5.4。太陽能集熱系統(tǒng)5。4 1,本條強調(diào)了太陽能熱水系統(tǒng)中集熱系統(tǒng)設(shè)計的一些基本規(guī)定.1.鑒于我國目前的實際情況.開發(fā)商為充分利用所購買的土地,在進行規(guī)劃時確定的容積率普遍偏高、從而影響到建筑物的底層房間只能剛剛達到規(guī)范要求的日照標(biāo)準(zhǔn)、所以雖然在屋頂上安裝的太陽能集熱系統(tǒng)本身并不高。但還有可能影響到相鄰建筑的底層房間不能滿足日照標(biāo)準(zhǔn)要求、此外.在陽臺或墻面上安裝有一定傾角的太陽能集熱器時。也有可能影響下層房間不能滿足日照標(biāo)準(zhǔn)要求、所以在進行集熱系統(tǒng)設(shè)計時必須予以充分重視,為保證集熱系統(tǒng)的基本節(jié)能效率、特規(guī)定在日照標(biāo)準(zhǔn)日,冬至日 連續(xù)有效日照時間不得小于4h,每天有效日照時間的時間段為中午12點前后各4h,即8 00.16.00時段中連續(xù)4h為有效日照時間 2。對于安裝在民用建筑的太陽能熱水系統(tǒng)。本條規(guī)定無論系統(tǒng)的太陽能集熱器,支架等部件安裝在建筑物的哪個部位.都應(yīng)與建筑功能和建筑造型一并設(shè)計.3.建筑物的主體結(jié)構(gòu)在伸縮縫 沉降縫、抗震縫等的變形縫兩側(cè)會發(fā)生相對位移、跨越變形縫時容易受到破壞,所以太陽能集熱器不應(yīng)跨越主體結(jié)構(gòu)的變形縫。4、現(xiàn)有太陽能集熱器產(chǎn)品的尺寸規(guī)格不一定滿足建筑設(shè)計的要求,因而本款強調(diào)了太陽能集熱器的尺寸規(guī)格最好要與建筑模數(shù)相協(xié)調(diào),5、4,2。太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計中,集熱器面積的確定是一個十分重要的問題。而集熱器面積的精確計算又是一個比較復(fù)雜的問題。在歐美等發(fā)達國家.集熱器面積的精確計算一般都采用F、Chart軟件、Trnsys軟件或其他類似的軟件來進行,它們是根據(jù)系統(tǒng)所選太陽能集熱器的瞬時效率方程,通過試驗測定,及安裝位置,傾角和方位角。再輸入太陽能熱水系統(tǒng)使用當(dāng)?shù)氐牡乩砭暥?平均太陽輻照量,平均環(huán)境溫度,平均熱水溫度、平均熱水用量。貯熱水箱和管路平均熱損失率,太陽能保證率等數(shù)據(jù),按一定的計算機程序計算出來的。然而,我國目前尚未將這種計算軟件列入國家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容、本條在現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn),太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計。安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范。GB T、18713的基礎(chǔ)上、依據(jù)能量平衡的基本原理,規(guī)定了確定集熱器總面積的計算方法,其中分別規(guī)定了在直接系統(tǒng)和間接系統(tǒng)兩種情況下集熱器總面積的計算方法、集熱器面積可以分為、集熱器總面積。采光面積 吸熱體面積等幾種,集熱器總面積的定義是,整個集熱器的最大投影面積。本標(biāo)準(zhǔn)之所以計算集熱器總面積。而不計算采光面積或吸熱體面積。是因為在民用建筑安裝太陽能熱水系統(tǒng)的情況下,建筑師關(guān)心的是在有限的建筑圍護結(jié)構(gòu)中太陽能集熱器究竟占據(jù)多大的空間.1,在確定直接系統(tǒng)的集熱器總面積時。日太陽輻照量JT取當(dāng)?shù)丶療崞鞑晒饷嫔系哪昶骄仗栞椪樟?,本?biāo)準(zhǔn)推薦按附錄A選取日均用熱水量Qw與平均日熱水用水定額qr和同日使用率b1有直接的關(guān)系,其中平均日熱水用水定額qr的數(shù)值、本標(biāo)準(zhǔn)推薦按表5。4.2,1選取.同日使用率b1的數(shù)值,本標(biāo)準(zhǔn)推薦按表5,4 2,2選取,太陽能保證率f的取值,是根據(jù)系統(tǒng)使用期內(nèi)的太陽能輻照條件,系統(tǒng)的經(jīng)濟性及用戶的具體要求等因素綜合考慮后確定 本標(biāo)準(zhǔn)推薦按表5 4、2 3選取 集熱器年平均集熱效率ηcd的取值.要根據(jù)集熱器產(chǎn)品的實際測試結(jié)果而定,本標(biāo)準(zhǔn)推薦按附錄B說明的方法進行計算,至于太陽能集熱系統(tǒng)中貯熱水箱和管路的熱損失率ηL。本標(biāo)準(zhǔn)推薦取0 20、0,30 此數(shù)值是根據(jù)我國長期使用太陽能熱水系統(tǒng)所積累的經(jīng)驗而選取的,能基本滿足實際系統(tǒng)設(shè)計的要求,我國是一個缺水國家、尤其是北方地區(qū)嚴(yán)重缺水,因此在考慮提高人民生活水平且滿足基本使用要求的前提下、現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。建筑給水排水設(shè)計規(guī)范.GB.50015體現(xiàn)了、節(jié)水.這個重大原則、由于熱水定額的幅度較大。因而可以根據(jù)地區(qū)水資源情況.在本標(biāo)準(zhǔn)表5 4 2.1中酌情選值 一般缺水地區(qū)應(yīng)選用定額的低值 按照水平面上年太陽輻照量和年日照時數(shù)的大小、可將我國太陽能資源區(qū)劃分為四個等級.它們分別是,資源極富區(qū)。資源豐富區(qū)。資源較富區(qū)和資源一般區(qū).太陽能保證率f是確定太陽能集熱器面積的一個關(guān)鍵參數(shù),也是影響太陽能熱水系統(tǒng)經(jīng)濟性能的重要參數(shù).實際選用的太陽能保證率f與系統(tǒng)使用期內(nèi)的太陽輻照.氣候條件。產(chǎn)品性能,熱水負(fù)荷。使用特點、系統(tǒng)成本和預(yù)期投資規(guī)模等諸多因素有關(guān),本標(biāo)準(zhǔn)表5.4,2,3主要是按照不同地區(qū)的太陽能資源給出了f的取值范圍,在具體取值時。凡太陽能資源好、預(yù)期投資大的工程、可選相對較高的太陽能保證率值 反之 則取較低值、2。在確定間接系統(tǒng)的集熱器總面積時,由于間接系統(tǒng)的換熱器內(nèi)外存在傳熱溫差 使得在獲得相同溫度熱水的情況下、間接系統(tǒng)比直接系統(tǒng)集熱器的運行溫度稍高。從而造成集熱器效率略為降低.本標(biāo)準(zhǔn)用換熱器傳熱系數(shù)Uhx,換熱器換熱面積Ahx和集熱器總熱損系數(shù)U等參數(shù)來表示換熱器對于集熱器效率的影響、本標(biāo)準(zhǔn)雖然對平板型集熱器和真空管集熱器分別推薦了U的取值范圍,但強調(diào)U的具體數(shù)值要根據(jù)集熱器產(chǎn)品的實際測試結(jié)果而定 在實際計算過程中 當(dāng)確定了直接系統(tǒng)的集熱器總面積AC之后,就可以根據(jù)上述這些數(shù)值 確定出間接系統(tǒng)的集熱器總面積AIN,通常在采用第5、4。2條所述方法計算集熱器總面積之前.也就是在方案設(shè)計階段,可以根據(jù)建筑物所在地區(qū)太陽能條件來估算集熱器總面積.表3列出了每產(chǎn)生100L熱水量所需系統(tǒng)集熱器總面積的推薦值,表3.每100L熱水量的系統(tǒng)集熱器總面積推薦值.此表是根據(jù)我國不同等級太陽能資源區(qū)有不同的年日照時數(shù)和不同的水平面上年太陽輻照量、再按每產(chǎn)生100L熱水量分別估算出不同等級地區(qū)所需要的集熱器總面積。其結(jié)果一般在1.2m2.100L 2.2m2,100L之間,5。4 3、本條特別說明,在有些情況下,當(dāng)建筑圍護結(jié)構(gòu)表面不夠安裝按本標(biāo)準(zhǔn)5 4.2條計算所得的集熱器總面積時.也可以按圍護結(jié)構(gòu)表面最大容許安裝面積來確定集熱器總面積。5,4。4,本條還特別說明、在有些情況下、由于集熱器傾角或方位角受到條件限制,按本標(biāo)準(zhǔn)5。4,2條所述方法計算出的集熱器總面積已經(jīng)不夠了 這時就需要按補償方式適當(dāng)增加面積、但是本條還規(guī)定,補償面積不得超過按本標(biāo)準(zhǔn)5。4.2條計算所得面積的一倍。5,4。5.本條規(guī)定了各種條件下貯熱裝置有效容積的計算方法.1.本款規(guī)定了集中集熱。集中供熱太陽能熱水系統(tǒng)的貯熱水箱宜與供熱水箱分開設(shè)置、串聯(lián)連接.輔助能源設(shè)在后者內(nèi),理由是便于自動控制。充分利用太陽能。取得較好的節(jié)能效果、此款還規(guī)定了貯熱水箱的容積計算方法,2.本款強調(diào)了供熱水箱的有效容積應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定.3,本款規(guī)定了集中集熱、分散供熱太陽能熱水系統(tǒng)宜設(shè)有緩沖水箱.并規(guī)定其數(shù)值不宜小于10 Vrx、5.4。6,本條規(guī)定了集熱系統(tǒng)設(shè)計流量的計算公式、式中的計算參數(shù)Aj是集熱器,采光 總面積。而優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計流量的關(guān)鍵是要合理確定集熱器單位面積流量,集熱器單位面積流量與集熱器的特性有關(guān) 國外生產(chǎn)企業(yè)的普遍做法是根據(jù)集熱器產(chǎn)品的不同結(jié)構(gòu)特點 委托相關(guān)的權(quán)威檢測機構(gòu)給出與產(chǎn)品的壓力降性能相對應(yīng)。在不同運行工況下單位面積流量的合理選值 并列入企業(yè)的產(chǎn)品樣本.而我國企業(yè)目前對集熱器產(chǎn)品流動阻力及性能優(yōu)化檢測的認(rèn)識水平還不高.大部分企業(yè)的產(chǎn)品都缺乏該項檢測數(shù)據(jù),當(dāng)使用防凍液時。應(yīng)注意循環(huán)管路的阻力損失.因此,在沒有生產(chǎn)企業(yè)提供相關(guān)數(shù)值的情況下 本條推薦了集熱器單位面積流量設(shè)計取值0,054m3.h,m2、0,072m3.h,m2,相當(dāng)于0.015L.s m2 0.020L。s m2、當(dāng)然。今后還應(yīng)積極引導(dǎo)企業(yè)關(guān)注集熱器產(chǎn)品的壓力降性能檢測,逐步積累我國各類集熱系統(tǒng)的流量優(yōu)化設(shè)計參數(shù)、5.4、7 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計.安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范.GB T,18713的要求。本條規(guī)定了集熱器的最佳安裝傾角.其數(shù)值等于當(dāng)?shù)鼐暥取?0,這條要求對于一般情況下的平板型集熱器和真空管集熱器都是適用的,當(dāng)然。對于東西向水平放置的全玻璃真空管集熱器.安裝傾角可適當(dāng)減少.對于墻面上安裝的各種太陽能集熱器。更是一種特例了,5,4,8。本條較為具體地規(guī)定了太陽能集熱器設(shè)置在平屋面上的各項技術(shù)要求 有關(guān)集熱器的朝向.本條不僅提出了集熱器朝向為正南、而且提出了集熱器朝向可為南偏東或南偏西不大于30、有關(guān)集熱器前后排的間距,本條給出了較為通用的計算公式 它不僅適用于朝向為正南的集熱器、而且也適用于朝向為南偏東或南偏西的集熱器、5.4 9。本條較為具體地規(guī)定了太陽能集熱器設(shè)置在坡屋面上的各項技術(shù)要求,其中、強調(diào)了作為屋面板的集熱器應(yīng)安裝在建筑承重結(jié)構(gòu)上 這實際上已構(gòu)成建筑集熱坡屋面,5.4。12、本條為強制性條文。為了保障太陽能熱水系統(tǒng)的使用安全,本條特別強調(diào)了安裝在建筑上或直接構(gòu)成建筑圍護結(jié)構(gòu)的太陽能集熱器,應(yīng)有防止熱水滲漏的安全保障設(shè)施、防止因熱水滲漏到屋內(nèi)或樓下而危及人身安全、5,4。15.本條關(guān)于單排連接的集熱器總面積限制是綜合考慮了管路阻力.集熱器溫升等因素 目的是要避免集熱器長時間運行過程中出現(xiàn)局部溫度過高以及集熱效率下降.關(guān)于子系統(tǒng)的集熱器總面積限制、是要減少因?qū)嶋H情況下的流量分配不均勻而導(dǎo)致大型系統(tǒng)的集熱不均勻現(xiàn)象.本條有關(guān)集熱器連接的大部分?jǐn)?shù)據(jù)都是按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、太陽熱水系統(tǒng)設(shè)計,安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范.GB.T。18713的規(guī)定。并根據(jù)多年來積累的實踐經(jīng)驗而提出的,5.4.17,本條根據(jù)不同規(guī)模的太陽能熱水系統(tǒng).規(guī)定了不同形式的換熱器.1.板式換熱器是最典型的雙循環(huán)換熱器,安裝在儲熱裝置外部。具有傳熱效率高.容積換熱量大,換熱溫差小等特點,2,管式換熱器和套筒式換熱器都屬于單循環(huán)換熱器 一般都跟儲熱裝置結(jié)合在一起。流動阻力小。換熱面積有限 計算應(yīng)滿足,建筑給水排水設(shè)計規(guī)范,GB、50015的要求。5.4.18。本條規(guī)定集熱器組之間的連接應(yīng)按 同程原則,并聯(lián) 這實質(zhì)上是規(guī)定每個集熱器的傳熱工質(zhì)流入路徑應(yīng)與回流路徑的長度相同。其目的是要使各個集熱器內(nèi)的流量分配均勻,從而使太陽能集熱系統(tǒng)的效率達到最大值 5。4,19 本條規(guī)定了太陽能熱水系統(tǒng)中常用的幾種防凍方法。1、對于直接系統(tǒng)。既可采用回流方法防凍.即在循環(huán)泵停止運行之后 使集熱器和循環(huán)管路中的水自行流入貯熱水箱,次日循環(huán)泵工作時。水重新泵入集熱器和循環(huán)管路。也可采用排空方法防凍,即在環(huán)境溫度低于0 之前 將集熱器和循環(huán)管路中的水全部排空。使系統(tǒng)冬季停止使用,對于集熱器有防凍功能的直接系統(tǒng).也可采用定溫循環(huán)方法防凍、即在循環(huán)管路中的水接近凍結(jié)溫度之前,強迫集熱系統(tǒng)進行循環(huán),2。對于間接系統(tǒng),可采用防凍傳熱工質(zhì)進行防凍,本款還特別強調(diào)指出.防凍傳熱工質(zhì)的凝固點應(yīng)低于當(dāng)?shù)亟?0年的最低環(huán)境溫度,其沸點應(yīng)高于集熱器的最高悶曬溫度 根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn),家用分體雙回路太陽能熱水系統(tǒng)技術(shù)條件。GB。T.26970.表4給出了幾種防凍液的物理性質(zhì),表4.幾種防凍液的物理性質(zhì)。注。防凍液的性能要求 良好的防凍性能.防腐、防結(jié)垢及防銹性能,對橡膠密封導(dǎo)管無溶脹及侵蝕性能,低溫黏度不太大.化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 表5給出了乙二醇防凍液冰點和濃度的關(guān)系.表5 乙二醇防凍液冰點和濃度的關(guān)系.注、根據(jù)環(huán)境溫度條件選擇防凍液的冰點.一般要選擇比所在地區(qū)最低環(huán)境溫度低10.以上的濃度為宜,5,4,20,本條有關(guān)太陽能集熱系統(tǒng)中循環(huán)管路設(shè)計的具體數(shù)據(jù)和各項要求、都是引自現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn),太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范 GB,T。18713的規(guī)定。其中 在使用平板型集熱器的自然循環(huán)系統(tǒng)中,由于系統(tǒng)是僅利用傳熱工質(zhì)內(nèi)部的溫度梯度產(chǎn)生的密度差進行循環(huán)的。因此為了保證系統(tǒng)有足夠的熱虹吸壓頭、規(guī)定貯熱水箱的下循環(huán)管口比集熱器的上循環(huán)管口至少高0 3m是必要的.5、4 21、本條規(guī)定了太陽能熱水系統(tǒng)與建筑一體化設(shè)計時.對新建建筑和既有建筑。熱水系統(tǒng)管路設(shè)計應(yīng)注意的問題 5 4、24。本條強調(diào)了太陽能集熱器支架的剛度、強度。防腐蝕性能等、均應(yīng)滿足安全要求,并與建筑牢固連接,當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)材料制作支架時。應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。碳素結(jié)構(gòu)鋼,GB。T 700規(guī)定的要求,在不影響支架承載力的情況下.所有鋼結(jié)構(gòu)支架材料.如角鋼.方管.槽鋼等,應(yīng)選擇利于排水的方式組裝 當(dāng)由于結(jié)構(gòu)或其他原因造成不易排水時,應(yīng)采取合理的排水措施,確保排水通暢。5 4,26。集熱器表面應(yīng)定時清洗、否則會影響集熱效率。這條主要是為清洗提供方便而作的規(guī)定、