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建筑中太阳能热水系统的设计步骤

建筑中使用的太阳热水系统设计应纳入建筑给排水设计,最好由建筑给排水专业人员进行设计。具体地说,采用太阳能和辅助能源作为热源方面,要与太阳热水器企业和辅助能源加热设备企业配合设计;在集热器的位置、色泽及数量方面,要与建筑师配合设计;在承载、控制等方面,要与建筑结构专业、电气控制等专业人员配合设计。太阳能热水工程

一、用户基本情况调查

1.进行安装地点的纬度、年平均日太阳辐照量、日照时间、环境温度等自然条件的调查;
2.进行日平均用水量、用水方式、用水温度、用水位置、用水流量等用水情况的调查;
3.进行场地面积、场地形状、建筑物承载能力、遮挡情况等场地情况的调查;

4.进行水压、电压、水电供应情况的调查。

二、系统运行方式的确定

太阳热水系统的运行方式,应根据用户基本条件、用户使用需求以及集热器和贮水箱的相对安装位置等因素来确定。

三、集热器类型的确定

太阳热水系统中集热器的类型,应根据太阳热水系统在一年中的运行时间、运行期内最低环境温度等因素确定。

四、集热器面积的确定

确定集热器面积,既可以采用国际上常用的F-CHART、TRNSYS或其他类 似 的 软 件 进 行 精确计算,也可以通过国家标准《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》(GB /T18713)中给出的能量平衡公式进行近似计算,本文就不再详述。在有些情况下,还可以根据建筑所在地区的太阳能资源条件进行集热器面积的估算。表 & 给出了系统提供 100 升热水量的集热器面积推荐选用值。

五、集热器在建筑中的设置

集热器是太阳热水系统的关键部件。如何在建筑中正确而妥善地设置集热器,是太阳热水系统设计的重要步骤。下面,分别简要介绍集热器设置在平屋面、坡屋面、阳台和墙面上以及确保安全性能方面的一些基本原则。

1.集热器设置在平屋面上

对于朝向为正南、南偏东或南偏西不大于(40度的建筑,集热器可以朝南设置,或与建筑同向设置;对于朝向南偏东或南偏西大于 (40度的建筑,集热器宜朝南设置或南偏东、南偏西小于 (40度设置;对于受条件限制集热器不能朝南设置的建筑,集热器可以南偏东、南偏西或者朝东、朝西设置;水平放置的集热器可以不受上述限制。

2.集热器设置在坡屋面上

集热器可设置在南向、南偏东、南偏西、朝东、朝西建筑坡屋面上;坡屋面上的集热器应采用顺坡嵌入设置或顺坡架空设置;集热器在朝东或朝西坡屋面上设置时,应按当地日照情况选择有利的朝向;作为屋面板的集热器应安装在建筑承重结构上,由其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。

3.集热器设置在阳台上

对于朝南、南偏东、南偏西和朝东、朝西的阳台,集热器可设置在阳台栏板上,或构成阳台栏板;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均应有适当的倾角;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.集热器设置在墙面上

在高纬度地区,集热器可设置在建筑的朝南、南偏东、南偏西和朝东、朝西的墙面上,或者直接构成建筑墙面;在低纬度地区,集热器可设置在建筑南偏东、南偏西和朝东、朝西墙面上,或者直接构成建筑墙面;构成建筑墙面的集热器,在刚度、强度、热工、锚固、防护功能上应满足建筑围护结构设计要求。

5.集热器安装要求

嵌入建筑屋面、阳台、墙面或建筑其他部位的集热器,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;架空在建筑屋面和附着在阳台或者墙面上的集热器,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;安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的集热器,应有防止热水渗漏的安全保障设施。

六、系统其它部件在建筑中的设置

1.根据建筑布局,可在屋面、设备间、地下室、阳台或建筑其它位置适当设置贮水箱。
2.系统的循环管路和取热水管路的设计应符合国家标准《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》中的规定。
3.系统计量宜按照国家标准《建筑给水排水设计规范》中有关规定执行,并按具体工程设置冷、热水表。
4.系统控制应符合下列要求:强制循环系统宜采用温差控制;直流系统宜采用定温控制;控制系统设计应符合国家标准《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》的要求。
5.集热器支架的刚度、强度、防腐蚀性能应满足安全要求,并与建筑牢固连接。
6.系统使用的金属管道、配件、贮水箱及其它过水设备,应与建筑给水管道材质相容。在太阳热水系统设计的同时,还要进行与系统设计相关的建筑设计、结构设计、给排水设计和电气设计等。总之,要使太阳热水系统设计真正纳入到建筑设计中去。