管水平固定安装在试验架上，由间距500mm两个带5mm厚聚氨酯衬垫的V

37、形槽支撑，直径30mm的钢球对准集热管中部与两个支点中部450mm高度自由落下垂直插出集热管，检查集热管的受损、变形情况。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器wC、太阳能热水系统：将太阳能热水系统水平放置在有足够刚度的支撑框架上，用质量为15010g的钢球从9个不同的高度自由落体垂直落下，撞击落点距集热器边沿50100mm，每次落点距离相差510mm，每个测试高度应做10次撞击试验，测试高度分别为：0.4m、0.6m、0.8m、1.0m、1.2m、1.4m、1.6m、1.8m和2.0m。检查系统集热器的受损、变形情况。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2 术语

38、术语w2.2.1、民用建筑：、民用建筑：供人们居住和进行公共活动的建筑的总称。按功能分为居住建筑和公共建筑。w2.2.2、居住建筑、居住建筑：供人们居住使用的建筑。包括住宅、集体宿舍、别墅、公寓等。w2.2.3、公共建筑、公共建筑：供人们进行公共活动的建筑。包括教育建筑、办公建筑、科研建筑、文化娱乐建筑、商业建筑、体育建筑、医疗建筑、交通建筑等。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.4、日照标准、日照标准：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，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。w2.2.

39、5、日照间距：、日照间距：为保证在规定的日照标准日（冬至日或大寒日）的有效日照时间，前后两栋建筑物之间规定的距离。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.6、平屋面、平屋面：坡度小于10的建筑屋面。w2.2.7、坡屋面、坡屋面：坡度大于等于10且小于75的建筑屋面。w2.2.8、太阳能、太阳能：以太阳辐射形式发射、传播或接收的能量。w2.2.9、太阳能热水系统：、太阳能热水系统：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器、贮热水箱、循环水泵、连接管道、支架，控制系统和必要时配合使用的辅助热源。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.10、太阳能

40、集热器：、太阳能集热器：吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。w2.2.11、贮热水箱：、贮热水箱：太阳能热水系统中贮存热水的装置。w2.2.12、太阳辐照量、太阳辐照量：接收到太阳辐射能的面密度。w2.2.13、日照时数：、日照时数：太阳实际照射到某地地面的时间，单位为小时。w2.2.14、太阳能保证率、太阳能保证率：系统中由太阳能部分提供的热量占系统总热负荷的百分比。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.15、集中供热水系统、集中供热水系统：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。w2.2.16、分散供热水系统、分散供热水系统：采用分散

41、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。w2.2.17、集中、集中分散供热水系统分散供热水系统：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。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.18、自然循环系统、自然循环系统：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。w2.2.19、强制循环系统、强制循环系统：利用水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。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.20、太阳能直接系统、太阳能直接系统：在太阳能集热器中直接加

42、热水供给用户的太阳能热水系统。w2.2.21、太阳能间接系统：、太阳能间接系统：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供给用户的太阳能热水系统。w2.2.22、直流式系统、直流式系统：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。 太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.23、真空太阳集热管、真空太阳集热管：在玻璃管和吸热体之间有真空空间的、吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的部件。w2.2.24、全玻璃真空太阳集热管、全玻璃真空太阳集热管：以玻璃作圆罩管，同样的玻璃作吸热体管，吸热体与管罩间处于真空状态。w2.2.

43、25、玻璃、玻璃金属真空太阳集热管：金属真空太阳集热管：以玻璃作圆罩管，以金属作吸热体板或管，吸热体与管罩间处于真空状态。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.26、热管式真空太阳集热管、热管式真空太阳集热管：以玻璃作圆罩管，以铜水重力热管作吸热体板的高效导热元件，吸热体与管罩间处于真空状态。w2.2.27、真空管集热器：、真空管集热器：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集热器。或者说由若干支真空太阳集热管按一定规则排成阵列与联集管、尾架和反射器等组成的太阳集热器。w2.2.28、平板型集热器、平板型集热器：吸热体表面基本为平板状的非聚光型太阳能

44、集热器。也可以说接收太阳辐射并向其传热工质传递热量的非聚光型太阳集热器。吸热体表面基本为平板状。太阳集热管与太阳能集热器太阳集热管与太阳能集热器w2.2.29、集热器总面积：、集热器总面积：整个太阳能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。w2.2.30、集热器倾角、集热器倾角：太阳能集热器与水平面的夹角。前的w2.2.31、辅助能源：、辅助能源：在太阳能热水系统中，用于补充提供热量的非太阳能能源。w2.2.32、控制器：、控制器：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。太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w太阳

45、能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w3.1、规划布局、规划布局w采用太阳能热水系统的民用建筑，其太阳能采用太阳能热水系统的民用建筑，其太阳能热水系统的设计应纳入建筑工程设计，统一热水系统的设计应纳入建筑工程设计，统一规划、同步设计、同步施工，与建筑工程同规划、同步设计、同步施工，与建筑工程同时交付使用。（时交付使用。（DB13(J)77-2009民用建筑民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程太阳能热水系统一体化技术规程第第1.0.4条，条，强制性条款。国家标准及规范未做强制性规强制性条款。国家标准及规范未做强制性规定）定） 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑

46、一体化设计w2010年年4月月13日，邢台市政府办公室以办字日，邢台市政府办公室以办字（2010）37号文的形式，要求号文的形式，要求2010年年4月月1日起所有高层民用建筑均应采用太阳能热水日起所有高层民用建筑均应采用太阳能热水系统与建筑一体化技术，否则规划、建设部系统与建筑一体化技术，否则规划、建设部门及施工图审查机构均不得颁发门及施工图审查机构均不得颁发建设工程建设工程规划许可证规划许可证、建筑工程施工许可证建筑工程施工许可证或或出具出具施工图审查合格书施工图审查合格书。2010年年4月月1日日前的未动工的工程，应增加太阳能热水系统前的未动工的工程，应增加太阳能热水系统与建筑一体化设计。

47、与建筑一体化设计。 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w太阳能热水系统设计应根据建筑物的使用功能和用户的用水要求，统一规划、合理布局，同步设计。以保证太阳能热水系统各个部分及其辅助设施与建筑规划布局和建筑设计有机结合，成为建筑规划设计中不可分割的部分。太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w在规划设计时，除了一般规划设计要考虑的建筑功能、场地条件、周边环境等制约规划设计的因素外，确定建筑布局、群体组合和空间环境时还应特别需要结合场地的地理条件、当地地域的气候条件、日照条件（太阳能资源）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

48、大限度的满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w太阳能热水系统的选型不仅要创造新颖美观的建筑立面，在建筑上合理设计太阳能集热器的安装位置尤为重要。太阳能集热器一般安装在建筑屋面、阳台栏板、建筑外墙面上，或设置在建筑的其他部位如女儿墙、建筑屋顶的挑檐上，甚至设置在建筑的遮阳板等充分接受阳光的地方。建筑设计需要将太阳能集热器作为建筑的组成元素，与建筑有机结合，保持建筑统一和谐的外观，并与周围环境相协调。 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w太阳能集热器的使用寿命有限，一般在10年左右，最多15年，而建筑的寿命

49、为50年，太阳能热水系统各部件在使用中不仅需要安全安装，还需要维护更换。因此，建筑设计不仅要考虑地震、风暴、积雪、冰雹等自然破坏因素，还应为太阳能热水系统的日常维护，尤其太阳能集热器的安装、维护、日常保养、更换提供必要的安全便利条件。太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w太阳能热水系统与建筑一体化是将太阳能利用设施与建筑有机结合，利用太阳能集热器替代屋顶覆盖层，既消除了太阳能对建筑物形象的影响，又避免了重复投资，降低了成本。w太阳能热水系统与建筑一体化设计是未来太阳能技术发展的方向。 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w3.2、建筑结构设计的主

50、要原则w、太阳能集热器的布置朝向主要为南向。w、设置于建筑上及外围任何部位的太阳能集热器应规则有序、排列整齐，应与建筑造型及周边环境相和谐，立面、坡屋面上安装集热器时不应外露影响立面造型的管线。w、应满足太阳能集热器在大寒日有不少于4小时日照时数的要求。w、建筑设计应对安装太阳能集热器的部位采取防护措施，、建筑设计应对安装太阳能集热器的部位采取防护措施，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。施。（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.6条，强制性条款。GB50364-2005民用建筑太阳能

51、热水系统应用技术规范第5.3.3条强制性条款） 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w、设置太阳能集热器的平屋面应符合下列要求：、设置太阳能集热器的平屋面应符合下列要求：w1)、太阳能集热器支架应与屋面预埋件连接牢固，并应在地、太阳能集热器支架应与屋面预埋件连接牢固，并应在地脚螺栓周围做防水密封处理；脚螺栓周围做防水密封处理；（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.10条，强制性条款。国家标准规范未做强制性规定）w2）、）、在屋面防水层上是在太阳能集热器时，屋面防水层应包到基座上部，其上返高度必须满足泛水高度的要求，并在基座下部做附加

52、防水层；w3）、）、太阳能集热器周围屋面、检修通道以及屋面出入口和集热器之间的人行通道上部应铺设保护层；w4）、）、太阳能热水系统的管线需穿屋面时，应在屋面预埋防水套管，且套管高度应满足泛水高度的要求。防水套管应在屋面防水层施工前埋设完毕，并应对其与屋面相接处做防水密封处理。太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w、设置太阳能集热器的坡屋面应符合下列要求：、设置太阳能集热器的坡屋面应符合下列要求：w1)、屋面的坡度设计宜结合太阳能集热器接收太阳光的最佳倾角，即以本地区纬度10来确定；w2）、）、设置在坡屋面上的太阳能集热器宜采用顺坡镶嵌设置或顺坡架空设置；w3）、）、太阳

53、能热水系统的管线需穿过坡屋面时，应在屋面预埋防水套管，且套管高度应满足泛水高度的要求。防水套管应在屋面防水层施工前埋设完毕，并应对其与屋面相接处做防水密封处理。 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w4）、设置在坡屋面上的太阳能集热器的支架应与埋设在屋）、设置在坡屋面上的太阳能集热器的支架应与埋设在屋面板上的预埋件连接牢固，并应采取防水构造处理；面板上的预埋件连接牢固，并应采取防水构造处理；（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.11条，强制性条款。）w5）、顺坡镶嵌在坡屋面上的太阳能集热器，不得降低屋面）、顺坡镶嵌在坡屋面上的太阳能

54、集热器，不得降低屋面整体的保温、隔热、排水、防水、防雷电、抗雹、抗风及抗整体的保温、隔热、排水、防水、防雷电、抗雹、抗风及抗震等功能要求；震等功能要求；（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.11条，强制性条款。）w6）、）、顺坡镶嵌在坡屋面上的太阳能集热器，其与周围屋面材料连接部位应做好防水构造处理，并应使结合处雨水排放通畅，不得出现积水现象。w7）、）、顺坡架空在坡屋面上的太阳能集热器与屋面间空隙不宜大于100mm，其支架与屋面的结合处雨水排放应通畅。 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w、设置太阳能集热器的阳台应符合下列要求：

55、、设置太阳能集热器的阳台应符合下列要求：w1）、）、设置在阳台上的太阳能集热器宜有适当的倾角；w2）、设置在阳台上的太阳能集热器，其支架应与阳台地面）、设置在阳台上的太阳能集热器，其支架应与阳台地面预埋件连接牢固，并应在地脚螺栓周围做防水密封处理；预埋件连接牢固，并应在地脚螺栓周围做防水密封处理；（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.12条，强制性条款。）w3）、嵌入阳台栏板的太阳能集热器，本身已构成阳台栏板）、嵌入阳台栏板的太阳能集热器，本身已构成阳台栏板或栏板的一部分，其强度、刚度、锚固、防护、防水、抗震或栏板的一部分，其强度、刚度、锚固、防护、防水、

56、抗震等功能应能满足建筑围护结构设计要求；等功能应能满足建筑围护结构设计要求；（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.12条，强制性条款。GB50364-2005民用建筑太阳能热水系统应用技术规范第5.3.8条强制性条款）太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w4）、挂在阳台栏板上的太阳能集热器支架应与阳）、挂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连接牢固；台栏板上的预埋件连接牢固；（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.12条，强制性条款。GB50364-2005民用建筑太阳能热水系统应

57、用技术规范第5.3.8条强制性条款）w5）、）、建筑设计应为阳台栏板上集热器的维护和局部更换提供有效地安全防护措施及操作空间；w6）、）、室内冷热水管穿楼板或墙体部分应采取管道保温、防结露等措施，避免影响室内美观和正常使用。太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w、设置太阳能集热器的外墙面应符合下列要求：、设置太阳能集热器的外墙面应符合下列要求：w1）、）、设置在外墙面上的太阳能集热器宜有适当的倾角；w2）、设置太阳能集热器的外墙应能承受太阳能集热器荷载）、设置太阳能集热器的外墙应能承受太阳能集热器荷载并不应发生由安装集热器而引起的变形和裂缝；并不应发生由安装集热器而引起

58、的变形和裂缝；（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.13条，强制性条款。国家标准规范未做强制性规定）w3）、设置在外墙面的太阳能集热器支架应与墙面上的预埋）、设置在外墙面的太阳能集热器支架应与墙面上的预埋件连接牢固，必要时在预埋件处增设混凝土构造柱。支架与件连接牢固，必要时在预埋件处增设混凝土构造柱。支架与预埋件应满足防水、防锈、防腐等要求；预埋件应满足防水、防锈、防腐等要求；（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.13条，强制性条款。国家标准规范未做强制性规定） 太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化

59、设计w4）、）、设置在外墙面的太阳能集热器与贮水箱相连的管线需穿过墙面时，应在墙面预设防水套管，并应做防水密封处理。穿墙管线不应设在结构柱（梁）处；w5）、）、太阳能集热器镶嵌在外墙面时，其外观（含颜色与尺度）宜与墙面装饰材料的颜色、分格协调一致；w6）、由太阳能集热器构成的外墙部分，应满足刚）、由太阳能集热器构成的外墙部分，应满足刚度、强度及防雷电、抗风、抗震等围护和防护功能度、强度及防雷电、抗风、抗震等围护和防护功能要求。要求。（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一体化技术规程第3.3.13条，强制性条款。）太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w、贮

60、水箱的设置应符合下列要求：w1）、）、贮水箱宜布置在室内或不影响建筑功能的屋顶；w2）、设置贮水箱的位置应具有相应的排水、防水等措施；w3）、贮水箱上方及周围侧面应有净空不小于600mm的安装、检修、清洁及维护空间。贮水箱应设有检修孔。太阳能热水系统与建筑一体化设计太阳能热水系统与建筑一体化设计w、结构设计应为太阳能热水系统的安装设置预埋、结构设计应为太阳能热水系统的安装设置预埋件或其他连接件。连接件与主体结构的锚固承载力件或其他连接件。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。设计值应大于连接件本身的承载力设计值。（DB13(J)77-2009民用建筑太阳能热水系统一