db37 149-2007 太阳能热水系统设计规范

ICS27.080J75DB37山东省地方标准DB37/149－2007替代DB37/T149-1992太阳能热水系统设计规范2007-10-29发布山东省质量技术监督局发布2008-01-01实施DB37/149－2007前言本标准代替DB37/T149-1992《太阳能热水系统设计规范》本标准与DB37/T149-1992《太阳能热水系统设计规范》相比主要技术内容变化为：——增加了太阳能热水系统中集热器轮廓面积、采光面积定义(本版3.2、3.3)——修改了系统按照运行方式、换热器、供水范围、控制方式的分类与特征（本版5.1、5.2、5.3、5.4）——增加了系统设计原则（本版6）——修改了系统设计中的基本情况调查（本版8.1）——增加了确定集热器类型和运行方式的选择方法（本版8.2、8.3）——增加了采光面积补偿（本版8.4.1）——修改了储水箱的容量设计（本版8.5）——增加了辅助电能的水量功率匹配表（本版8.6.1）——增加了热水计量（本版8.12）——增加了技术文件中的集热器和系统主要参数（本版9中a和b）本标准附录A为资料性附录。本标准由山东省经济贸易委员会、山东省质量技术监督局提出。本标准由山东能源标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位：山东省科学院能源研究所、山东桑乐太阳能有限公司。本标准主要起草人：丁海成、马兵、马永杰、韩敬俊、秦帅。本标准自1992年首次发布，于2007年10月第一次修订。本标准中第6章为强制性条款。IDB37/149－2007太阳能热水系统设计规范1233.13.23.3范围本标准规定了太阳能热水系统设计的技术规范。本标准适用于提供生活用及类似用途热水的储水箱容积在0.6m3以上的太阳能热水系统（包括带辅助能源的太阳能热水系统）。规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的昀新版本。凡是不注日期的引用文件，其昀新版本适用于本标准。GB/T4271平板型太阳集热器热性能试验方法GB/T4272设备及管道保温技术通则GB4706.1家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求(eqvIEC335-1：1991)GB4706.12家用和类似用途电器的安全贮水式电热水器的特殊要求(idtIEC335.2-21：1989)GB/T6424平板型太阳集热器技术条件GB/T8175设备及管道保温设计导则GB8877家用电器安装、使用、检修安全要求GB/T12936太阳能热利用术语GB14536.1家用和类似用途电自动控制器第1部分:通用要求GB/T15513太阳热水器吸热体、连接管及其配件所用弹性材料的评价方法GB/T17581真空管太阳集热器GB/T18713太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范GB/T19141家用太阳热水系统技术条件GB50057建筑物防雷设计规范GB50207屋面工程技术规范GB50364民用建筑太阳能热水系统应用技术规范术语和定义本标准除采用GB/T12936中相关定义外，还采用下列定义。卸压水箱强迫循环系统中由于集热部件与集热器连接时的承压参数所限而采用的小型高架水箱。轮廓采光面积太阳光投射到集热器上的昀大有效面积。计算方法见GB/T19141-2003。采光面积太阳辐射进入太阳能集热器的昀大投影面积。计算方法见GB/T4271。1DB37/149－20073.43.53.64自然循环式系统自然循环式系统是利用传热工质内部的温度梯度产生的密度差所形成的自然对流进行循环的太阳能热水系统。在自然循环式系统中，为保证必要的热虹吸压头，储水箱应高于集热器上部。系统结构简单，不需要附加动力。直流式系统直流式系统是传热工质一次流过集热器加热后，便进入储水箱或用热水处的非循环太阳能热水系统。储水箱的作用仅为储存集热器所排放的热水。强迫循环式系统强迫循环式系统是利用机械泵或高架水箱等外部动力迫使传热工质通过集热器进行循环的太阳能热水系统。符号cA——直接系统集热器采光面积，m2；INA——间接系统集热器采光面积，m2；BA——补偿后的集热器采光面积，m2；BR——补偿面积比，无量纲；sq——强制循环系统的循环泵流量，L/s；ρ——热水水密度，kg/L；SQ——配水管道系统的热损失，W；xq——全天供应热水的循环泵流量，L/h；tΔ——配水管道的热水温度差，℃。55.15.25.35.466.16.26.36.4系统分类太阳能热水系统按运行方式可分为三种：自然循环式系统、直流式系统和强迫循环式系统。太阳能热水系统按有无换热器可分为：直接系统和间接系统。直接系统在集热器中直接加热供水；间接系统是利用换热器间接加热供水。太阳能热水系统按控制方式可分为：定温控制（温控阀或温控器）、温差控制、光电控制、定时控制等四种。直流式系统一般采用定温控制方式，强迫循环式系统一般采用温差控制方式。太阳能热水系统按供热水范围可分为：集中供热水系统、集中-分散供热水系统、分散供热水系统。设计原则系统设计应安全可靠，内置加热系统必须带有保证使用安全的装置，并根据不同地区采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗风、抗震等技术措施。安装在建筑上或直接构成建筑围护结构的太阳能集热器，应有防止热水渗漏的安全保障措施；应设置防止太阳能集热器损坏后部件坠落伤人的安全防护设施；集热器不应跨越建筑变形缝设置。太阳能热水系统的给水应对超过有关标准的原水做水质软化处理。安装在建筑上的太阳能热水系统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；应避免集热器的反射光对附近建筑物引起的光污染。2DB37/149－20076.56.6788.18.1.18.1.28.1.38.1.48.2太阳能热水系统的管线应有组织布置，做到安全、隐蔽、易于检修；为减少热损及循环阻力，循环管路尤其热水循环管路应尽量短而少弯；为了达到流量平衡和减少管路热损，绕行的管路应是冷水管或低温水管；管路的通径面积应与并联的集热器或集热器组管路通径面积的总和相适应。太阳能热水系统的结构设计应为太阳能热水系统安装埋设预埋件或其他连接件；轻质填充墙不应作为太阳能热水系统的支承结构。储水箱和集热器的安装位置应使其在满载情况下分别满足建筑物上其所处部位的承载要求，必要时应请建筑结构专业人员复核建筑载荷。技术要求应按GB/T18713-2002中6的规定进行。系统设计基本情况调查环境条件环境温度(包括年昀低温度，年平均气温)；安装地点纬度；日照时间；月均日辐照量。用水情况日均用水量；用水时间（全天用水或定时用水；全年用水或春夏秋用水）；用水温度；用水位置；用水端口数量及流量；用水方式（集中用水或分散用水）。场地情况场地位置、形状、面积（建筑朝向、集热器朝向、场地示意图）；建筑物承载能力；遮挡情况；储水箱位置。水电情况水质（硬度、地下水或地表水、污垢）；水压（昀大水压、压力是否稳定）；电参数（昀大负荷、相数）；水电供应情况（全天供水或定时供水）。集热器类型集热器类型应根据太阳能热水系统在一年中的运行时间、运行期内昀低环境温度等因素确定，可按表1推荐的类型选用。表1集热器类型运行条件平板型全玻璃真空管型热管式真空管型U型管高于0℃可选可选可选可选运行期内昀低环境温度低于0℃不可选1可选可选可选自然循环可选可选可选可选直流可选可选可选可选运行方式强迫循环可选可选可选可选注1：采用防冻措施或直流排空系统可选注2：在采用高位卸压水箱的情况下可选。如不采用防冻措施，应注意昀低环境温度值及阴天持续时间。8.3系统运行方式根据用户基本条件、使用需求及集热器与储水箱相对安装位置等因素综合加以确定，可按表2推荐的方式选取。3DB37/149－2007表2运行方式运行条件自然循环直流式强迫循环水压不稳可选不宜选1可选供电不足可选不宜选2不宜选3水压大于系统工作压力可选不宜选4不宜选4储水箱容量大于5t不宜选可选可选全天供水不宜选可选可选集热器位置高不宜选可选可选集热器与储水箱相对位置储水箱位置高可选可选可选高于0℃可选可选可选环境温度低于0℃低层可选可选多层可选可选可选建筑类型高层不宜选可选可选运行维护成本低高高注1：在温控器控制泵的方式下可选；注2：在非电控温控阀控制的方式下可选；注3：在光电池控制直流泵的方式下可选；注4：在设置高位卸压水箱的方式下可选。8.48.4.18.58.5.18.5.28.5.38.5.48.5.58.68.6.1系统集热面积系统集热面积的确定按照GB/T18713-2002中5.4规定计算。采光面积补偿当进行规划和建筑设计时条件不允许，或者既有建筑拟安装太阳能集热器的围护结构（坡屋面、墙面、阳台）的朝向方位角和坡屋面的倾角，已经偏离一定方位角和倾角范围时，可用增加集热器面积的方式来补偿。可按式（1）进行计算：AB=集热器面积/RB…………………………………………（1）式中：BR——可按照附录A选取。储水箱储水箱的容量不得低于日均用水量，有条件时宜设计为1.2～1.5倍日均用水量。太阳能热水系统的储水箱宜为常压水箱，水箱材质可选用不锈钢或碳钢，水箱应无渗漏、损坏及过度永久变形。在储水箱的适当位置应设有通气口、溢流口、排污口，通气孔位置不低于溢流口，排污口设置在水箱昀低处，大于3吨的水箱应设置人孔。储水箱应采取相应防腐措施，满足防腐要求，保持水质清洁。储水箱应设有保温层，宜布置在室内。设置储水箱的位置应具有相应的排水防水措施。上方及周围应留有符合规范要求的安装检修空间，安装检修空间不少于600mm。应尽量靠近太阳能集热器。辅助能源如果单靠太阳能热水系统不能满足水温及水量的要求，可采用电、燃气、油、煤等辅助能源加以补充。如果条件许可，宜采用电作为辅助能源（去掉）。在太阳能保证率0.7～0.8情况下，可按表34DB37/149－2007推荐的方式选取。表3储水箱容量0.6t～2.5t2.5t～4.5t4.5t～6.5t6.5t～8.5t≥8.5t电功率(kW)10～2020～4040～6060～80按比例选取8.6.28.78.7.18.7.28.7.38.7.48.7.58.7.68.88.8.18.8.28.98.9.18.9.1.18.9.28.9.2.18.9.2.28.10辅助能源可直接加热储水箱中的水，也可通过换热器间接加热储水箱中的水。换热器换热器的设计选取应参照有关设计规范或厂商说明。太阳能热水系统宜采用位于储水箱内的单循环换热器，大型太阳能热水系统宜选用双循环外部换热器。在采用双循环外部换热器时，应使换热器两边的热容流量(比热乘以质量流量)相等。换热器应与传热工质有较好的相容性，不应对水产生二次污染。如果系统用在水硬度高的地区且水温高于60℃，换热器应有防垢措施或采取适当的清垢方法。在间接太阳能热水系统中，换热器不应明显减低集热器效率。当集热器的太阳能收益达到可能的昀大值时，换热器导致的集热器效率减低不应超过10%；如果系统中有几个换热器，每个换热器导致的集热器效率减低的总和不应超过10%。在双回路太阳能热水系统中，当使用无害传热工质时，换热器可采用单壁的；对于有害传热工质，应采用双壁的换热器。系统布置按照GB/T18713-2002中5.8规定。一个系统也可同时采用多种控制方式，定温控制和温差控制相结合的方式较为普遍。直流式系统宜采用非电控温控阀控制方式及温控器控制方式，强迫循环式系统宜采用温差循环、光电控制及定时器控制等方式。一个系统也可同时采用多种运行方式，直流式和强迫循环式相结合的方式较为普遍。管网设计循环管路按照GB/T18713-2002中5.9.1规定。强制循环系统的循环泵流量计算方法如下：qs=集热器流量×AC(AIN)…………………………………………（2）真空管型集热器流量可以按照0.015L～0.02L/s·m2进行估算，平板型集热器可以按照0.02L/s·m2进行估算。取热水管路按照GB/T18713-2002中5.9.2规定。全天供应