太阳能热水系统与建筑一体化应用技术

太阳能热水系统与建筑一体化

应用技术

主要内容第一篇太阳能热水系统基础一、引言

二、我国目前太阳能热水系统应用技术现状6、太阳能集热器的安全性能三、建筑太阳能热水系统设计要点及主要设计步骤7、集热器的安装方位和倾角1、建筑太阳能热水系统设计的基本条件8、太阳能集热器前后排间距2、太阳能热水系统类型的确定

9、太阳能集热器的连接3、太阳能集热器的确定10、太阳能热水系统辅助热源的选择4、太阳能集热器面积的确定5、太阳能集热器设置及方式

第二篇太阳能与建筑一体化应用技术一、集中安装-单机入户太阳热水器技术

二、太阳能与建筑一体化集中安装的方法三、水管集中设计与就位平台四、结论与建议第三篇高层和小高层楼房安装太阳能方案一、太阳能集中集热--集中供热方案二、太阳能集中集热--分户水箱储热方案三、承压式太阳能分户集热--分户储热解决方案

四、附-高层和小高层楼房安装太阳能方案

第一篇

太阳能热水系统基础一、引言

太阳能作为一种清洁无污染能源，世界各国越来越对其利用给予相当的重视。我国具有丰富的太阳能资源，太阳能的利用对节约能源、保护环境、改善人类生存空间、实现社会的可持续性发展具有重大的意义。

目前，发展最快、应用最广、商业化程度最高的是太阳能热水器特别是在住宅建筑上安装大量各种各样的太阳能热水器。 由于目前的太阳能热水器发展仍停留在单一模式化阶段，企业主要只考虑了自身的结构和功能，而没有考虑与建筑如何完美结合。另外建筑设计上的忽视也导致热水器安装的随意性和破坏性几乎大多数影响了建筑的外部形象及结构安全，因此实际应用过程中出现了很多问题。二、我国目前太阳能热水系统应用技术现状

太阳能

作为一种可持续使用的绿色能源，在我国已广泛开发使用，建设部根据国家可持续发展规律战略要求，已在民用建筑中积极推广使用太阳能热水器，并在全国范围内推广实施"阳光计划"。近年来，我国太阳能利用虽然取得了很好的节能效益，但在民用建筑中太阳能利用往往自成系统，作为建筑的后置设备安装和使用，即使是新建筑，也是简单的安装在屋面上。因为早期没有可执行的相关国家规范，太阳能热水器在建筑上布置极为随意，未预留管井，无位置随意占用烟道，集热器、热水箱的承载、防风、避雷等安全措施不健全，给城市景观、建筑的安全带来及不利的影响。为

使太阳能热水系统安全可靠、性能稳定，与建筑和周边环境协调统一，并规范太阳能热水系统的设计、安装和验收，推动太阳能热水系统在建筑中的利用，近年来国家及地方先后出台了一系列相关规范和政策，有---GB/T18713-2002《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》、GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》、GB/T20095-2006《太阳热水系统性能评定规范》、国标图集06J908-6《太阳能热水器选用与安装》06SS128《太阳能集中热水系统选用与安装》；及我市先后出台的政字[2007]1号文件、市建[2006]244号文件等，以上标准及政策都各具特色，为我市太阳能热水系统在建筑中推广应用提供了技术依据和政府支持。三、建筑太阳能热水系统设计要点及主要设计步骤《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》中（以下简称GB50364-2005）首先强调民用建筑太阳能热水系统设计应纳入建筑给排水设计中，建筑给排水专业人员在太阳能企业技术人员的配合下，依据规范GB50364-2005的要求，对太阳能热水系统进行设计，同时并应符合国家现行有关标准的要求。1、建筑太阳能热水系统设计的基本条件：根据

我国太阳能资源分布情况，邢台位于河北南部属三类上太阳能资源分布地区，太阳年总辐照量5361.23MJ/㎡，民用建筑宜设计选用太阳能热水系统。A.周围环境：所在建筑物南方近距离不应有遮挡物、年日照时间不低于1095小时、年太阳辐射强度不低于2920MJ/㎡、年环境温度平均温度不低于10℃等；B.建筑功能：最高日热水量户均不低于100L、供水方式最佳采用自然落水、用水温度不低于50℃、用水点位置尽可能短距等；C.安装条件：场地要有足够面积、形状最佳采用集热器夹角等于当地纬度、建筑结构承载力每平方不低于120Kg、周边建筑物及屋面装饰物最后不要遮挡集热器等；D.辅助热源情况：要具备电、燃气或暖气；2、太阳能能热水系系统类型的的确定定1、根据集集热元元件分分：真空管管式、热管式式、平板式式2、根据设设备规规模分分：单体机机、集中集集热系系统3、单体机机根据据水箱箱与集集热器器连接接方式式分为为：普通机机型、分体机机型4、集集中集集热系系统分分：自然循循环系系统、、直流流式、、直流流式+强迫迫循环环、间间接系系统、、内置置加热热全自自动系系统。。左上为为真空空管式式，左左下为为热管管式，，右右为为平板板式左为单单体机机右右为集集中集集热系系统左为普普通机机型右右为分分体机机型集中热热水系系统------①自然循循环系系统集中热热水系系统---②直流式式系统统（定定温式式）集中热热水系系统---③直流流式+强迫循循环系系统强迫循循环是利用用泵（（或其其它设设备））等外外部动动力迫迫使传传热工工质通通过集集热器器（或或换热热器））进行行循环环的太太阳热热水系系统。。通常采采用温温度差差控制制，光光电控控制及及定时时控制制等方方式。。如上上图：：该系系统上上水为为直流流式，，即当当集热热器温温度T1达到设设定温温度时时，电电磁阀阀打开开自来来水将将热水水顶入入水箱箱后关关闭，，T1升高高后后又又打打开开………直到到储储水水箱箱液液位位上上升升到到设设定定位位置置，，电电磁磁阀阀就就立立即即关关闭闭，，不不再再上上水水，，系系统统转转入入温温差差循循环环。。温度度升升高高，，当当集集热热器器上上方方温温度度T1高于于储储热热水水箱箱温温度度T28-10℃℃（可可设设定定）），，循循环环泵泵便便自自动动启启动动循循环环。。当当T1＝T2时循循环环泵泵自自动动停停止止，，依依次次反反复复使使储储水水箱箱内内的的温温度度不不断断升升高高，，将将太太阳阳光光得得到到有有效效利利用用。。该该运运行行方方式式为为应应用用较较多多的的方方式式。。太阳阳能能热热水水系系统统-④④直流流式式+强强迫迫循循环环示示意意图图集中中热热水水系系统统-（5））内内置置电电加加热热全全自自动动系系统统3、、太阳阳能能集集热热器器类类型型的的确确定定：：太阳阳能能集集热热器器的的类类型型有有平平板板型型集集热热器器和和真真空空管管集集热热器器，，真真空空管管集集热热器器又又分分全全玻玻璃璃真真空空管管和和热热管管式式真真空空管管。。真真空空管管集集热热器器具具有有保保温温性性能能好好，，低低温温热热效效率率高高，，其其吸吸收收系系数数可可达达到到94～～96%，，辐辐射射系系数数小小于于6%，，适适合合在在北北方方地地区区使使用用，，国国内内应应用用约约80%。。而而平平板板型型集集热热器器在在高高温温时时热热效效率率高高，，低低温温时时热热效效率率较较低低，，具具有有承承压压高高、、热热传传递递性性能能好好等等优优点点，，适适合合在在南南方方地地区区使使用用，，在在国国内内应应用用约约占占20%，，在在国国外外平平板板型型集集热热器器应应用用约约占占90%。。太太阳阳能能集集热热器器类类型型的的确确定定应应根根据据系系统统的的特特征征、、运运行行时时间间，，运运行行环环境境及及用用户户需需求求等等综综合合因因素素来来确确定定。。4、太阳能集集热器面面积的确确定：直接系统统集热器器面积：：（根据规规范GB50364-2005公公式4.4.2-1））AC=QwCw（tend-ti）f/JTηcd（1-ηL））式中Ac--直直接系系统集热热器总面面积，m2；Qw--日日均用用水量，，kg；；Cw--水水的定定压比热热容，kJ/（kg·℃℃）；tend--贮水水箱内水水的设计计温度，，℃；ti--水水的初始始温度，，℃；JT--当当地集热热器采光光面上的的年平均均日太阳阳辐照量量，kJ/m2；f--太阳阳能保证证率，%；根据据系统使使用期内内的太阳阳辐照、、系统经经济性及及用户要要求等因因素综合合考虑后后确定定，宜为为30%～80%；ηcd--集集热器器的年平平均集热热效率；；根据经经验取值值宜为0.25～0.50，，具体取取值应根根据集热热器产品品的实际际测试结结果而而定；ηL--贮水水箱和管管路的热热损失率率；根据据经验取取值宜为为0.20～0.30。集热器面面积的简简化计算算：(适适用于方方案设计计阶段)式中As--太阳阳能集热热器集热热面积，，m2;Qrd--设计计最大日日用水量量，L/d；；qt--太阳阳能集热热器单位位面积每每天产热热水量，，L/m2.d（该该性能参参数由所所选产品品厂家提提供，邢台地区可按按60～80L/m2.d选用））邢台地区集热器的的面积也可按按：1.5～2.0ｍ２/户进行行估算。5、太阳能集热器器的设置及方式：太阳能集热器器是太阳能热热水系统的集集热部件，也也是太阳能热热水系统的核核心部件。太太阳能集热器器位置的设置置，不仅影响响系统的有效效运行，还直直接影响到建建筑的外观，，如何正确选选定太阳能集集热器在建筑筑中的位置，，是太阳能热热水系统设计计的重要步骤骤。方式：１、在建筑的的平屋面、坡坡屋面上２、在建筑的的外墙面上３、在建筑的的阳台上6、太阳能集热器器的安全性能能：太阳能集热器器的设置首先先应确保建筑筑的安全性能能，设计应注注意规范GB50364-2005中以下几点点：1、架空在建建筑屋面和附附着在阳台或或墙面上的太太阳能集热器器，应具有相相应的承载能能力、刚度、、稳定性和相相对于主体结结构的位移能能力（第4.4.12条条）；2、当集热器器做为建筑构构件时，如嵌嵌入建筑屋面面、阳台、墙墙面或建筑其其他部位的太太阳能集热器器，应满足建建筑维护结构构的承载、保保温、隔热、、隔声、防水水、防护等功功能（第4.4.11条条）；3、安装在建建筑上或直接接构成建筑维维护结构的太太阳能集热器器，应有防止止热水渗漏的的安全保障设设施（第4.4.13条条）；4、太阳能集集热器不应跨跨越建筑变形形缝设置。7、太阳能集热器器的安装方位位和倾角1、集热器的的安装方位：：根据规范GB50364-2005第4.4.7条，集集热器的安装装方位应朝向向正南，如受受建筑物条件件的制约，也也可选择偏东东南或偏西南南方向。2、集热器的的安装倾角可可按下式确定定：使集热器全年年得热量最大大时，θ＝ΦΦ式中：θ：集集热安装倾角角Φ：安装装地的纬度当使集热器的的集热效率在在夏季最高，，安装倾角可可由当地纬度度减10°来来确定。即θθ=Φ-10°去确定集集热器安装倾倾角。当使集热器的的集热效率在在冬季最高，，安装倾角可可由当地纬度度加10°来来确定。即θθ=Φ+10°去确定集集热器安装倾倾角。8、太阳能集热器器前后排间距距集热器的布置置应避免受遮遮挡，与遮光光物或集热器器前后排的最最小间距应按按规GB50364-2005公公式4.4.7计算：D=H××ctgαs式中D--集热器与与遮光物或集集热器前后排排间的最小距距离，m；nH--遮光光物最高点与与集热器最低低点的垂直距距离，m；αs--太太阳高度角；；当地春秋分正正午12时的的太阳高度角角（季节性使使用）；当当地冬至日日正午12时时的太阳高度度角（全年性性使用）。9、太阳能集热器器的连接：太阳能集热器器连接成集热热器组的方式式主要分三种种：串联、并并联、串并联联10、太阳能热水系系统辅助热源源的选择太阳能热水系系统目前常用用的辅助热源源有空气源热热泵、电加热热、燃油和燃燃气锅炉加热热等方式，太太阳能热水系系统都有一个个贮水箱，各各种辅助热源源都是通过贮贮水箱发挥作作用的，常用用的辅助补热热方式有以下下几种：1、空气源热热泵辅助方式式在贮水水箱和空气源源热泵之间设设置循环管道道，通过循环环泵、控制系系统实现热泵泵与水箱之间间换热，使贮贮水箱内的水水升温。2、直接电加加热方式在在贮水箱的的底部设置电电加热装置，，通过控制系系统对电加热热实现定时、、定温等控制制。3、热水型电电、燃油、燃燃气锅炉方式式在贮水水箱内设置换换热器（铜盘盘管），通过过循环泵、控控制系统、换换热器实现锅锅炉与水箱之之间的换热，，使贮水箱内内水升温。4、蒸汽型燃燃油、燃气锅锅炉方式在在贮水箱内内设置多孔管管或带消声装装置的蒸汽喷喷射器，锅炉炉产生的蒸汽汽直接通过多多孔管或蒸汽汽喷射器进入入贮水箱内使使水升温。第二篇太阳能与建筑筑一体化应用用技术一、集中安装装-单机入户户太阳热水器技术二、太阳能与与建筑一体化化集中安装的方法1、混凝土基基墩安装法：：a建筑物未未封顶之前按按照太阳能厂厂家提供的墩墩距提前制作作好。b已建建筑物物可后置基墩墩（基墩大样样参见下图））。2、预埋件安安装法：在屋屋顶预埋足以以承重的金属属件或后期制制作埋件，然然后在预埋件件上做可调桥桥架，用来安安装太阳能热热水器。支墩节点图-集中安装设计计图参见:01SS126住宅用热水器器选用及安装装06SS128太阳能集中热热水系统选用用与安装支墩节点图-集中安装设计计图斜屋顶太阳能能基墩安装法法斜屋顶太阳能能联体基墩安安装法平屋顶太阳能能基墩安装法法工程集热器基基墩安装法三、水管集中设计与就位平台1、水管集中中保温系统自下而上从单单元一侧每户户居民楼房的的卫生间、厨厨房或管道井井内将太阳热热水器所需的的水管引到楼楼顶规定位置置，并将所有有水管集中保保温分户引出出备用的系统统。2、可调节热热水器桥架在楼房顶部或或特定向光位置置设置的一种金金属桥架，这这种桥架以立立柱、横梁和和滑杆为主件件，通过特制制连接件组合合而成。它具具有结构牢固固，可三向平平移定位，拆拆装方便等特特点。水管集中设计防雨罩内置水管侧引出口侧引出口保温套管保温套管保温套管弯套管支承固定件室内引管段楼板板室内内引引管管段段热水水器器就就位位桥桥部部分分组合合式式可调调节节热热水水器器就就位位桥桥架架就位位桥桥配件件及及其其相相互互连连接接组组装装方方式式十字字抱抱接接件件抱夹夹底底座座滑杆杆横梁梁拉固固件件防水水胶胶圈圈滑杆杆抱抱接接件件滑杆杆抱抱接接件件防雨雨盖盖坡顶顶楼楼桥桥架架安安装装（（先先做做支支承承立立柱柱后后组组合合））坡顶楼桥架安安装坡顶楼桥架安安装解决太阳热水水器四大问题：1、解决了影影响城市景观观问题，房房顶整齐划一一。2、具备科学可可行的保护防防水措施，而而且不影响日日后防水维修修。3、固定方式牢牢固、灵活活。4、不再穿墙破破壁，热水器器安装工序大大大简化。四、结论与建议1、楼房增加加构件、扩展展功能是太阳阳能与建筑一一体化的迫切切要求。2、设计超前前是太阳能与与建筑一体化化的前提。3、设计方案案必须切合实实际，具备可可操作性（①①简化自身施施工工艺，②②考虑交叉工工种作业难度度，③不留隐隐患）4、房顶的结结构设计、暖暖通设计应该该充分考虑到到太阳能热水水器的安装与与维护、维修修。第三篇高层和小高层层楼房安装太太阳能方案一、太阳能集中中集热--集集中供热解决决方案就是采用屋顶顶集中集热分分户供水的方方式，将建筑筑物顶上安装若干块太阳能能集热器用于于集中集热，，系统设计一一台公用保温温水箱，然后后将热水输送送到每家每户户，通过付费费卡式热水计计量表实现每每户热水供应应，这种方案案目前使用较较为普遍。⑴方案特点:①系统采用集集中集热，集集中储热，分分户计量。②集热系统为为开式（即常常压式），集集热器集中放放置需有足够够的安装面积积。③储热水箱内内胆采用食品品级不玻璃或或不锈钢材料料，保证热水水的洁净卫生生。④储水箱的安安装需有足够够的安装空间间或专用的设设备间。⑤集热循环泵泵、管道循环环泵建议采用德国进口口泵（WILO威乐），，其噪音小，质量量可靠。⑥集热系统采采用集热器定定温上水、温温差循环的运运行方式，有有效地利用太太阳能源，由由于采用了集集热器定温上上水，减少了了集热循环泵泵的运行时间间，从而降低低了运行成本本。⑦系统设有管管道定温自动动循环功能，，保证管道温温度，即开既既有热水，减减少了冷水的的流失。⑧系统设有管管道循环防冻冻功能，防止止冬天冻管现现象。⑨控制采用PLC远程控控制系统集中中管理，实现现智能化全自自动控制，无无需专人值守守。可和任何何常规能源结结合，保证全全天候正常使使用。⑩分户供水管管道采用支路路变径减压和和支路减压阀阀减压相结合合的方式，可可随意控制各各用水点的压压力。⑵系统特点：：①系统初投资资较低，易于于推广。②系统运行较较稳定，运行行成本低。③技术成熟，，便于组织安安装及售后服服务。④配品、配件件较为普遍，，便于维修。。⑶系统不足点点：①对于水箱置置于屋顶，要要求建筑物具具有一定的承承重能力，并并且要设立专专用的水箱、、设备间。占占用了屋顶面面积，减少了了集热器摆放放面积。②对于水箱置置于建筑物底底层，要求配配备一套高扬扬程集热循环环泵和一套变变频恒压供水水系统，增加加了投入同时时也增加了运运行成本。③由于采用集集中储热，当当遇有阳光不不足时需要辅辅助能源来加加热，加热水水的量与用水水的量无法测测定，过多的的加热是对常常规能源的浪浪费。④需要物业收收费充值，用用户用水量不不等，可能有有矛盾出现，，增加物业管管理难度。一一旦管理不当当很可能引起起系统停用。。⑷系统的构成成太阳能集中热热水系统主要要有集热器、、储热水箱、、辅助热源、、循环管道、、恒温供水、、自动控制六六部分组成（（见图）。二、太阳能集中集集热--分户户水箱储热解解决方案就是将建筑物物顶上安上若若干块太阳能能集热器用于于集中集热，，然后利用防防冻高效导热热介质将其热热量传递到每每家每户的独独立水箱中，，实现一户一一套，单户电电辅助加热，，互不干扰。。这种解决方方案在行业内内属于首创，，也是最为适适合现状的方方案之一。⑴方案特点：：①系统采用集集中集热，太太阳能直接换换热，分户水水箱储热。②换热动力有有光伏系统提提供，无需其其它能源，不不产生运行费费用，住户可可随住随用，，便于物业管管理。③集热系统为为承压闭式，，集热器件采采用承压平板板型集热器，，集中放置，，可节省安装装面积。④每户设立一一台两用储水水箱，内置一一支1.5Kw防漏电加加热管，微电电脑控制，数数码显示温度度，可随意调调整定温、定定时加热，确确保四季正常常使用。⑤储水箱可根根据需要放置置于室内、外外，水箱承压压运行，有效效保证冷热水水的压力一致致，混水均匀匀，提高了热热水使用的舒舒适度。⑥系统间接换换热，有效保保证热水的卫卫生洁净。⑵系统特点①系统初投资资高于集中储储热方案。②无需解决各各层水压问题题。③由于集热系系统采用介质质传导，所以以选用平板式式集热器最为为合适。三环环太阳能公司司自发研制、、生产的铜铝铝复合平板式式集热器采用用高温平板集集热技术，集集热材料采用用TINOX(太诺克斯斯)高选择性性吸收材料，，集热效果高高达95%，，发射率不超超过5%，而而目前市面上上的太阳能平平板集热器集集热效果仅为为85%，但但发射率却高高达20-30%。热效效率远远低于于三环产品。。④分户储热水水箱采用金刚刚3层搪瓷内内胆，不仅防防腐性能好，，永不生锈。。而且内胆经经过10多万万次的疲劳寿寿命试验，内内胆承压能力力超强。⑤厂家配备足足够量的备品品备件，再加加上该系统结结构牢固系统统非承压运行行，选件优良良故障率极低低，无需考虑虑维修问题。。⑶系统不足点