民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范淺議

李川

(河南省城市規劃設計研究院有限公司450003)

1.前言

    太陽能作為清潔能源，世界各國無不對太陽能利用予以相當的重視，以減少對煤、石油、天然氣等不可再生能源的依賴。近年來，太陽能熱水器在我國的推廣和普及取得了很好的節能效益。

    作為太陽能熱水系統設計的指導規范，《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》(GB50364—2005，下文稱本規范)自2006年1月1號發布實施以來，已經實行了三年有余，在工程設計中有一些具體條款存在異議，筆者結合相關資料對其提出自己的建議。

2.存在異議的規范條文

    2.1術語

    太陽能熱水系統涉及了地理、氣象等多方面的技術內容，而本規范為建筑設計多個專業提供設計依據，為滿足各專業設計人員的使用要求，減少資料查閱量，建議本規范增加以下術語解釋。

    (1)低緯度地區(赤道一北緯30。)；中緯度地區(北緯30。一北緯60。)；高緯度地區(北緯60o-北緯90 o)；

    (2)太陽高度角αs(指某地太陽光線與該地作垂直于地心的地表切線的夾角，是決定地球表面獲得太陽熱能數量的最重要的因素)；

    (3)太陽赤緯角8(指某地太陽光線與赤道面的夾角)；

    (4)時角(太陽所在時圈與通過當地正南方向的時圈——子午圈構成的夾角)；

    (5)太陽方位角α(太陽光線在地平面上的投影線與地平

面正南方向所夾的角)；

    本條對居住建筑劃分為低層、多層、高層與GB50352—2005、GB50180—93(2002版)規范中的劃分不一致。這兩本規范對住宅建筑劃分為低層(1—3層)、多層(4～6層)、中高層(7～9層)、高層(10層及l0層以上)；非住宅類居住建筑歸屬于公共建筑，分為單層、多層、高層。GB50352—2005作為各類民用建筑設計必須共同遵守的通用規則，本規范應與其保持一致。

    表4.2.6中，分散供熱水系統在低層居住建筑中可選用，在多層居住建筑中不可選用。目前大多數城市市政水壓能滿足市區六層以下建筑用水，多層(4—6層)居住建筑采用分散供熱水系統的建筑實例非常多。建議表中增添分散供熱水系統的多層居住建筑可選用選項。

    第1款集中供熱水系統本規范為“宜”設置熱水回水管道，熱水供應系統應保證干管和立管的熱水循環。集中供熱水系統是采用集中的太陽能集熱器和集中的貯水箱供給一幢或幾幢建筑物所需的熱水。根據GB50015—2003第5.2.10條的規定，集中熱水供應系統“應”設熱水回水管道，要求隨時取得不低于規定溫度的熱水的建筑，應保證干管、立管、支管的熱水循環。建議本規范和給水排水專業的基本規范GB50015—2003保持一致。

    第2款集中一分散供熱水系統應設置熱水回水管道，應保證干管、立管、支管的熱水循環。集中一分散供熱水系統是采用集中的太陽能集熱器和分散的貯水箱供給一幢建筑所需的熱水，此條應明確是對熱媒循環管網的要求還是對熱水供應系統循環管網的要求。若是對熱媒循環管網的要求，設計是可行的，但與第l款不屬于并列條款；若是對熱水供應系統循環管網的要求，對于貯水箱后分散的熱水支管做回水設計難度是比較大的，分散的貯水箱設于每個用水點處，其后的支管若要回水勢必每個用水點要設置循環水泵，整個管網非常復雜而且效果一般。因為在貯水箱前的熱媒管網保證循環的條件下，其后用水點支管比較短，無回水的必要。筆者以為本條款應是對熱媒循環管網的要求，而不是對熱水供應系統循環管網的要求，規范應予以明確。

    (1)參數QW——13均用水量，kg根據給水排水專業的規范、手冊可知，日用水量一般分為最高日用水量、平均日用水量，根據本規范的用詞，QW似是指平均日用水量。技術措施節能篇中采用設計日用熱水量，按規范中熱水用水定額下限取值，GB50015—2003中的熱水定額為最高日熱水定額，按此計算應為最高日用水量。設計手冊中采用日用60℃熱水量，與技術措施一致，亦為最高日用水量。06SSl28中參數含義同技術措施，而05YJSl4中參數直接引用了本規范。建議本規范應對Q。采用標準用詞，明確是最高日或平均日用水量，因這兩個數據相差數倍。

    QW直接復合了熱水密度參數，QW=設計l3用熱水量(L/d)×熱水密度(k9/L)，從計算公式可以得出QW的單位應是 k9/d，而非k9。

    (2)一當地集熱器采光面上的年平均日太陽輻照量，kJ/m2。JT的單位應有時間參數，參閱資料可知單位應為kJ/m2.d.J，的取值本規范中無明確規定，在06SSl28中對JT有比較詳細的規定。應取傾角等于當地緯度時，傾斜表面平均日太陽總輻照量。全年運行的系統，按照年平均日計算，偏重冬季使用時，按照12月份平均日計算。筆者建議實際設計時應參照06SSl28中的計算方法，同時把JT的數值作為規范的附錄編寫到規范中，便于設計人員計算查閱。

    本條對集熱器總面積提出了補償要求，但缺乏補償計算參數和公式。在06SSl28中給出了計算公式和面積補償比的參數。補償后的集熱器面積Ah等于集熱器計算面積A和面積補償比R的比值，面積補償比R包含了安裝傾角及方位角參數，該標準圖中對此參數有詳細列舉。筆者建議本規范應增加計算內容，列舉R值作為規范附錄，便于設計人員計算查閱。

    本條對貯水箱容積的確定提供了理論計算原則，但缺乏計算方法和公式。節能技術措施、06SSl28中給出了相同的計算方法，本規范宜參照修訂。集熱系統的產熱水能力V，供水系統需要的熱水貯熱量V，取兩者的大值作為太陽能熱水系統的貯熱水容積V=max(V集，V供)。當V供≤40％V集時，太陽能熱水系統宜設置一個容積V貯熱水箱；當V供>40％V隼時，太陽能熱水系統宜設置兩個熱水箱，一個容積V皂的貯熱水箱，一個容積V俳的供熱水箱。

    集熱器與遮光物或集熱器前后排的最小距離，D=H×COTA。此公式來源于，05YJSl4亦引用了此公式。而節能技術措施…、第二版設計手冊、06SSl28中給出了另外一個不同的計算公式，D=H×cotots×COS'y0。對比可知，多了一個計算參數γ0，其為計算時刻太陽光線在水平面上的投影線與集熱器表面法線在水平面上的投影線之間的夾角。

    06SSl28中給出了詳細的計算公式。此公式的兩個版本，目前未見明確的正誤判定，從公式參數設置合理性判斷，應是包含γ0的公式較為合理。筆者建議規范組應合理定性此公式，使相應的規范、標準保持統一性。

    上述條文規定了低緯度地區及高緯度地區對太陽能集熱器安裝的規定。查閱資料可知，我國的緯度范圍為北緯3.97。一北緯53．50，陸地基本上在北緯18．20一北緯53.50。可知我國基本無高緯度地區，因此筆者建議本規范刪除有關高緯度地區的安裝規定，同時我國大部分位于中緯度地區，應增加中緯度地區的安裝規定。

    本條對熱水管路的流速作了規定，但本規范規定“應按1.0m/s”的流速選取管徑，此處明顯屬于用詞不妥，筆者以為應修訂為“應按不大于l.0m/s”的流速選取管徑。

    本條對太陽能熱水系統的管線不得穿越其他用戶的室內空間。對于公共建筑此條實施合理且難度不大，而對低層、多層住宅采用分散供熱水系統時存在較大問題。一般城市的市政水壓能滿足六層以下的建筑用水，各地水司大都要求多層給水水表集中設置于室外，冷水分戶管成排或管束在套內由一層敷設至六層。對這類建筑設置分散型太陽能熱水器時，因家用型太陽能熱水器一般冷熱水管道共用一根管道，且住宅室外公共空間非常狹小，基本無管井位置，有相當多的設計人員利用冷水分戶管接至屋面太陽能熱水器。這種做法實際上違反了本條規定。如果太陽能熱水管道不設在戶內的話，受制于狹小的室外公共空間，大多數明設在樓梯間，影響消防疏散。也有的建筑方案樓梯不上屋面，頂層躍層戶型分攤了樓梯間平面位置，這樣也導致管線無法在公共空間接至屋面。對低層、多層建筑設置分散型太陽能熱水器時，太陽能熱水分戶管能否參照冷水管的敷設方式設在套內空間，建議本規范進一步商榷。3結語

    筆者通過對本規范以上十條條文的探討，力爭能使設計人員更好的利用本規范進行太陽能熱水系統的設計工作，同時建議能根據本文的合理性進行相應的規范修訂或解釋。

參考文獻：

[1]全國民用建筑工程設計技術措施．節能專篇(2007)給水排水[M]．中國計劃出版社，2007年．

[2]建筑給水排水設計手冊[M]．第二版．中國建筑工業出版社，2008年．

[3]GB50352—2005，民用建筑設計通則[S]．

[4]GB50180—93，城市居住區規劃設計規范(2002年版)[s]．

[5]GB50015—2003，建筑給水排水設計規范[s]．

[6]GB/Tl8713—2002，太陽熱水系統設計安裝及工程驗收技術規范[S]．

[7]太陽能集中熱水系統選用與安裝[M].06SSl28．中國計劃出版社，2006年．

[8]民用建筑太陽能熱水系統設計與安裝[M].05YJSl4.中國建筑工業出版社，2007年．

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)