国家《太阳能供热采暖工程技术规范》解读

    国家标准《太阳能供热采暖工程技术规范》GB50495—2009的编制目的是规范太阳能供热采暖工程的设计、施工与验收，以保证工程质量，使运行工作后的太阳能供热采暖系统能做到安全适用、经济合理、技术先进可靠，从而促进和推动太阳能供热采暖系统在建筑上的应用与发展。
    1标准编制的目的、背景与主要内容
    由于太阳能供热采暖的综合利用能极大提高太阳能替代常规能源的比例，更多地节约建筑能耗。而且，欧美等发达国家的太阳能供热采暖技术日臻成熟，提供了可以借鉴的方法和设计参数，国内也建成一批太阳能供热采暖综合利用的示范工程，积累了一定的工程经验。因此，中国建筑科学研究院于2005年底向建设部标准定额司申请立项，编制工程建设国家标准《太阳能供热采暖工程技术规范》，并列入建设部2006年工程建设标准规范制定、修订计划；根据建设部下达的建标[2006]77号文件，批准《太阳能供热采暖工程技术规范》立项；编制工作于2008年底完成，2009年8月、该标准正式发布实施。
    标准分5章和7个附录，主要技术内容包括：总则、术语、太阳能供热采暖系统设计、太阳能供热采暖工程施工、太阳能供热采暖工程的调试、验收与效益评估等，标准共包括了5条强制性条文。标准适用于在新建、扩建和改建建筑中使用太阳能供热采暖系统的工程，以及在既有建筑上改造或增设太阳能供热采暖系统的工程。
    2标准总则
    总则中的重要条文有：
    1.0.3太阳能供热采暖系统应纳入建筑工程建设的规定程序，统一规划、同步设计、同步施工、统一验收、同时投入使用。
    1.0.4太阳能供热采暖系统应做到全年综合利用，采暖期为建筑物供热采暖，非采暖期向本建筑物或相邻建筑物提供生活热水或其他用热。
    1.0.5在既有建筑上增设或改造太阳能供热采暖系统，必须经建筑结构安全复核，并应满足建筑结构及其他相应的安全性要求（该条为强制性条文）。
    3系统设计的基本规定
    系统设计一般规定中的重要条文有：
    3.1.3太阳能供热采暖系统应根据不同地区和使用条件采取防冻、防结露、防过热、防雷、防雹、抗风、抗震和保证电气安全等技术措施。（该条为强制性条文）
    3.1.5太阳能供热采暖系统中的太阳能集热器的性能应符合《平板型太阳能集热器》GB/T6424和《真空管型太阳能集热器》GB/T17581中规定的要求，正常使用寿命不应少于10年。其余组成设备和部件的质量应符合国家相关产品标准规定的要求。
    3.1.7太阳能供热采暖系统设计完成后，应进行系统节能、环保效益预评估。
    3.1负荷计算
    太阳能供热采暖系统进行负荷计算有3个要点：
    1）应对采暖热负荷和生活热水负荷分别进行计算后，选两者中较大的负荷确定为太阳能供热采暖系统的设计负荷（3.3.1）。
    2）太阳能集热系统负担的采暖热负荷是在计算采暖期室外平均气温条件下的建筑物耗热量（3.3.2）。
    3）其它能源辅助加热/换热设备负担在采暖室外计算温度条件下建筑物采暖热负荷的计算应符合下列规定：（1）采暖热负荷应按现行国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019中的规定计算。（2）在标准规定可不设置集中采暖的地区或建筑，宜根据当地的实际情况，适当降低室内空气计算温度（3.3.3）。归纳起来，建筑物的供热采暖负荷是由太阳能集热系统和其它能源辅助加热/换热设备共同承担，太阳能集热系统仅负担建筑物在采暖期内的平均负荷，而不是其最大负荷。
    3.2集热系统设计
    本节中的强制性条文是：建筑物上安装太阳能集热系统，不得降低相邻建筑的日照标准。同时要求放置在建筑外围护结构上的太阳能集热器，在冬至日集热器采光面上的日照时数应不少于4h。
    本节给出了几个重要计算公式和推荐设计参数。包括：某一时刻太阳能集热器不被前方障碍物遮挡阳光的日照间距的计算公式，确定直接和间接系统太阳能集热器总面积的计算公式；并给出了太阳能集热器单位面积设计流量的推荐值。
    在确定太阳能集热器的总面积时，需要特别注意的是：计算公式中要用到的“基于总面积的集热器平均集热效率”，必须用产品实际检测得出的基于总面积的瞬时效率方程、曲线，按附录C的方法进行计算。
    目前国家质检中心的检测报告均分别给出基于采光面积和总面积的两个瞬时效率方程和效率曲线，两者是有差异的，对于真空管型集热器来说，差异还比较大。如果用错了效率方程，确定的太阳能集热器面积会偏小，将直接影响系统的运行功能和预期节能效益。
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    3.3蓄热系统设计
    本节的重要基本规定有：短期蓄热液体工质集热器太阳能供暖系统，宜用于单体建筑的供暖；季节蓄热液体工质集热器太阳能供暖系统，宜用于较大建筑面积的区域供暖。以及蓄热水池不应与消防水池合用等。在进行液体工质蓄热系统设计时，需要注意的条款有：
    1）根据当地的太阳能资源、气候、工程投资等因素综合考虑，短期蓄热液态工质集热器太阳能供暖系统的蓄热量应满足建筑物1—5天的供暖需求。
    2）在表3.5.2中给出了各类太阳能供热采暖系统对应每m2太阳能集热器采光面积的贮热水箱、水池的容积推荐范围，宜根据设计蓄热时间周期和蓄热量等参数计算确定。
    3）设计地下水池季节蓄热系统的水池容量时，应校核计算蓄热水池内热水可能达到的最高温度；宜利用计算软件模拟系统的全年运行性能，进行计算预测。水池的最高水温应比水池工作压力对应的工质沸点温度低5℃。
    4）设计土壤埋管季节蓄热系统之前，应进行地质勘察，确定当地的土壤地质条件是否适宜埋管；宜与地埋管热泵系统配合使用。
    3.4控制系统设计
    本节有强制性条文：为防止因系统过热而设置的安全阀应安装在泄压时排出的高温蒸汽和水不会危及周围人员的安全的位置上，并应配备相应的措施；其设定的开启压力，应与系统可耐受的最高工作温度对应的饱和蒸汽压力相一致。
    其他需要注意的条款有：
    1）太阳能集热系统和辅助热源加热设备的相互工作切换宜采用定温控制。应在贮热装置内的供热介质出口处设置温度传感器，当介质温度低于“设计供热温度”时，应通过控制器启动辅助热源加热设备工作，当介质温度高于“设计供热温度”时，辅助热源加热设备应停止工作。
    2）使用排空和排回防冻措施的直接和间接式太阳能集热系统宜采用定温控制。当太阳能集热系统出口水温低于设定的防冻执行温度时，通过控制器启闭相关阀门完全排空集热系统中的水或将水排回贮水箱。
    3）使用循环防冻措施的直接式太阳能集热系统宜采用定温控制。当太阳能集热系统出口水温低于设定的防冻执行温度时，通过控制器启动循环泵进行防冻循环。
    4）水箱防过热温度传感器应设置在贮热水箱顶部，防过热执行温度应设定在80℃以内；系统防过热温度传感器应设置在集热系统出口，防过热执行温度的设定范围应与系统的运行工况和部件的耐热能力相匹配。
    4系统施工的基本规定
    本节有强制性条文：太阳能供热采暖系统的施工安装不得破坏建筑物的结构、屋面、地面防水层和附属设施，不得削弱建筑物在寿命期内承受荷载的能力。
    其他需要注意的条款有：
    1）太阳能供热采暖系统的施工安装应单独编制施工组织设计，并应包括与主体结构施工设备安装、装饰装修等相关工种的协调配合方案和安全措施等内容。
    2)进场安装的太阳能供热采暖系统产品、配件、材料有产品合格证，其性能应符合设计要求；集热器应有性能检测报告。
    4.1集热系统施工
    集热系统施工需要注意的条款有：
    1）太阳能集热器的安装方位应符合设计要求并使用罗盘仪定位。
    2）埋设在坡屋面结构层的预埋件应在结构层施工时同时埋入，位置应准确。预埋件应做防腐处理，在太阳能集热系统安装前应妥善保护。
    3）带支架安装的太阳能集热器，其支架强度、抗风能力、防腐处理和热补偿措施等应符合设计要求或现行国家标准的规定。
    4）太阳能集热系统管线穿过屋面、露台时，应预埋防水套管。
    4.2蓄热系统施工
    蓄热地下水池现场施工制作时，应符合下列规定：
    1）地下水池应满足系统承压要求，并应能承受土壤等荷载；
    2）地下水池应严密、无渗漏；
    3）地下水池及内部部件应作抗腐蚀处理，内壁防腐涂料应卫生、无毒、能长期耐受所贮存热水的最高温度；
    4）地下水池选用的保温材料和保温构造做法应能长期耐受所贮存热水的最高温度。
    5系统调试、验收与效益评估的主要内容
    5.1一般规定
    系统调试、验收与效益评估一般规定的主要内容有：
    5.1.2系统调试应包括设备单机、部件调试和系统联动调试。系统联动调试应按照实际运行工况进行，联动调试完成后，应进行连续3天试运行。
    5.1.5竣工验收应在工程移交用户前，分项工程验收合格后进行；竣工验收应提交相关验收资料：
    5.1.6太阳能供热采暖工程施工质量的保修期限，自竣工验收合格日起计算为二个采暖期。在保修期内发生施工质量问题的，施工企业应履行保修职责，责任方承担相应的经济责任。
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    5.2系统调试
    系统调试的主要条款有：
    5.2.2太阳能供热采暖工程的系统联动调试，应在设备单机、部件调试和试运转合格后进行。
    5.2.3设备单机、部件调试应包括下列内容：
    1）检查水泵安装方向；
    2）检查电磁阀安装方向；
    3）温度、温差、水位、流量等仪表显示正常；
    4）电气控制系统应达到设计要求功能，动作准确；
    5）剩余电流保护装置动作准确可靠；
    6）防冻、过热保护装置工作正常；
    7）各种阀门开启灵活，密封严密；
    8）辅助能源加热设备工作正常，加热能力达到设计要求。
    5.2.4系统联动调试应包括下列内容：
    1）调整系统各个分支回路的调节阀门，使各回路流量平衡，达到设计流量；
    2）调试辅助热源加热设备与太阳能集热系统的工作切换，达到设计要求；
    3）调整电磁阀使阀前阀后压力处于设计要求的压力范围内。
    5.2.5系统联动调试后的运行参数应符合下列规定：
    1）额定工况下供热采暖系统的流量和供热水温度、热风采暖系统的风量和热风温度的调试结果与设计值的偏差不应大于现行国家标准《通风与空调工程施工验收规范》GB50243的相关规定。
    2）额定工况下太阳能集热系统的流量或风量与设计值的偏差不应大于10%；
    3）额定工况下太阳能集热系统进出口工质的温差应符合设计要求。
    5.3工程验收
    太阳能供热采暖工程验收的主要条款有：
    5.3.2太阳能供热采暖系统中的隐蔽工程，在隐蔽前应经监理人员验收及认可签证。
    5.3.3太阳能供热采暖系统中的土建工程验收前，应在安装施工中完成下列隐蔽项目的现场验收：
    1）安装基础螺栓和预埋件；
    2）基座、支架、集热器四周与主体结构的连接节点；
    3）基座、支架、集热器四周与主体结构之间的封堵及防水；
    4）太阳能供热采暖系统与建筑物避雷系统的防雷连接节点或系统自身的接地装置安装；
    5.3.4太阳能集热器的安装方位角和倾角应满足设计要求，安装误差应在±3°以内。
    5.3.5太阳能供热采暖工程的检验、检测应包括下列主要内容：
    1）压力管道、系统、设备及阀门的水压试验；
    2）系统的冲洗及水质检测；
    3）系统的热性能检测。
    5.4效益评估
    太阳能供热采暖工程的效益评估共有如下3个条款：
    5.4.1太阳能供热采暖系统工作运行后，宜进行系统能耗的定期监测。
    5.4.2太阳能供热采暖工程的节能、环保效益的分析评定指标应包括：系统的年节能量、年节能费用、费效比和二氧化碳减排量。
    5.4.3计算太阳能供热采暖系统的年节能量、系统全寿命周期内的总节能费用、费效比和二氧化碳减排量，可采用附录F中的公式评估。