浅析住宅太阳能一体化设计与施工

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅析住宅太阳能一体化设计与施工范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

[摘要]：结合某科技住宅太阳能的设计与施工情况，对不同形式的太阳能供热系统的基本原理以及设计、施工技术进行了阐述。

[关键词]：分体承压式太阳能；集中集热分户储热式太阳能；模块化阳台式太阳能

Abstract: This paper combine with the design and construction of a science and technology residential solar energy, described different forms of the basic principles of solar heating systems, as well as design, construction technology.Key words: split pressurized solar; household thermal storage type solar concentrated collectors; modular balcony solar

中图分类号TU2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

镇江某科技住宅小区双拼别墅、联排别墅、花园洋房(多层)和小高层，在太阳能应用技术方面根据不同的建筑形式采取了不同的设计方案。与建筑工程同时设计同时施工，在建筑设计和施工中做到与建筑完美结合。

本文介绍别墅、洋房和小高层的太阳能生活热水系统设计与施工技术。别墅工程设计采用分体承压式太阳能生活热水系统；洋房（多层）工程设计采用集中集热分户储热式太阳能生活热水系统；小高层采用模块阳台式太阳能热水器，使小高层所有用户全部都能享用太阳能生活热水。上述全新太阳能热水系统均可以全天候、24小时提供高压力生活热水，笔者根据该项目的设计、施工、调试、正式运行情况，对该项目的太阳能系统总结如下：

一、分体承压式太阳能生活热水系统

1、太阳能一体化设计方案：

别墅为地下一层，地上三层，集热器设置在屋面，屋面为8%的坡度，坡面有的朝南，有的朝北，有的朝东，太阳能集热器采用全玻璃真空太阳集热管内设置金属流道换热器的承压式集热器，每一根真空管均沿东西方向排布，朝北坡面上集热器的真空管间距加大，保证真空管相互之间没有遮挡阳光的情况，每一天都能最大限度接受阳光热能。管道采用φ20的镀锌钢管，和室内给排水公用一条管道井，节约空间。靠近卫生间的一侧设计一个放置200升水箱的工具间，工具间设计插座、排水地漏。在土建施工时屋面上预埋镀锌角钢用于焊接集热器支架，在管道施工时将卫生间的等电位用镀锌圆钢接至屋面上用于和集热器支架连接。别墅卫生间较多，热水管接至各个用水点的管道较长，虽然做了保温，但还存在热水管道水温下降较多，甚至凉水的现象，为了解决这个问题，在热水管出水箱接入各个用水点后再回到水箱，形成回路，增加一个时间继电器和一台水泵，定时循环，实现各个用水点打开就有热水。

2、太阳能热水系统设计方案：

别墅每户建筑面积约为280～350平方米，设计为200L水箱，两组集热器放在8%坡度的屋面上，φ58×1.8m×16支的集热器两组，真空管内设有金属流道换热器，水箱的冷水进水管直接接自来水，水箱的两根换热循环接口通过管道、水泵与集热器连接实现热量交换，可以产生38～72℃热水。

3、施工

集热器支架是半成品，在现场组装，集热器在厂家六支或者八支已经连接好，到现场真空管后连接成系统，工序重点是防雷连接、管网连接和试压，特别是阀门、排气阀的安装质量要有保障，控制系统调试要求数字准确无误，控制有效。最后是保温，保温要求做到不留死角，厚度均匀，镀锌铁皮包裹要到位，封闭良好，防止雨水打入保温层降低保温效果。该系统经两年运行总体水平良好，基本符合原设计要求。

二、集中集热分户储热式太阳能热水系统

1、太阳能一体化设计方案：

花园洋房地上五层，四个单元，每层八户，集热器设置在屋面，屋面为8%的坡度，每个单元10户为一个供热系统，每栋楼分为四个独立的供热系统。 100升水箱设置在各户卫生间挂墙安装，卫生间设计水箱专用插座，排水地漏等，在土建施工时挂水箱部位设计钢筋砼下挂板，用于承受水箱荷载。换热管道采用φ20的镀锌钢管，管路按照同程设计的原理布置三根镀锌钢管，钢管下端设置一段盲管，并设置丝堵用于检修时排放水中沉淀的泥沙等杂物，三根立管布置在给排水公共管道井内，并采取保温设计，三根立管出屋面后安装自动排气阀，在楼梯间五层留设往屋面的自来水补水管并接水表和供电管线。

花园洋房集热器全部设计在坡屋面上，每一根真空管均沿东西方向排布，朝北坡面上集热器的真空管间距加大，保证真空管相互之间没有阳光遮挡，每一天都能最大限度接受阳光热能。控制系统、换热循环立管设置在管道井内，水箱直接挂在每户卫生间墙上，真正实现了太阳能与建筑设计的完美结合。

2、太阳能热水系统设计方案：

每栋花园洋房共有40户,分为4个系统，每户选用100升储热水箱, 真空管（φ58×1.8m）每户平均约16.8支,每个单元屋顶放置24组计168支，真空管内插有金属流道换热器。每户储热水箱为承压式带太阳能换热盘管的特制的电热水器（自带控制系统）。楼顶集热器组（内装介质水，基本不消耗）统一给每一户的承压式水箱均匀加热（经承压式水箱中的换热盘管加热），各户水箱的温度差别很小，冬季±1℃，夏季±2℃，阴雨天气各户自主决定是否启动本户储热水箱自带的电加热器，各户用热水由自家水表和电表进行计量，对于小区物业管理来说没有任何收费麻烦。

34、太阳能一体化施工

太阳能热水系统是一个综合产品，设计质量只决定产品质量的三分之一，剩余三分之二的质量要靠施工安装和调试。

⑴、集热器施工：在图纸设计中明确了集热器的大小和位置，在施工屋面砼时将预埋件焊接在屋面的钢筋上，然后浇筑在屋面砼中，考虑屋面构造要求留足长度。同时在屋面施工中将水管、电管、信号管的套管按照水电图的设计要求预埋到位。集热器施工安装的重点是稳定可靠、安全、方便维修，①首先安装支架，支架为30 *30的镀锌喷塑角钢连接成封闭的钢框，将钢框固定在预埋件上，②将一组或几组集热器通过屋面水管连接起来，使用管卡固定到支架上，③支架必须有可靠的接地连接，同时每组支架必须有至少两个点可靠连接到屋面避雷网上，接地电阻测试要求不大于1欧姆，④玻璃真空管内的金属换热流道与屋面水管连接完成后进行压力测试，试验压力不小于0.6Mpa；⑤压力测试合格后就可以将屋面集热器上的管道和户内管道连接。

⑵、太阳能换热循环立管施工：该部分和主体的水电同时施工，在设计中太阳能换热循环三根立管布置在排水管道井内，水箱设计在设备间或者卫生间内，这样可以使换热管道的距离更短，换热效率更高。①在施工中先施工排水主干管，距离排水主干管100mm的位置布置太阳能换热循环热镀锌钢管（DN20），同程换热共需三根管，管道之间要求有80mm的距离，方便保温和施工安装，在每一层的主管道应设有管卡；②太阳能换热循环立管出屋面后与集热器系统管道连接；作为太阳能换热循环回路的补给水管道，单独挂水表；③太阳能换热循环立管需要由土建施工完成，并试压合格后交付太阳能安装单位，在屋面管道、集热器部分试压合格后然后与太阳能换热循环立管连接，针对整个管道系统连接水箱前进行综合试压，合格后方可连接水箱，④最后进行保温施工，屋面管道采用35mm橡塑保温，管道井内的管道采用25mm橡塑保温，管道穿越楼板处我们采用专用发泡剂保温，并在楼板上请土建专业做好防水处理；⑤在供电管道井内设置一根强电管和一根信号管，将220v电源引出屋面，循环水泵（进口管道泵）安装在屋面上；⑥在五层供电管道井内设计预留一个公共电源插座，将一个独立系统的智能控制仪表安装在五层的管道井内，可以随时检测集热器温度、水箱温度及管道温度，还可在寒冷的冬季实现自动启动水泵，实现防冻循环，保证楼面整个系统不被冻坏。

⑶、水箱的安装和调试

花园洋房我们设计的集中集热分户储热式太阳能热水系统，每户一个承压式水箱容量100L，电加热功率1.5kw,可以实现太阳能分户储热（经承压式水箱中的换热盘管加热），水电分户计量，免去物业管理收费难的困扰，太阳能换热循环立管采用同程设计，顶层和底层用户水箱内温差不超过正负1～2℃。

水箱挂在每户卫生间的墙上，在设计中，考虑水箱的荷载在挂水箱的墙体上设计一根200*400的钢筋砼简支梁，用于悬挂水箱，在墙体上设计一个插座，水箱的进出水口应当和太阳能换热循环立管接口对应（加工制作水箱时应与现场核对出水口的左右方向），水箱安装应尽量靠近管道井（注意留有安装阀门和链接软管的距离），水箱安装要求可靠的接地，安装完成后要求做荷载试验，将换热管、自来水管好出水箱的热水管连接好，同时打开自来水分别给集热器系统和水箱灌水，确保系统中灌满水而且管道内没有空气的情况下开始调试整个（10户）系统，调试时间连续两周，正常天气条件下，冬季不低于38℃～48℃，春秋季不低于48℃～58℃，夏季不低于60℃～72℃。

调试时需要控制好温度参数，使系统内每户水箱内的水温不超过设计值，如果达不到应考虑增加真空管，调整管道管径的大小，调整管道泵的使用功率等等，最终达到设计的要求。

该太阳能系统最大特点是：①集热器采用内插金属流道换热式全玻璃真空管集热器（产品规格为 φ58×1.8m），高承压，最大可承受1.2MPa的压力，真空管即使意外破损（因真空管内不走水），系统也能照常工作；②由于水箱不在屋面上，减小了屋面面积紧张的压力，还使得屋面外形美感不受破坏，本工程屋面坡度为1：8.1（坡面朝北或者朝西），集热器不受屋面坡向影响，集热器可以很好地与屋面结合，真正实现一体化；③由于真空管内壁不接触水，因而不炸管，热效率还提高；④集中集热分户储热式太阳能热水系统各户的储热水箱及其附带的电加热器操作部分在本户室内，整个系统的控制部分在公共管道井内；⑤10户公用一个太阳能集热器系统，可以大大提高使用的热效率，系统使用的公共自来水、公共电源费用，平均到每一户大约每户每年30元；每家每户使用的水电费走自家的水电表；各户储热水箱可以按自己的意愿设定参数，当太阳光线不理想水温达不到设定值时电加热器可以自动启动，加热水箱内的水，用户下班归来即可随时使用热水。

三、模块化阳台式太阳能热水器

1、太阳能一体化设计方案：

本工程为小高层11+1，原设计规范要求5层以上设置太阳能热水器，4层以下就无法使用太阳能，为了每一户业主都能享用太阳能热水，我们在设计阶段就考虑了采用模块化阳台式太阳能热水器，阳台悬挑300mm，集热器和阳台栏杆完美结合，顶层面积较大，我们考虑采用前面介绍的别墅分体承压式太阳能生活热水系统。所谓的模块化就是工业化，因为集热器是在工厂加工制作完成的，拿到现场安装连接管路和水箱就可以了，水箱采用阳台挂墙安装，阳台设置地漏和专用插座，用水点在卫生间，管道需要保温，比起水箱在屋面管道短了很多。

2、太阳能热水系统设计方案：

集热器采用（φ58×2.1m）每户12支，内插金属流道换热器，集热器固定在铝合金封闭的方框内，正面为太阳能专用钢化玻璃，背面为专利设计的聚光铝板，铝板后为铝塑板封闭，完全形成一个工厂加工制作的新型集热器，水箱挂在阳台的砼梁上，水箱为专业设计水箱，采用夹层设计，智能控制部分设计在水箱上，是一个 自动循环的太阳能热水系统，当集热器有问题需要维护时只需将其拉回阳台内即可，然后将新的换上，旧的回厂维修，不影响业主使用。

3、太阳能一体化施工

因为该系统的集热器是在工厂制作完成的，所以该系统安装比较简单，重点是管道的安装，因为水箱设置在阳台，每户卫生间到阳台有一段8米左右的距离，冷热水管需要连接水箱和卫生间的用水点，管道沿地面暗敷，热水管采用聚苯乙烯板20mm保温，上铺钢丝网浇筑细石砼，在结构层施工时在铺设热水管道部位用钢管压槽30mm，冷水管布置距热水管100mm，进入卫生间后管道明敷，热水管采用20mm橡塑保温，到阳台后冷热水管沿墙暗敷，阳台设置排水地漏和水箱用专用插座。集热器和水箱之间的连接采用不锈钢软管连接。管道沿墙明敷，热水管做保温。集热器安装角度不大于13°，安装全部采用不锈钢螺栓连接。

该小区有两栋小高层共计180户，每天产生18吨热水，一年大约4500吨热水，两栋小高层每年可节约用电约26万度。

该科技住宅小区共计562户，每年可以为用户生产热水约16850吨，仅太阳能热水一项每年可以节约用电约100万度以上，每户业主平均每年可以节约1000元左右的用电费用，其长期产生的经济效益和社会效益是非常巨大的。

参考文献：

[1].民用建筑太阳能热水系统应用技术规范《GB50364-2005》

[2].住宅建筑太阳热水系统一体化设计、安装与验收规程《DGJ32/TJ08-2005》

作者简介：祝长江（1976- ），男，工程师,国家注册监理工程师。毕业于苏州城建环保大学工民建专业，现任江苏建科建设监理有限公司现场监理岗位，主要从事监理工作。