居住建筑太陽能熱水系統(tǒng)設計規(guī)范

居住建筑太陽能熱水系統(tǒng)設計規(guī)范1.1一般規(guī)定1.1.1居住建筑太陽能集熱器，應根據各種集熱器的技術經濟性能確定采用平板型集熱器、真空管集熱器或其它先進適用的集熱器。1.1.2采用太陽能熱水器供熱水的居住建筑，應根據建筑類型及室內給水系統(tǒng)的條件，經綜合技術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、陽臺和其它部位的太陽能集熱器、支架及連接管線，應預設預埋固定件和套管。1.1.4太陽能熱水系統(tǒng)的垂直管線不應明敷在建筑外墻上，嚴禁敷設在建筑物的風道內。1.2集熱器1.2.1集熱器的最佳安裝方位應朝向正南或正南偏西，若受條件限制時，其偏差允許范圍宜在正南±15°以內。1.2.2集熱器的安裝傾角，應根據熱水的使用季節(jié)和地理緯度確定：1.偏重考慮春、夏、秋三季使用效果時θ=φ（1.2.2-1）2.偏重考慮夏季使用效果時θ=φ-(0~10)°（1.2.2-2）3.偏重考慮冬季使用效果時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遮光物的距離：集熱器的布置應避開建筑物的遮擋，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——遮光物最高點與集熱器采光面最低點之間的垂直高差（m）；Xs——建筑物所在地冬至日上午10時的太陽高度角（全年性使用）(°)。1.2.4集中式的太陽能集熱器可通過并聯、串聯或串并聯相結合的方式連接成集熱器組。集熱器組的串聯和并聯的管路布置應通過計算確定。1.2.5集中式的太陽能集熱器陣列，應采用強制循環(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用戶每日的用水量和熱水溫度要求以及當地太陽輻照量計算，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——儲水箱內水的終止溫度，℃；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）；根據系統(tǒng)使用期內的太陽輻照量、系統(tǒng)的經濟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——當地春分、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；根據國家標準取值0.46~0.55。ηL——管路及儲水箱熱損失率，無量綱；根據經驗取值0.2~0.25。間接加熱系統(tǒng)太陽能集熱器采光總面積的計算也可根據國際上通用f-chart軟件或類似的軟件進行計算。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（按制造廠家的數據確定）。1.3儲熱水箱1.3.1集中熱水供應系統(tǒng)的儲熱水箱容積應根據熱水用水小時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段和能力等多種因素經計算后確定。1.3.2分戶式太陽能熱水系統(tǒng)儲熱水箱容積可按下列經驗公式確定：V=(50~70)·A（1.3.2-1）式中V——儲熱器有效容積，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條計算的集中式系統(tǒng)可參照本公式計算。1.3.3儲熱水箱在閉式強制循環(huán)系統(tǒng)中必須承壓，其承壓能力應經計算確定。1.3.4儲熱水箱材質、襯里材料和內壁涂料，應確保水質在可能出現的運行溫度下符合現行的《生活飲用水水質標準》的要求和安全要求。1.3.5儲熱水箱的布置形式（立式或臥式）和進出水管布置，不得產生水流短路，并應保證箱內具有平緩的水溫梯度，充分利用水箱的儲熱容積。1.3.6儲熱水箱保溫效果必須達到國家標準，熱損系數≤2W/m2·K。1.3.7在開式非承壓系統(tǒng)中，儲熱水箱應設置水位計、水溫指示器、控制器及放空管等；在閉式承壓系統(tǒng)中，應設置壓力表、泄壓裝置、水溫指示器、控制器及自動排氣閥等。1.4輔助能源1.4.1太陽能熱水系統(tǒng)必須配設輔助加熱裝置，可采用電、燃油、燃氣或城市其他熱源作輔助能源。在分戶式系統(tǒng)中宜采用電或燃氣作為輔助能源。1.4.2為保證太陽能熱水系統(tǒng)全天候正常運行，輔助能源的加熱能力配備應按不計太陽能集熱器供熱能力的常規(guī)熱水系統(tǒng)計算，具體選型應根據現行國家標準《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB50015-2003）中第5章的有關條款執(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熱水箱中的水。1.4.3當采用燃油、燃氣作為輔助加熱的手段時，應按相關的專業(yè)規(guī)范采取防火、防油、防氣污染的技術措施。1.5熱交換器1.5.1太陽能集熱器收集的熱量，可以直接加熱儲熱水箱中的水，也可以通過熱交換器間接加熱儲熱水箱中的水。1.5.2采用熱交換器間接加熱生活熱水的系統(tǒng)適用于原水水質易于在集熱器盤管或流道中結垢的高硬度水，同時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，熱交換器換熱不應明顯降低集熱器效率。當集熱器的太陽能收益達到可能的最大值時，熱交換器導致的集熱器效率降低不應超過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置循環(huán)水泵。1.1.2集熱循環(huán)泵的流量應根據太陽能集熱器的面積大小確定，并可按下式計算：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)泵流量應根據集熱器及相關管路的容積和集熱循環(huán)泵一次運行歷時確定：qx=Vx/Tx（1.1.3-1）式中Vx——集熱器及相關管路的容積（L）；Tx——集熱循環(huán)泵一次運行歷時（s）。1.1.4集熱循環(huán)泵的揚程根據克服集熱系統(tǒng)最大水頭損失計算確定。1.1.5集熱循環(huán)泵的啟閉，應按太陽能集熱器上部的水溫與儲熱水箱下部水溫溫差實施控制?？刂茊㈤]的溫差宜采用高于15℃時啟泵，低于5℃時停泵。1.1.6集熱循環(huán)泵宜靠近儲熱水箱設置，不應與有安靜要求的臥室、書房等房間貼鄰安裝。水泵應采用低噪音機組并有防噪音措施。1.1.7集熱循環(huán)泵的吸水管上應設閥門，出水管上應設閥門、止回閥及壓力表。1.7管路設計1.7.1太陽能熱水系統(tǒng)中的熱水供回水管道應按《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB50015-2003）中的有關條款執(zhí)行。在間接加熱系統(tǒng)中，集熱循環(huán)管作為熱媒管道應符合熱媒流體的壓力及材質要求。1.7.2太陽能熱水系統(tǒng)的管道設計時應有可靠的防凍、防超溫、超壓措施。1.7.3集熱管線的設計應盡量短捷，減小熱損。在計算集熱器總面積、輔助加熱功率及儲熱水箱容積時應考慮集熱循環(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，應對管路系統(tǒng)的熱損耗量和控制系統(tǒng)的簡便性、可靠性、系統(tǒng)投資總額以及技術經濟性能進行綜合比較后確定。1.7.5在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，應設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的熱水供應系統(tǒng)應設置壓力式膨脹罐。膨脹罐總容積按《建筑給水排水設計規(guī)范》（GB50015-2003）中第5.4.21式計算。1.7.6太陽能熱水系統(tǒng)的冷水進水管上應有可靠的防止倒流措施。1.8運行控制設計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)應采用全自動控制操作方式。1.8.2輔助加熱設備應根據儲熱水箱的溫度及熱水供水溫度之間設定的溫差，按用戶需要實行分時、定溫或變溫自動控制。1.8.3集中熱水供應系統(tǒng)和分戶熱水供應系統(tǒng)的用水量較大者應設保溫循環(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)中顯示儲熱水箱的水位；4.對輔助加熱設備按設定程序進行啟、停控制，并顯示反饋信息；5.在集中熱水供應系統(tǒng)中應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電氣及防雷設計1.9.1電氣設計應滿足太