太阳能设计交流课件

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设计选用与安装民用建筑太阳能热水系统应用技术主要内容1.《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-20052.居住区太阳能热水应用案例3.公共建筑太阳能热水应用案例4.标准设计图集：国家标准设计与地方标准设计太阳能政策与规划一、国际1996年，联合国在津巴布韦召开了“世界太阳能高峰会议”，会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言》，《国际太阳能公约》，《世界太阳能战略规划》等重要文件，进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心，要求全球共同行动，广泛利用太阳能。二、国家国家发改委2007年4月出台的《推进全国太阳能热利用工作实施方案》2007年，我国以太阳能热水器的年生产量是欧洲的2倍，北美的4倍，成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场，这种迹象表明，我国正在向太阳能时代迈进。三、湖北省湖北省能源发展“十一五”规划：1.太阳能：太阳能热水系统达到500万平米；2.太阳能光伏发电开始起步，容量超过5000千瓦。四、武汉市市建委关于在新建建筑工程中推广使用太阳能热水系统的指导意见太阳能广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。狭义上的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能的利用已日益广泛，包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。使用太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。太阳能的优点(1)普遍：太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。(2)无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。(3)巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。(4)长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。我国太阳能资源

在我国，西藏西部太阳能资源最丰富，最高达2333KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区。一类地区为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680～8400MJ/㎡，相当于日辐射量5.1～6.4KWh/㎡。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达2333KWh/㎡（日辐射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。二类地区为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680MJ/m2，相当于日辐射量4.5～5.1KWh/㎡。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。三类地区为我国太阳能资源中等类型地区，年太阳辐射总量为5000-5850MJ/m2，相当于日辐射量3.8～4.5KWh/㎡。主要包括山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。四类地区是我国太阳能资源较差地区，年太阳辐射总量4200～5000MJ/㎡，相当于日辐射量3.2～3.8KWh/㎡。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。五类地区主要包括四川、贵州两省，是我国太阳能资源最少的地区，年太阳辐射总量3350～4200MJ/㎡，相当于日辐射量只有2.5～3.2KWh/㎡。从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家，绝大多数地区年平均日辐射量在4kWh/㎡以上，西藏最高达7kWh/㎡。太阳能辐射数据可以从县级气象台站取得，也可以从国家气象局取得。从气象局取得的数据是水平面的辐射数据，包括：水平面总辐射，水平面直接辐射和水平面散射辐射。太阳能热利用利用太阳辐射能加热集热器,把吸收的热能直接加以利用。根据集热器匹配不同用途也就有不同名称,如：太阳能热水器太阳灶太阳能干燥器太阳房太阳能温室太阳能空调等就目前来说，人类直接利用太阳能还处于初级阶段。

太阳能热水器10大新品1、江苏元升太阳能有限公司名称：福寿系列太阳能创新点：保温层采用国际最先进的无氟发泡技术，避免了普通太阳能热水器含氟对水质的污染。2、山东滕州光普太阳能工程有限公司名称：全玻璃双真空太阳集热管创新点：双真空集热管高承压，管内不走水；抗冻，温度极低也不怕冻裂。3、山东力诺瑞特新能源有限公司名称：太阳能Aqua系统创新点：太阳能Aqua系统在分体式太阳能热水器的基础上进行了升级，有效地为采暖设备提供辅助能源，解决了太阳能在冬天热效率低的难题。4、浙江美大太阳能工业有限公司名称：美大全效太阳能创新点：新一代全方位高效集热太阳能热水器，具有快速升温、长久保温、绿色舒适三大特点。5、北京四季沐歌太阳能技术有限公司名称：四季沐歌航天管创新点：航天管融入微量稀有金属元素，紫色膜层能吸收更多能量的紫色光线，吸收光谱范围更宽，实现阳光的宽波吸收，提升真空管膜层吸收率，降低发射比。6、北京天普太阳能工业有限公司名称：“梅花聚能管”创新点：独特的内壁结构，在不改变管径的前提下，增大其垂直受光面，“通过曲面聚光技术大幅度增加真空管聚光及采光面积，从而提高太阳能采光面积和聚热能力。7、江苏苏阳太阳能科技有限公司名称：苏阳三冠王太阳能热水器创新点：集保温墙、防锈墙、禁电墙和活水装置于一体，三冠王还配备净化活水系统，异径高效热极管。8、北京清华阳光太阳能设备有限公司名称：“清华阳光”JR系列承压式太阳热水器创新点：启动快，热导管可将真空管所获得的热量迅速传递到水箱中。热水器整体承压1.5㎏f/㎡,直接与自来水系统连接，承压使用，自动运行。9、山东牡丹阳光能源技术开发有限公司名称:

家庭保健热水中心创新点:“家庭保健热水中心”内置的保健舱，具有净化水质、防垢除垢、释放出多种矿物元素、双向调节pH值等功效。10、北京雨昕阳光太阳能工业有限公司名称：雨昕阳光太阳能“五大核心技术”创新点：雨昕阳光太阳能融合动力核心、保热核心、保障核心、健康核心、防伪核心为一体，打造完美品质。驰名商标2007年，美大、同济阳光、华扬、桑乐、桑夏、现代、高得乐等都荣获了“中国驰名商标”，到2007年底，已有皇明、华扬两家企业商标被国家工商总局授予中国驰名商标，有6家企业商标被司法认定为中国驰名商标。规范与标准一、规范《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》GB50364-2005《建筑给水排水设计规范》GB5015-2003《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242-2002二、国家标准设计1、住宅用热水器选用及安装（01SS126）P57～692、小城镇住宅给水排水设施选用与安装（05SS907）P1-57～1-743、太阳能集中热水系统选用与安装（06SS128）三、技术手册1、全国民用建筑工程设计技术措施－给水排水（6.7局部加热设备）2、建筑产品选用技术条件－给水排水（建筑供热水设备：太阳热水系统应用技术）3、《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》.郑瑞澄.化学工业出版社四、太阳能产品的国家标准包括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》太阳能集热器太阳辐射的能流密度低，在利用太阳能时为了获得足够的能量，或者为了提高温度，必须采用一定的技术和装置（集热器），对太阳能进行采集。太阳能集热器(solarcollector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按采光方式可分为：可以划分为聚光集热器和非聚光集热器两大类。

1.非聚光集热器（平板集热器，真空管集热器）能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射，集热温度较低；

2.聚光集热器能将阳光会聚在面积较小的吸热面上，可获得较高温度，但只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳。一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。真空管集热器为了减少平板集热器的热损，提高集热温度，国际上70年代研制成功真空集热管，其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管内，大大提高了热性能。将若干支真空集热管组装在一起，即构成真空管集热器，为了增加太阳光的采集量，有的在真空集热管的背部还加装了反光板。真空集热管大体可分为1.全玻璃真空集热管;2.玻璃-U型管真空集热管，玻璃;3.金属热管真空集热管;4.直通式真空集热管5.贮热式真空集热管。6.最近，我国还研制成全玻璃热管真空集热管和新型全玻璃直通式真空集热管。聚光集热器聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分为1.反射聚光(在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器（点聚焦）和槽形抛物面镜聚光集热器（线聚焦）。前者可以获得高温，但要进行二维跟踪；后者可以获得中温，只要进行一维跟踪)。2.折射聚光每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种。为了满足太阳能利用的要求，简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平板集热器少，商业化程度也低。现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求，但由于造价高，限制了它们的广泛应用。太阳能热水系统组成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、贮水箱、泵、连接管道、支架、控制系统和必要时配合使用的辅助能源。主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。辅助的能源装置（如电热器等）以供应无日照时使用。控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等（强制循环用系统）太阳能热水系统分类

4．2．1太阳能热水系统按供热水范围可分为下列三种系统：1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一幢或几幢建筑物所需热水的系统。2集中-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一幢建筑物所需热水的系统。3分散供热水系统。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。太阳能热水系统分类（续）4．2．2太阳能热水系统按系统运行方式可分为下列三种系统：

1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。2强制循环系统；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。3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。太阳能热水系统分类（续）4．2．3太阳能热水系统按生活热水与集热器内传热工质的关系可分为下列两种系统：1直接系统；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给用户的太阳能热水系统。太阳能热水系统分类（续）4．2．5太阳能热水系统按辅助能源启动方式可分为下列三种系统：1全日自动启动系统；2定时自动启动系统；3按需手动启动系统。太阳能热水系统原理图4．4．2集热器总面积

(4.4系统设计)1.设计原则：系统设计应遵循节水节能、经济实用、安全简便、便于计量的原则；2.根据建筑形式、辅助能源种类和热水需求等条件，宜按本规范表4．2．6选择太阳能热水系统。4．4．2系统集热器总面积计算宜符合下列规定：1.直接系统集热器总面积可根据用户的每日用水量和用水温度确定，按下式计算：

式中Ac——直接系统集热器总面积，m2

；

Qw——日均用水量，kg；

Cw——水的定压比热容，kJ/(kg·℃)；

tend——贮水箱内水的设计温度，℃；

ti——水的初始温度，℃；

JT——当地集热器采光面上的年平均日太阳辐照量，kJ/m2

；

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，宜为30％～80％；

ηcd——集热器的年平均集热效率；根据经验取值宜为0.25～0.50，具体取值应根据集热器产品的实际测试结果而定；

ηL——贮水箱和管路的热损失率；根据经验取值宜为0.20～0.30。4．4．2集热器总面积(4.4系统设计)在欧美等发达国家，集热器面积的精确计算一般采用F-Chart软件、Trnsys软件或其他类似的软件来进行，它们是根据系统所选太阳能集热器的瞬时效率方程

(通过试验测定)及安装位置(方位角和倾角)，再输入太阳能热水系统，使用当地的地理纬度、平均太阳辐照量、平均环境温度、平均热水温度、平均热水用量、贮水箱和管路平均热损失率、太阳能保证率等数据，按一定的计算机程序计算出来的。本条在国家标准《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》GB/T18713的基础上，提出了确定集热器总面积的计算方法，其中分别规定了在直接系统和间接系统两种情况下集热器总面积的计算方法。本规范之所以计算集热器总面积，而不计算集热器采光面积或集热器吸热体面积，是因为在民用建筑安装太阳能热水系统的情况下，建筑师关心的是在有限的建筑围护结构中太阳能集热器究竟占据多大的空间。4.4系统设计2.间接系统集热器总面积可按下式计算：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·℃)；

对平板型集热器，FRUL宜取4～6W／(m2·℃)；

对真空管集热器，FRUL宜取1～2W／(m2·℃)；

具体数值应根据集热器产品的实际测试结果而定；

Uhx——换热器传热系数，W/(m2·℃)；

Ahx——换热器换热面积，m2。每产生100L热水量所需系统集热器总面积的推荐值

在方案设计阶段，可以根据建筑建设地区太阳能条件来估算集热器总面积4．4．3集热器倾角

1.应与当地纬度一致；如系统侧重在夏季使用，其倾角宜为当地纬度减10°；如系统侧重在冬季使用，其倾角宜为当地纬度加10°；全玻璃真空管东西向水平放置的集热器倾角可适当减少；主要城市纬度见本规范附录A2.武汉市地理纬度30.6度，集热器最佳安装倾角为35.6～40.6度。4．4．6贮水箱容积应符合下列要求：1集中供热水系统的贮水箱容积应根据日用热水小时变化曲线及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；2间接系统太阳能集热器产生的热用作容积式水加热器或加热水箱时，贮水箱的贮热量应符合表4．4．6的要求。集热器总面积（核定）4．4．4有下列情况，可按补偿方式确定，但补偿面积不得超过本规范第4．4．2条计算结果的一倍：

1集热器朝向受条件限制，南偏东、南偏西或向东、向西时；

2集热器在坡屋面上受条件限制，倾角与本规范第4．4．3条规定偏差较大时。

4．4．5当按本规范第4．4．2条计算得到系统集热器总面积，在建筑围护结构表面不够安装时，可按围护结构表面最大容许安装面积确定系统集热器总面积。4．4．7太阳能集热器设置在平屋面上应符合下列要求：

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。4水平放置的集热器可不受朝向的限制。5集热器应便于拆装移动。6集热器与遮光物或集热器前后排间的最小距离可按下式计算：D＝H×cotαs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，度(°)；

对季节性使用的系统，宜取当地春秋分正午12时的太阳高度角；

对全年性使用的系统，宜取当地冬至日正午12时的太阳高度角。7集热器可通过并联、串联和串并联等方式连接成集热器组，并应符合下列要求：

1)对自然循环系统，集热器组中集热器的连接宜采用并联。平板型集热器的每排并联数目不宜超过16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)对自然循环系统，每个系统全部集热器的数目不宜超过24个。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24个。

8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。

9在平屋面上宜设置集热器检修通道。屋顶群组太阳能热水器图片示意

屋顶群组太阳能热水器图片示意4．4．8太阳能集热器设置在坡屋面上应符合下列要求：

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、防护功能上应按建筑围护结构设计。4．4．9太阳能集热器设置在阳台上应符合下列要求：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低纬度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应有适当的倾角；3构成阳台栏板的集热器，在刚度、强度、高度、锚固和防护功能上应满足建筑设计要求。

4．4．10太阳能集热器设置在墙面上应符合下列要求：

1在高纬度地区，集热器可设置在建筑的朝南、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在低纬度地区，集热器可设置在建筑南偏东、南偏西或朝东、朝西墙面上，或直接构成建筑墙面；

3构成建筑墙面的集热器，其刚度、强度、热工、锚固、防护功能应满足建筑围护结构设计要求。系统设计方面的其它事项4．4．11嵌入建筑屋面、阳台、墙面或建筑其他部位的太阳能集热器，应满足建筑围护结构的承载、保温、隔热、隔声、防水、防护等功能。4．4．12架空在建筑屋面和附着在阳台或墙面上的太阳能集热器，应具有相应的承载能力、刚度、稳定性和相对于主体结构的位移能力。4．4．13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。4．4．14选择太阳能集热器的耐压要求应与系统的工作压力相匹配。4．4．15在使用平板型集热器的自然循环系统中，贮水箱的下循环管应比集热器的上循环管高0.3m以上。4．4．16系统的循环管路和取热水管路设计应符合下列要求：1集热器循环管路应有0.3％～0.5％的坡度；

2在自然循环系统中，应使循环管路朝贮水箱方向有向上坡度，不得有反坡；

3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；

4在循环管路中，易发生气塞的位置应设有吸气阀；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；

5在强迫循环系统的管路上，宜设有防止传热工质夜间倒流散热的单向阀；

6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；

7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；

8在自然循环和强迫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水箱中，也可安装在小补水箱中；

9设在贮水箱中的浮球阀应采用金属或耐温高于100℃的其他材质浮球，浮球阀的通径应能满足取水流量的要求；

10直流式系统应采用落水法取热水；

11各种取热水管路系统应按1.0m/s的设计流速选取管径。4．4．17系统计量宜按照现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB50015中有关规定执行，并应按具体工程设置冷、热水表。4．4．18系统控制应符合下列要求：

1强制循环系统宜采用温差控制；

2直流式系统宜采用定温控制；

3直流式系统的温控器应有水满自锁功能；

4集热器用传感器应能承受集热器的最高空晒温度，精度为±2℃；贮水箱用传感器应能承受100℃，精度为±2℃。4．4．19太阳能集热器支架的刚度、强度、防腐蚀性能应满足安全要求，并应与建筑牢固连接。4．4．20太阳能热水系统使用的金属管道、配件、贮水箱及其他过水设备材质，应与建筑给水管道材质相容。4．4．21太阳能热水系统采用的泵、阀应采取减振和隔声措施。5规划和建筑设计

一、规划设计条件5．1．1应用太阳能热水系统的民用建筑规划设计，应综合考虑场地条件、建筑功能、周围环境等因素；在确定建筑布局、朝向、间距、群体组合和空间环境时，应结合建设地点的地理、气候条件，满足太阳能热水系统设计和安装的技术要求。二、系统类型的选择5．1．2应用太阳能热水系统的民用建筑，太阳能热水系统类型的选择，应根据建筑物的使用功能、热水供应方式、集热器安装位置和系统运行方式等因素，经综合技术经济比较确定。三、集热器安装位置5．1．3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。四、建筑设计条件5．1．4建筑设计应为太阳能热水系统的安装、使用、维护、保养等提供必要的条件。五、管线布置5．1．5太阳能热水系统的管线不得穿越其他用户的室内空间。影响太阳能热水器与建筑一体化的五个要素:1.外观：太阳能热水器系统对建筑物外观的影响方式：是“可视的”还是“隐藏的”（嵌入的）。2.建筑结构：太阳能集热器能否恰当地安装并具有合适的与建筑物相同的寿命，从而确保建筑的承载和防水功能不受影响。另外，系统抵御强风、暴雪、冰雹以及其他环境因素的能力也需要等到保证。3.建筑安装：太阳能循环管道以及供水管道的合理布置。即热水管线尽可能地短，建筑物需要预留联通孔道，整体供热系统（热水与采暖）与太阳能系统的良好配合。

4.建筑物管理：如果太阳能热水系统是建筑物的一部分，它必须符合现行的建筑法规与授权，而这一点在目前尚未能做到。政府可以授权改进对建筑物的管理，甚至强制安装太阳能系统。

5.建设过程：为了得到最好的解决方案，太阳能热水系统与建筑一体化的结合设想应该尽可能早的进入设计程序或建设程序，以求得较低的成本和最好的结果。

太阳能热水器与建筑结合的市场障碍（4A）：

可接受性（Acceptable）质量、安装/维护的便利性：如果系统的质量达不到期望值，且系统的安装和维护复杂，就存在障碍。用户对系统性能知识缺乏了解，也会降低可接受性。

可支付性（Affordable）初始投资可能比其他热水技术高，导致更长的回收期。

可获得性（Available）如果很难找到一个可依赖的供应商和安装维护商，而用户不会愿意花费大量的时间和精力来购买产品，也会造成障碍。

可认知性（Awareness）指消费者对太阳能热水系统的认知性以及选择能力，如果仅限于开发商的宣传，也将成为市场障碍因素。5.2规划设计

5．2．1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。5．2．2建筑体形和空间组合应与太阳能热水系统紧密结合，并为接收较多的太阳能创造条件。5．2．3建筑物周围的环境景观与绿化种植，应避免对投射到太阳能集热器上的阳光造成遮挡。5.3建筑设计（一）

5．3．1太阳能热水系统的建筑设计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、排水和系统检修的要求。5．3．2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和绿化树木的遮挡，并应满足太阳能集热器有不少于4h日照时数的要求。5．3．3在安装太阳能集热器的建筑部位，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设施。5．3．4直接以太阳能集热器构成围护结构时，太阳能集热器除与建筑整体有机结合，并与建筑周围环境相协调外，还应满足所在部位的结构安全和建筑防护功能要求。5．3．5太阳能集热器不应跨越建筑变形缝设置。5．3．6设置太阳能集热器的平屋面应符合下列要求：1太阳能集热器支架应与屋面预埋件固定牢固，并应在地脚螺栓周围做密封处理；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集热器周围屋面、检修通道、屋面出入口和集热器之间的人行通道上部应铺设保护层；4太阳能集热器与贮水箱相连的管线需穿屋面时，应在屋面预埋防水套管，并对其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埋设完毕。5．3．7设置太阳能集热器的坡屋面应符合下列要求：1屋面的坡度宜结合太阳能集热器接收阳光的最佳倾角即当地纬度±10°来确定；2坡屋面上的集热器宜采用顺坡镶嵌设置或顺坡架空设置；3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，并采取防水构造措施；4太阳能集热器与坡屋面结合处雨水的排放应通畅；5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；6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、防水等功能；7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；8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。5.3建筑设计（二）5．3．8设置太阳能集热器的阳台应符合下列要求：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；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。

5．3．9设置太阳能集热器的墙面应符合下列要求：1低纬度地区设置在墙面上的太阳能集热器宜有适当的倾角；2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墙体变形、裂缝等不利因素采取必要的技术措施；3设置在墙面的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，并应满足防腐要求；4设置在墙面的集热器与贮水箱相连的管线需穿过墙面时，应在墙面预埋防水套管。穿墙管线不宜设在结构柱处；5太阳能集热器镶嵌在墙面时，墙面装饰材料的色彩、分格宜与集热器协调一致。5．3．10贮水箱的设置应符合下列要求：1贮水箱宜布置在室内；2设置贮水箱的位置应具有相应的排水、防水措施；3贮水箱上方及周围应有安装、检修空间，净空不宜小于600mm。5.4结构设计

5．4．1建筑的主体结构或结构构件，应能够承受太阳能热水系统传递的荷载和作用。5．4．2太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件。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。

5．4．3安装在屋面、阳台、墙面的太阳能集热器与建筑主体结构通过预埋件连接，预埋件应在主体结构施工时埋入，预埋件的位置应准确；当没有条件采用预埋件连接时，应采用其他可靠的连接措施，并通过试验确定其承载力。5．4．4轻质填充墙不应作为太阳能集热器的支承结构。

5．4．5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：1锚栓产品应有出厂合格证；2碳素钢锚栓应经过防腐处理；3应进行承载力现场试验，必要时应进行极限拉拔试验；4每个连接节点不应少于2个锚栓；5锚栓直径应通过承载力计算确定，并不应小于10mm；6不宜在与化学锚栓接触的连接件上进行焊接操作；7锚栓承载力设计值不应大于其极限承载力的50％。5．4．6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。

5.5给水排水设计

5．5．1太阳能热水系统的给水排水设计应符合现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB50015的规定。5．5．2太阳能集热器面积应根据热水用量、建筑允许的安装面积、当地的气象条件、供水水温等因素综合确定。5．5．3太阳能热水系统的给水应对超过有关标准的原水做水质软化处理。5．5．4当使用生活饮用水箱作为给集热器的一次水补水时，生活饮用水水箱的位置应满足集热器一次水补水所需水压的要求。5．5．5热水设计水温的选择，应充分考虑太阳能热水系统的特殊性，宜按现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB50015中推荐温度中选用下限温度。5．5．6太阳能热水系统的设备、管道及附件的设置应按现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB50015中有关规定执行。5．5．7太阳能热水系统的管线应有组织布置，做到安全、隐蔽、易于检修。新建工程竖向管线宜布置在竖向管道井中，在既有建筑上增设太阳能热水系统或改造太阳能热水系统应做到走向合理，不影响建筑使用功能及外观。5．5．8在太阳能集热器附近宜设置用于清洁集热器的给水点。5.6电气设计

5．6．1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和运行安全要求。5．6．2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。

5．6．3系统应设专用供电回路，内置加热系统回路应设置剩余电流动作保护装置，保护动作电流值不得超过30mA。5．6．4太阳能热水系统电器控制线路应穿管暗敷，或在管道井中敷设。6太阳能热水系统安装

6．1．1太阳能热水系统的安装应符合设计要求。6．1．2太阳能热水系统的安装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。6.1.3太阳能热水系统安装前应具备下列条件：

1设计文件齐备，且已审查通过；

2施工组织设计及施工方案已经批准；

3施工场地符合施工组织设计要求；

4现场水、电、场地、道路等条件能满足正常施工需要；

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；

6既有建筑经结构复核或法定检测机构同意安装太阳能热水系统的鉴定文件。6．1．4进场安装的太阳能热水系统产品、配件、材料及其性能、色彩等应符合设计要求，且有产品合格证。6．1．5太阳能热水系统安装不应损坏建筑物的结构；不应影响建筑物在设计使用年限内承受各种荷载的能力；不应破坏屋面防水层和建筑物的附属设施。6．1．6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。6．1.7太阳能热水系统在安装过程中，产品和物件的存放、搬运、吊装不应碰撞和损坏；半成品应妥善保护。6．1．8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。6．1．9太阳能热水系统安装应由专业队伍或经过培训并考核合格的人员完成。7太阳能热水系统验收

7．1.1太阳能热水系统验收应根据其施工安装特点进行分项工程验收和竣工验收。7．1．2太阳能热水系统验收前，应在安装施工中完成下列隐蔽工程的现场验收：1预埋件或后置锚栓连接件；

2基座、支架、集热器四周与主体结构的连接节点；

3基座、支架、集热器四周与主体结构之间的封堵；

4系统的防雷、接地连接节点。

7．1．3太阳能热水系统验收前，应将工程现场清理干净。7．1．4分项工程验收应由监理工程师(或建设单位项目技术负责人)组织施工单位项目专业技术(质量)负责人等进行验收。7．1.5太阳能热水系统完工后，施工单位应自行组织有关人员进行检验评定，并向建设单位提交竣工验收申请报告。7．1.6建设单位收到工程竣工验收申请报告后，应由建设单位(项目)负责人组织设计、施工、监理等单位(项目)负责人联合进行竣工验收。7．1.7所有验收应做好记录，签署文件，立卷归档。居住区太阳能热水应用案例设计步骤与方法武汉市某居住区太阳能热水应用

一期规划图小区日照分析对规划的建议

1.武汉市所在的光气候区属于Ⅲ区大城市，因此要求住宅建筑间距应保证受遮挡的住宅每户至少应有一个居室，其大寒日有效日照时间不低于2小时。2.现有设计在日照方面比较合理。各建筑大寒日日照时间都大于2个小时，满足日照要求。18#楼西面户型日照条件受前方的16#楼以及17#楼的影响较大，但仍然有一间居室满足大寒日有效日照时间不应低于2小时的日照要求。（注：有效日照时间带为8：00到16：00，计算起点为住宅底层窗台面。）1．太阳能热水应用范围及其热水量

太阳能热水系统应用范围：项目一期住宅建筑中全部生活用热水均由太阳能系统供给。小区共有住户1162户，总人数3253人，平均每户2.8人。太阳能热水量估算：根据该小区建筑户内面积的大小，每户按3.5人计算；根据《建筑给排水设计规范》，每人日用60℃热水40升，每户日平均热水设计量150升/户，整个小区总热水量为174.3m3。2.项目一期太阳能集热器设置位置分析

小区建筑高度不一致，高层建筑可能对底层建筑屋顶造成遮挡，采用日照分析方法对建筑屋顶冬至日进行日照累计时间进行分析。分析结果如下：日照分析线条颜色与累计时间对照表

冬至日高层建筑对周围建筑遮挡分析

从图4-29可以看出冬至日高层建筑对旁边的6层建筑遮挡较少，6层建筑屋顶除20＃楼有部分面积日照时间不足六小时，其余日照时间均在6小时以上。高层建筑对其他建筑的遮挡影响可以忽略。高层建筑18层对17层的遮挡分析

可以看出高层建筑18层对两边的17层有部分遮挡，但17层其90％面积日照累计小时数大于5小时。小高层（11层）对周边建筑遮挡分析

可以看出冬至日小高层（11层）对周边建筑没有遮挡中间8层建筑对周边遮挡分析

可以看出中间8层建筑对周边建筑屋顶无遮挡。周围建筑对3层别墅建筑遮挡分析

可以看出3层别墅屋顶冬至日累计日照时数大于6小时太阳能集热器设置位置分析结论从整个小区屋顶日照分析结果来看，小区屋顶在冬至日累计日照时间大于6小时。集热器安装在屋顶几乎不受遮挡。小区内建筑屋顶形式多样，1、2、3、4、6、8、10、12、13、16、20、21、22、23号楼南向坡屋面变化形式多样，坡屋面只能向最高两层用户提供集热器安装面积，共有208户不能满足安装要求。别墅住宅楼层少可以满足安装要求，其他多层建筑南向坡屋面整齐可满足集热器安装要求，如9号楼为6层每层6户，南向坡屋面可用于安装集热器面积190m2，相当于每户顶层屋顶可提供32m2集热器安装面积。对于18层住宅，若屋顶形式为平屋顶，屋顶面积570m2，按60％可用面积计算能提供340m2集热器安装面积。3.气象数据分析

（1）集热面倾角的确定

固定式集热器要想获得最大的太阳能量就必须使集热器的采光面在正午时分垂直于太阳光线。通常规定：当地春秋分正午12：00垂直于集热器法面时的集热器倾角就是设计倾角，此时的倾角与当地纬度相同。为使集热器能在冬季得到更好的使用，安装倾角在当地纬度基础上加5～10度。武汉市地理纬度30.6度，集热器最佳安装倾角为35.6～40.6度。小区坡屋顶倾角为35度，所以集热器安装倾角可与坡屋面倾角一致为35度。（2）气象数据分析

武汉市月平均干球温度

武汉市各月太阳辐射总量

武汉市冬季（12月，1、2月）平均气温5.6℃，太阳辐射21.8MJ/m2；春夏秋三季平均气温21.1℃，太阳辐射39.6MJ/m2，1月份为气温最低，太阳辐射最小的月份。在确定集热器面积时若以保证最不利月份为要求将使集热器面积过大，易造成夏季水温过高，远远超出使用要求，所以太阳能热水系统以满足春夏秋三季为主，兼顾冬季使用。4.太阳能热水系统的几种形式

太阳能供热水的方式主要分为单机入户式和集中式。单机入户的太阳能热水器又有两种形式，一种为水箱与集热器连成一体的整体式太阳能热水器（如图a）；另一种为水箱与集热器分开的分体式太阳能热水器（如图b）图a单机入户的整体式太阳能热水器

图b单机入户的分体式太阳能热水器太阳能热水系统比选

1.集中式的太阳能热水系统是指集中集热和集中供热，集中集热系统太阳能利用效率高，热水资源实现共享。常见的集中太阳能热水系统原理如图C所示。系统通过集热器集中集热，将热水放于储水箱中，水温达到设定温度时，热水进入恒温水箱储存供用户使用，没有达到要求时启用辅助加热设施加热后进入恒温水箱，系统可根据要求实现24小时供水或定时供水。图c集中供水系统

太阳能热水系统选择一、集中式太阳能热水系统的优缺点：1.集中式太阳能热水系统的集成化程度高，集中储热有利于降低造价并减少热损失；2.集中辅助加热系统能源利用效率高；热水集中供应可优化设计，管路简单；3.干管循环回水保证供水品质，但支管较长的用户放冷水量较多。4.对于住宅小区，集中式太阳能热水系统相对分户式太阳能热水系统，具有初投资少、集成化程度高的优势，同时模块化的集热器与建筑结合也比较美观。5.集中式太阳能热水系统需通过分户计量收取生活热水费，物业管理难度加大。6.集中式太阳能热水系统集中运行，一旦出现局部故障，用户热水将不能得到保证，同时可能由于设计不当，使用户长时间空放冷水而造成浪费。7.集中式太阳能热水系统定时供热水时，用户用热水的随意性受到限制，会增加用户投诉，给物业管理带来麻烦。二、分户式太阳能热水系统优缺点：1.分户式太阳能热水系统的独立性能好，各户单独使用，互不影响，管理方便；2.分户式太阳能热水系统管路较多，总成本高于集中式太阳能热水系统。项目一期太阳能热水系统的选择一、6层及6层以下建筑项目一期建筑类型有多种形式，从建筑屋顶形式和建筑层数考虑，6层及6层以下建筑可采用分户式太阳能热水系统。由于整体式太阳能热水器安装于建筑屋面，显得建筑不美观，而分体式太阳能热水器容易实现与建筑一体化结合，即可以将集热器安装于坡屋面（如图d），水箱置于用户的阳台或卫生间，因此建议采用分体式太阳能热水器。图d坡屋面的分体式太阳能集热器

项目一期太阳能热水系统的选择二、6层以上建筑6层以上建筑宜采用集中式太阳能热水系统。但集中式系统存在运行费用高，热水计费管理麻烦，容易增加用户投诉。因此对项目一期6层以上的建筑建议采用半集中式太阳能热水系统。系统原理如图e所示。图e半集中式太阳能热水系统原理图

集中-分散供热水系统（半集中式）1.原理半集中式太阳能热水系统的原理为：集热器集中集热，通过循环泵将热水输送到每个用户的承压水箱中，通过判断水箱中的水温和集热管中的温度由温差控制启动电磁阀，在水箱中采用换热盘管将水箱中的水加热。水箱中的水温没有达到设定温度则启用辅助加热。用水时，热水由冷水顶出，水压稳定。各户单独使用，热水资源分配均匀。集热部分可承压运行，系统闭式循环，避免因水质引起管路和集热器结垢，运行控制方式简单。2.优点该系统的最大特点是将热水储存于每户中，这样可以减少水箱占用屋面或地下室面积，整个系统的管路在建筑中不影响建筑美观。系统只需少量的循环水泵能耗，热水免费使用，不存在计费问题，物业管理简单。项目一期太阳能热水系统的选择-结论1.集热器选择集热器采用全玻璃真空管内插U型铜管集热，该类集热器可承压运行，水不与真空管接触，避免爆管现象，减少维护量。采用低温循环抗冻技术，避免集热器冻坏，当管内传热介质低于某一设定温度时，循环泵启动将管内介质循环一段时间。2.系统选择为了能将太阳能与建筑很好的结合，实现太阳能与建筑一体化，在该项目中推荐：6层及6层以下建筑采用分户式太阳能热水器，6层以上建筑采用半集中式太阳能热水器。项目一期太阳能热水系统的集热面积计算

武汉市月平均辐射强度35.1MJ/m2，与9月份最接近，集热器面积确定计算以9月份太阳辐射和温度为计算基准。9月份8：00～17：00点日照时数大于5小时日平均在南向倾斜面35度平面上日照总量为17.1MJ/m2。春夏秋三季平均气温21.1℃，以气温减去5℃作为基础水温，则基础水温16.1℃，取15℃为计算依据。冷水由15℃，加热到55℃计算，集热器效率取0.52，则1m2集热器平均产热水

L=【(17.1×0.52)/(4.2×40）】×1000＝53升。每户150升水需集热面积2.8m2。对于部分6层及8层建筑，由于部分建筑的南向坡屋面不够平整，每个单元的坡屋面平均可满足两户的安装要求，初步测算有208户不能实现太阳能供应热水，建议修改屋面设计保证每户都能有3m2的集热器面积。小高层（11层）南向坡屋面整齐，每一单元（一梯两户）需集热面积62m2，每单元可提供面积64m2可满足安装要求。高层18层建筑共有70户，需集热面积196m2，屋顶可提供面积340m2，可采用集热器架空安装方式，这样可以不占用屋顶面积，而且不影响屋顶的使用功能。7.经济分析

拟对三种供生活热水的方案进行经济比较：方案1：每户中的每个卫生间都安装燃气热水器方案2：太阳能热水器＋燃气热水器（现有的屋