太阳能与建筑一体化解决方案教材

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1、太阳能热水工程与建 筑 一体化设计安装 太阳能热水系统建筑一体化整合设计 太阳能建筑一体化设计思想，是指太阳能产品与 构件在建筑上的应用与建筑设计进行有机的结合。使 之成为建筑物有机的组成部分，是生产厂商与建筑师 需要共同探讨研究的大课题。建筑师过去一直侧重于 建筑设计的功能、需求和立面效果，往往忽视了对清 洁能源的使用。过去一段时间内，由于安装太阳能热 水器没有同建筑设计有机地结合，或从建筑的整体造 型考虑还不够，特别在住宅建筑的屋顶上，太阳能热 水器的安装形成了规格各异、形式多变的屋顶，造成 杂乱无章的无序状态，破坏了建筑的外观形象，造成 一种新的视觉污染。一体化的发展方向是解决这个问 题

2、的关键，使之成为建筑的有机构件。生产厂家应提 供更加美观的、适用性强的产品，不但做到产品的标 准化、系列化和多元化，为建筑的外观与形象增添高 科技绿色环保的时代色彩，共同创造新型的太阳能建 筑。 一、太阳能热水系统建筑应用存在问 题： 1、实际应用过程中，太阳能热水系统的设计和施工 往往自成一体，与建筑脱节，热水系统作为后置设备 在建筑上增设安装和无序安装使用。即使在房屋建设 时考虑了太阳能热水系统，也仅是简单的叠加或附加 式安装，对原来完整的建筑外形和结构造成了一定程 度的影响和破坏。 2、随着市场需求和太阳能技术的不断发展，太阳能 热水系统应用中暴露出与地方气候特征结合不紧密， 系统设计不

3、合理，系统运行不稳定等问题，所有这些 都限制了太阳能热水器在建筑上的使用。特别是随着 大面积的集中太阳能热水系统和一些新型太阳能产品 的大量应用，用户对太阳能热水系统稳定性和用水舒 适性的要求越来越高，上述问题更为突出。 二、太阳能热水系统建筑一体化设计原则 从太阳能系统本身方面 1、系统应设计合理、运行可靠、安全耐用，能满足使用要求 2、系统应能够优先并最大限度地利用太阳能。 从太阳能与住宅建筑结合方面 1、太阳能系统的布局与摆放应与住宅建筑相协调 2、太阳能系统不能破坏住宅建筑的各种功能 从太阳能系统的使用管理方面 1、太阳能系统本身应方便管理与维护 2、太阳能系统应便于避免带来业主与物业

4、管理之间的纠纷 三、太阳能热水系统建筑一体化设计要点 应用太阳能热水系统的建筑群体，均应与太阳能热水系统统一规 划、同步设计、同步施工，与建筑物同时投入使用，以保证所选用的 太阳能热水系统各个部分及其辅助设施与建筑规划布局、建筑设计有 机结合，成为建筑规划设计中合理的不可分割的部分。 一体化设计至少有以下几方面的要求： （1）应用太阳能热水系统的建筑群体，在规划设计中特别需结合场地的 地理条件、当地地域的气候条件、日照条件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，最大限度地满足太阳能热 水系统设计和安装的技术要求。 （2）太阳能热水系统的选型要结合建筑功能及其对热水供应方式

5、的需求 ，综合考虑环境、气候、太阳能资源，常规辅助能源类型，比较不同 类型太阳能热水系统的性能、优缺点、造价，进行经济技术分析，酌 情选择适用的、性价比高的太阳能热水系统类型。 （3）在管路布置上，建筑物中应都要事先预留出所有管路的通口，合理 布置太阳能循环管路以及冷热水供应管路。 四、规划及景观设计要求 （1）应用太阳能热水系统的建筑工程，在规划设计阶段应根据 地理、气候、场地条件，建筑功能和立面要求，在建筑总体规划 、平面布局、朝向、遮挡间距、群体组合上为太阳能热水系统的 一体化建筑结合设计、安装和使用提供方便的技术条件。 （2）应用太阳能热水系统的单体民用建筑在考虑既有环境规划 选址时，

6、应综合考虑场地周围既有建筑、构筑物及环境条件、建 筑功能等因素；在确定建筑布局、间距、与周围群体和空间关系 时，应结合建筑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。 （3）建筑物上安装太阳能热水系统，不得降低相邻建筑的日照 标准。 （4）应用太阳能热水系统的民用建筑在设计之初应结合所在地 的地理、气候特征、场地条件、建筑功能和立面要求，结合太阳 能热水系统的选择及所选系统的特点，综合进行建筑单体的相关 设计。根据太阳能热水系统集热、储热、用热的要求合理地调整 建筑平面布局、立面、剖面及空间造型，并方便太阳能热利用设 备及管线的布置、使用、维护、安全和减少热损失。 l（5）太

7、阳能热水系统设计应由建筑设计单位和太阳能 热水系统产品供应商相互配合共同完成。 l（6）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。 l（7）安装太阳能热水系统的建筑单体或建筑群体中， 安装太阳能集热器的主要朝向宜为南向，根据不同地 域条件，朝向应为南偏东至南偏西范围。 l（8）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的遮挡，并应满足太阳能 集热器在一天中太阳辐照较强的9：0016：00时间 段内不少于4h日照时数的要求。 l（9）建筑设计中应合理确定太阳能热水系统各组成部 分在建筑

8、中的位置，并应满足所在部位的防水、排水 、保温、安全和系统检修等要求。 （10）设置太阳能集热器和贮热水箱的建筑部位，应 设方便、安全的安装搬运通道和检修维护设施。对于 使用中可能坠落的部件（如集热器）应采取安全防护 措施。 （11）太阳能热水系统的管线应有组织布置，与管道 井结合敷设，不得穿越其他用户的室内空间，以免管 线渗漏影响其他用户使用，同时也便于管线维修。 （12）太阳能热水器金属构件较多，普遍具有电加热 功能，且安装位置多突出于屋顶，如无有效的防雷措 施，很容易成为雷击的首要目标。因此，需对太阳能 热水系统采取必要的避雷措施。 （13）太阳能与建筑的一体化发展的更高层次是逐渐 向着

9、太阳能热利用设备统一模数化和与建材复合构件 化的方向发展，综合或取代安装部位建筑构件的全部 或部分功能当直接以建材型太阳能集热器构成围护结 构时，应满足所在部位的建筑功能要求。 太阳能系统（生产厂家）根据建筑设计节能要求， 对项目要求做到及早了解，提出优化方案，变被动为 主动； 五、太阳能热水系统设计安装的依据 l 1、GB/T 18713 -2002 l太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范 2、GB/ 50364-2005 l 民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 3、GB/T 20095-2006 l 太阳热水系统性能评定规范 l关于太阳能工程的三个国家标准 l1、GB/T 18713-

10、2002主要规定了太阳能热水系统设计、安装、 验收时应遵循的原则。尤其在太阳能系统设计方面给予了比较全 面详细的规定。 l2、 GB/T 20095-2006建立了太阳能热水系统的性能指标体系， 并规定了获得这些指标的试验或检验方法。 l3、 GB/ 50364-2005则把太阳能作为一个建筑工程，从太阳能系 统与建筑相关的各个方面（如规划设计/建筑设计/结构设计/给排 水设计/电气设计/太阳能系统设计等）给予了规范、并对太阳能 安装的过程控制、工程验收的原则与方法等给予了详细的规定。 六、现有工程市场施工的一些具体处理经 验 太阳能热水系统的安装是一项多工种综合 的安装项目，应由专业队伍或经

11、过培训合格的 人员完成。 太阳能热水系统的安装施工应单独编制施 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。 太阳能企业的工程设计、施工安装必须在 太阳能国家标准及国家相关施工安装规范原则 下作工艺改进。 (一）阳台壁挂式太阳能热水器安装： l（1）阳台壁挂式太阳能热水器是现在房地产市场高层 建筑经常采用的成熟产品；但因设计人员有时对产品 的了解不足，在集热板、水箱固定位置有时都采用原 有建筑材料，对太阳能集热板、水箱不具备安全固定 功能。有时集热板还放在阳台玻璃栏杆支架上固定。 所以，当我们涉及到该项目后，必须了解原设计思路 要求。对不能达到安全

12、固定位置提出自己意见，如栏 杆、水箱受力墙位置采用砼浇注柱及砼梁或其它加固 方式，并出具变更图纸供业主方认可和实施。 l (2)固定螺栓确保大于安全荷载要求，锚栓直径应通 过承载力计算确定，并不应小于10mm； l（3）高层建筑单元集热器安装从正面垂直及侧面位置 上下要形成一整体线条观感。 l（4）集热板循环管在阳台开洞要保持内部比外部稍高 5mm，以防止外部雨水向里面溢漏。 （5）根据施工安装经验，为防止水箱超压造成损坏， （有时高层小区水压不足，采用二次增压供水）必须 在水箱进水管上安装减压阀，同时，为安全起见还应 配置安全阀安装在相应位置。 (6)集热器、水箱换热介质采用防冻液，为防止介

13、质腐 蚀夹套钢板及其它金属材料，应在介质中增加防腐配 剂。 阳台壁挂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。 3、如用户提高材料要求，可采用不锈钢、化学螺栓 固定材料及不锈钢支架。 （二）别墅分体太阳能热水器安装： l 分体式太阳能热水器其中又分承压式和非承压式 两大类.。它与普通型太阳能热水器最大的区别就在于 它的集热器与储水箱是分开的.集热器可以放在建筑物 能晒到阳光的合适地方.而储水箱也同样可以放在任一 位置.它们之间的循环采用强制(水泵)循环方式.配套相 应控制系统和辅助能源,

14、达到全天侯24小时供水目的. 同时分体式热水器解决了太阳能与建筑一体化的各种 难题： l（一）实现了水箱与集热器分离，解决了安装位置的 局限。 l（二）集热面积和水箱的容积都可以根据住户不同位 置设计组装，能够满足各种用户的需求。 l（三）安装后不破坏房屋美观，而且能够美化建筑的 外观，与城市景观融为一体。 l 分体平板太阳能热水系统我们可以采用两种循环方 式换热循环保证集热板冬季抗冻功能。 l 一路为集热器与水箱内的热交换器之间的闭路循环 系统，采用防冻液作为集热器加热工质的双循环系统 ；此循环系统由太阳能工作站自动控制运行，并配置 有减压阀、安全阀、膨胀罐，以保证系统安全、正常 的运行。一

15、路为热水循环系统，采用二次换热方式加 热承压式水箱内的水。用水采用顶水式，依靠自来水 的压力由水箱底部顶出热水，让用户随时享受到有喷 射力的热水。 l 集热器采用全铜黑铬平板集热板，（亦可采用铜 铝复合或蓝膜（氮氧化钛）。全铜板体吸热快，传导 性好，热损小；黑铬涂层吸收效率高，发射率较铜铝 复合低。 （一）、采用双循环回路系统 铝合金边框硬度高、抗腐蚀性强，金属色宜于与建 筑融为一体；聚氨酯发泡保温，保温效果好，有效的 降低了平板集热器的热损耗； 覆盖透光率高、含铁量低钢化玻璃。抗打击能力强 、保证了集热器的性能和安全。 水箱采用钢板搪瓷内胆、彩钢外壳，聚氨酯高压一 次发泡成型保温，水箱内配置铜热交换器，换热面积 大、承压运行。另外贮水箱内配有辅助电加热系统， 保证阴雨天或冬天阳光不足时仍可以为用户供应热水 。 工作站可根据用户的热水需求方式来设置相应的控 制功能，实现24小时供应热水或定时供应热水的目的 ，享受热水中心的舒适和方便。 （二）、采用回流排空系统（集热板镶嵌于屋 面） 将集热板镶嵌于屋面中，形成与建筑物一体，水 箱放置于室内水箱间，太阳能集热系统采用温差循环 换热方式不断工作，温度传感器启动太阳能循环泵， 系统开始循环，当集热器温度的水温度差达到设定下 限时，控制器发出控制信号，太阳能系统水泵停止， 集热器及管线中的水按坡度排空返回到常压式水箱中 ，系统