武汉市太阳能热水系统技术规范.doc
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1、)武汉市太阳热水系统应用技术规范1 总 则1. 0. 1 为使民用建筑太阳热水系统安全可靠、性能稳定、布局合理、与建筑和周围环境协调美观、风格统一,规范太阳热水系统的设计、安装、调试和工程验收,制定本规范。1. 0. 2 本规范适用于为新建、改建和扩建的民用建筑集中供热水和局部供热水的太阳热水系统。改造既有建筑上已安装的太阳热水系统时,可参照执行。1. 0. 3 民用建筑太阳热水系统的设计、安装、调试和工程验收,除应符合本规范外,尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。2 术 语2.0.1 民用建筑 civil building供人们居住和进行公共活动的建筑总称。按使用功能分为居住建筑和公共建
2、筑。2.0.2 居住建筑 residential building 供人们居住使用的建筑。包括住宅、宿舍、旅馆等建筑。2.0.3 公共建筑 public building供人们进行公共活动的建筑。包括教育建筑、办公建筑、科学教育建筑、文化娱乐建筑、商业服务建筑、体育建筑、医疗建筑、交通建筑、政法建筑、纪念建筑、园林景观建筑、宗教建筑、综合建筑。2.0.4 低层住宅 low storey housing 一层至三层的住宅建筑。2.0.5 多层住宅 multifloor housing 四层至六层的住宅建筑。2.0.6 中高层住宅 mid-tall storey housing 七层至九层的住宅建
3、筑。2.0.7 高层住宅 tall storey housing 十层及十层以上的住宅建筑。2.0.8 高层建筑 tall building 十层及十层以上的住宅建筑和高度大于24m的建筑为高层建筑。2.0.9 自然层数 natural storey 按楼板、地板结构分层的楼层数。2.0.10 建筑高度 height of building 指建筑物室外地平面至外墙顶部的总称。2.0.11 地下室 basement 房间地平面低于室外地平面的高度超过该房间净高1/2者为地下室。2.0.12 半地下室 semi-basement 房间地平面低于室外地平面的高度超过该房间净高1/3,且不超过1/2
4、者为半地下室。2.0.13 设备层(间) mechanical floor(room) 建筑物中专为设置暖通、空调、给水排水和变配电等的设备和管道且供人员进入操作的空(房)间。2.0.14 阳台 balcony 供使用者或居住者进行室外活动、晾晒衣物等的空间。2.0.15 建筑平台 terrace 供使用者或居住者进行室外活动的上人屋面或由建筑底层地面伸出室外的部分。2.0.16 日照间距 sunshine distance 为保证在规定的日照标准日(冬至日或大寒日)的有效日照时间,前后两栋建筑物之间规定的距离。2.0.17 平屋面 plane roof 屋面坡度小于20的建筑屋面。2.0.1
5、8 坡屋面 sloping roof 屋面坡度大于20且小于90的建筑屋面。常见的坡屋面形式有单坡屋面、双坡屋面、四坡屋面和曼莎屋面等。2.0.19 管道井 pipe shaft 建筑物中用于布置竖向设备管线的竖向井道。2.0.20 建筑工程 building engineering为新建、改建或扩建房屋建筑物和附属构筑物设施所进行的规划、勘察、设计和施工、竣工等各项技术工作和完成的工程实体。2.0.21 建筑工程质量 quality of building engineering反映建筑工程满足相关标准规定或合同约定的要求,包括其在安全、使用功能及其在耐久性能、环境保护等方面所有明显和隐含能
6、力的特性总和。2.0.22 太阳热水系统 solar water heating system把太阳能转换成热能以加热水并输送至各用户所必须的完整系统装置。通常包括太阳集热器、贮水箱、泵、连接管道、支架和其它零部件,以及和控制系统和必要时配合使用的互补热源。2.0.23 太阳集热器 solar collector 吸收太阳辐射能并向流经自身的传热工质传递热量的装置。2.0.24 贮水箱 storage tank太阳热水系统中储存热水的装置。2.0.25 直接系统 direct system 在太阳集热器中直接加热水给用户的系统。2.0.26 间接系统 indirect system 在太阳集热
7、器中加热某种传热工质,再使该传热工质通过换热器加热水给用户的系统。2.0.27 真空管太阳集热器 evacuated tube solar collector若干支真空太阳集热管按一定规则排成阵列与联集管、尾架和反射器等组装的太阳集热器。2.0.28 平板型太阳集热器 flat plate solar collector 接受太阳辐射并向其传热工质传递热量的非聚光型太阳集热器。其中吸热体结构基本为平板形状。目前,因防冻技术要求的原因,平板型太阳集热器不适合武汉市区的使用。 2.0.29 太阳集热器采光面积 aperture area of solar collector太阳集热器采光口或上方允
8、许太阳辐射进入的平面(采光平面)上的最大投影面积。单位为m2。2.0.30 集热器倾角 tilt angle of collector太阳集热器与水平面的夹角。2.0.31 自然循环系统 natural circulation system仅利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差进行循环的太阳热水系统。在自然循环系统中,为了保证必要的热虹吸压头,贮水箱应高于集热器上部。这种系统结构简单,不需要附加动力。2.0.32 强迫循环系统 forced circulation system利用机械设备等外部动力迫使传热工质通过集热器(或换热器)进行循环的太阳热水系统。强迫循环系统通常采用温差控制、光电控
9、制及定时器控制等方式。2.0.33 直流式系统 series-connected system传热工质一次流过集热器加热后,进入贮水箱或用热水处的非循环太阳热水系统。直流式系统一般可采用非电控温控阀控制方式及温控积控制方式。2.0.34 集中供热水系统central hot water supply system 采用集中贯通的太阳集热器和贮水箱向整幢或多幢建筑或多个用户提供热水的系统。2.0.35 局部供热水系统 individual hot water supply system 采用集中贯通的太阳集热器和贮水箱向部分建筑或单个用户提供热水的系统。2.0.36 太阳能保证率 solar f
10、raction系统中由太阳能部分提供的热量占系统总负荷的百分率。2.0.37 太阳能供热量 solar contribution系统中由太阳能部分提供的热量。2.0.38 太阳辐照量 solar irradiation 接收到太阳辐射能的面密度。单位为MJ/m2 或KJ/m2。2.0.39 其他能源水加热设备 other energy water heating device由非太阳能热源用于补充太阳能加热系统提供热量的装置或设备。3 基 本 规 定3.0.1 具备下列条件的地区,宜使用太阳热水系统: 1 年日照时数大于 1200 小时,年太阳辐照量大于 3500 MJ/ m2 ; 2 年极端
11、气温不低于15 ; 3 有正常水、电供给; 4 无可供利用的废热、地热和其它不污染环境的廉价热源。3.0.2 具备下列条件的建筑,应设计选用太阳热水系统:1 建设在第3.0.1 条地区;2 有热水供给要求;3 有安装太阳热水系统条件;4 安装太阳集热器的建筑部位日照不受遮挡或遮挡不严重;5 安装太阳热水系统不对相邻建筑造成危害;6 无特殊原因不需要或不能安装使用太阳热水系统。3.0.3 太阳热水系统设计应纳入民用建筑规划与建筑设计中统一规划、同步设计、合理布局、因地制宜。3.0.4 太阳热水系统设计应进行经济技术比较,充分考虑用户使用、施工安装和维护要求,符合节约用地、节约用水、节约能源、安全
12、卫生、环境保护等有关规定。3.0.5 太阳热水系统设计和建筑设计应适应使用者的生活规律,综合考虑日照和管理要求,创造安全、卫生、方便、舒适的生活环境。3.0.6 太阳热水系统应与使用其他能源的水加热设备联合使用,共同构成带互补热源的太阳热水系统。3.0.7 太阳热水系统类型的选择,应根据建筑物类型、使用要求、安装条件等因素综合确定。3.0.8 民用建筑使用的太阳热水系统应符合国家有关产品标准的规定,必须有产品合格证和安装使用说明书。水质应符合国家现行标准生活饮用水卫生标准GB5749的规定 。系统正常使用寿命应大于15年。3.0.9 民用建筑太阳热水系统安装应实现规范化操作,新建民用建筑太阳热
13、水系统应与建筑工程同步建设和同时投入使用。3.0.10 安装在建筑物上的太阳集热器应排列整齐有序。太阳热水系统配备的输水管和电器、电缆线等应与建筑物其它管线统筹安排,同步设计,同步施工,集中、安全、隐蔽,便于安装维护。 4 太阳热水系统设计4.1 一 般 规 定4.1.1 太阳热水系统应根据建筑物的使用功能、地理位置、气候条件和安装条件等综合因素,选择其类型、安装位置和色泽,并与建筑物整体及周围环境相协调。4.1.2 太阳集热器的规格宜与建筑模数相协调。4.1.3 安装在建筑屋面、阳台、墙面和其它部位的太阳集热器、支架及连接管线,不得削弱建筑功能、破坏建筑造型。4.1.4 太阳热水系统应满足安
14、全、实用、美观的原则,并应便于安装、清洁、维护和局部更换。4.1.5 太阳热水系统安装在室外的部分应能承受风荷载和雪荷载。4.2 系 统 分 类4.2.1 太阳热水系统按供热水方式分为:1 集中供热水系统;2 局部供热水系统。4.2.2 太阳热水系统按系统运行方式分为:1 自然循环系统;2 强迫循环系统;3 直流式系统;4.2.3 太阳热水系统按其他能源水加热设备安装位置分为:1 内置加热系统;2 外置加热系统;1) 主管加热系统;2) 干管加热系统;3) 支管加热系统。4.2.4 太阳热水系统按其他能源水加热设备使用方式分为: 1 一般供热水系统;2 定时供热水系统;3 全日供热水系统。4.
15、3 技 术 要 求4.3.1 太阳热水系统技术性能应符合下列要求:1 平均日效率应大于 46%(相当于日太阳辐照量17MJ/m2下的日有用得热量7.8MJ/m2),平均热损系数应小于 3 W/m2.;2 正常使用寿命应大于 15 年;3 有可靠的使用安全性,内置加热系统必须带有保证使用安全的装置;4 有可靠的防冻、防结露、防冰雹、防过热、防雷、抗风、抗震等技术措施。4.3.2 使用其他能源水加热设备应根据使用特点、热水量、能源供应、维护管理及卫生防菌等因素选择,并符合国家现行标准建筑给水排水设计规范GB50015中有关规定。4.3.3 系统供水水温、水压和水质应符合下列规定和要求:1 国家现行
16、标准建筑给水排水设计规范GB50015中有关规定;2 住宅、集体宿舍等居住建筑,除洗浴用热水外,太阳集热器出口水温可低于建筑给水排水设计规范GB50015的要求,但必须高于当地自来水温度。3 提供的热水应无铁锈、异味或其他有碍卫生的物质。4.3.4 供热水系统应符合下列规定和要求:1 国家现行标准建筑给水排水设计规范GB50015中有关规定;2 集中供热水系统应设热水回水管道,热水供应系统应保证干管和立管中的热水循环;要求随时取得不低于规定温度热水的建筑物,应保证支管中的热水循环,或有保证支管中热水温度的措施。3 局部供热水系统可设计为不连续循环或智能控制循环。4.4 系 统 设 计4.4.1
17、 系统设计应本着节水节能、经济实用、安全简便、利于计量的原则,根据建筑形式、其他可用能源种类和热水需求等条件,按表4.4.1选择太阳热水系统。4.4.2 太阳热水系统的运行方式,宜选择强迫循环系统以保证稳定运行、用水点冷热水压力平衡和水质要求。必要时,运行方式也可选择直流式系统。4.4.3 系统中使用其他能源水加热设备选型设计应根据国家现行标准建筑给水排水设计规范GB50015中有关规定执行。4.4.4 热水量按国家现行标准建筑给水排水设计规范GB50015中热水用水定额合理选定。4.4.5 系统集热面积可按下式确定:1 直接系统集热器采光面积集热器采光面积可根据用户的每日用水量和用水温度确定
18、,按式4.4.5-1估算: Q w C w (tend ti) fA c = 4.4.5-1 JTcd (1 L)式中: A c 直接系统集热器采光面积,m2; Q w 日均用水量,kg; C w 水的定压比热容,kJ /(kg ); tend 贮水箱内水的终止温度,; ti 水的初始温度,; JT 当地春分或秋分所在月集热器受热面上月均太阳辐照量,kJ/m2; f 太阳能保证率,无量纲; 根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定;cd 集热器全日集热效率,无量纲;根据经验值取0.400.55。 L 管路及贮水箱热损失率,无量纲; 根据经验值取0.20.25。集热器
19、采光面积的估算也可根据国际上通用的f-chart软件或类似的软件进行。2 间接系统集热器采光面积间接系统与直接系统相比,由于换热器内外存在传热温差,使得在获得相同温度热水的情况下,间接系统比直接系统的集热器运行温度高,造成集热器效率降低。“换热器因子”Fhx 可用于衡量换热器对集热器效率的影响。当换热器的效率达到最大,“换热器因子”可用式4.4.5-2表示。1Fhx (4.4.5-2)FR ULAC1 + (UA)hx式中:Fhx 换热器因子,无量纲;FR 集热器热转移因子,无量纲;UL 集热器总热损系数,W/(m2.);(UA)hx换热器传热速率,W。 间接系统的集热器采光面积AIN可按式4
20、.4.5-3计算:AcAIN (4.4.5-3) Fhx4.4.6 集热器面积有下列情况,可按补偿方式确定,但补偿面积最多不超过本规范第4.4.5条计算所得面积的一倍。1 集热器朝向受条件限制,南偏东、南偏西或向东、向西时。2 集热器在坡屋面上受条件限制,倾角与国家现行标准太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB/T 18713规定偏差较大时。4.4.7 按本规范第4.4.5条和第4.4.6条计算所得的系统集热器面积,建筑围护结构表面不够安装时,按围护结构表面最大容许安装面积确定系统集热器面积。4.4.8 集热器安装倾角等于当地纬度;如系统侧重在夏季使用,其安装倾角等于当地纬度减10;如系
21、统侧重在冬季使用,其安装倾角等于当地纬度加10。安装倾角误差为3。注:全玻璃真空管东西向放置的集热器安装倾角可适当减少。4.4.9 贮水箱容积的确定应符合下列要求:1 集中热水供应系统的贮水箱容积应根据日用热水小时变化曲线及太阳能集热系统的供热能力和运行规律,以及常规能源辅助加热装置的工作制度、加热特性和自动温度控制装置等因素按积分曲线计算确定。2 间接系统太阳集热器产生的热水用作容积式水加热器或加热水箱热媒时,贮水箱的贮热量不得小于表4.4.10贮水箱的贮热量中所列的指标: 4.4.10 太阳集热器设置应符合下列要求:1 集热器设置在平屋面上应满足下列要求:1) 朝向为正南、南偏东或南偏西不
22、大于 15的建筑,集热器可朝南设置,或与建筑同向设置。2) 朝向南偏东或南偏西大于 15的建筑,集热器宜朝南设置。3) 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。4) 集热器应考虑可拆装移动。5) 集热器设置间距、分组、连接、设留检修通道等应按国家现行标准太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB/T 18713规定执行。2 集热器设置在坡屋面上应满足下列要求:1) 集热器可设置在南向、南偏东、南偏西或朝东、朝西建筑坡屋面上。2) 坡屋面上的集热器应采用顺坡嵌入设置或顺坡架空设置。架空高度510cm。3) 集热器在朝东、朝西坡屋面上设置时,应按当地日照情
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