屋面U型管太阳能集热器施工工法
1.前言
U型管太阳能集热器是一种新型新能源节能产品，集热器与水箱分离通，过U型管的传热工质将太阳辐射能转变为热能经换热器传递到水箱。可采用串、并联方式组成不同采光面积的集热系统，与常规其他能源结合，实现热水系统的不间断运行。同时安装在屋面具有屋面隔热和美化屋面功能，实现太阳能与建筑物结为一体。
根据节能、环保、安全、美观和经济实用的总体要求，可将太阳能集热与室给排水系统同步设计，同步施工，同步验收，与建设工程同时投入使用。
U型管太阳能集热器安装方式分两种：一种安装平面屋面上。另一种安装在架空屋面上。
2.工法特点
2.0.1、是无污染的绿色可再生能源，减少常规烧锅炉、发电所带来的环境污染，有利于环境保护。
2.0.2、将建筑屋面美化、节能、太阳能转换多种功能的完美结合，无需占用土地资源。
2.0.3、具有循环加热热效率高、承压高、热损少。
2.0.4、真空管不走水、不结垢，长期使用不影响集热效率，真空管偶尔破损不影响整机运行。
2.0.5、防过热、防爆：集热器置U型铜管，耐压0.6MPA，介质在U型铜管循环。另外，每组集热器上均有排气口，真空管气体压力过大时会由排气口进行排气。
2.0.6、环境适应性好：抗冻、抗冰雹冲击性能好，高低温剧变的恶劣环境下正常使用，可全年使用等优点。
2.0.7、安装灵活方便：可根据用户要求进行安装，施工周期短，安装简便。
2.0.8、运行可靠性，稳定性好；维修保养简单，维护费用低。
3.适用围
本工法适用于各种结构屋面的安装，也适用于空旷的地面，尤其适用在太阳能资源丰富的地区。
4.工艺原理
屋面U型管太阳能集热器原理：在屋面安装钢结构支架，把带有附框的集热器固定在钢结构支架，每组集热器通过金属软管连接，组成串或并联结构。真空玻璃管吸收太把热量传真空管的金属翅片，金属翅片再把热量传导给与其紧密接触的U型铜管，铜管再把热量
传导给铜管冷水，最后在循环泵的作用通过出水管道把热水送往储热水箱。
5.工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
图5.1 施工工艺流程图
5.2屋面U 型管太阳能集热器安装要点
5.2.1 、施工准备
5.2.1.1、编制安装方案并对工人进行交底。
5.2.1.2、根据设计图检查验收组件的规格、型号是否相符，并根据方案要求的安装顺序进行编号。
5.2.1.3、安装所需要的设备、机具、零星材料的准备。 5.2.2、定位放线
5.2.2.1、用激光经纬仪和50-100米钢卷尺引测基准轴线，复核后进行定位放样，纵横轴线定位用标注笔作标记。
5.2.2.2、用水准仪测设施工用标高控制点，标高控制点就近设置。
U 型铜管加工
试压
换热器组装及保温
与钢结构连接固定
边框组装
金属翅片安装
真空玻璃管安装
定位放线
钢结构支架加工安装
防腐
防雷接地
5.2.3、支架加工安装
5.2.3.1、结合施工现场定位尺寸和施工设计图纸加工托架及检修道，支架可以实现工厂化加工标准化，在现场组装。
5.2.3.2、托架底部与预埋件焊接牢固，焊接部位补刷防锈漆。托架角度为80和方向朝正南。
5.2.3.3、立杆、副撑、横梁和斜撑之间以及与托架底部采用螺栓连接。螺栓丝端露出丝扣不小于螺栓直径的1/2。
图5.2.3.3-1带检修道形式（BIM模型）
图5.2.3.3-2不带检修道型式（BIM模型）
5.2.3.4、用热镀锌圆钢（Φ10）把钢结构（不少于2处）与屋面防雷接地带可靠连接。
5.2.4、U型铜管焊接
5.2.4.1、铜管切口应平整、不得有毛刺、凹凸等现象，切口允许倾斜偏差为管径的1%。
5.2.4.2、铜管焊接采用氩弧焊焊接，焊接时在铜管通入氮气，防止氧化。焊接前须对被焊件进行预热。将火焰烤热铜管焊接处，当铜管受热至紫红色时，移开火焰后将焊料靠在焊口处，使焊料熔化后流入焊接的铜件中。
⑴、铜管焊件退火时，退火温度不低于300摄氏度。冷却用干燥氮气清理管氧化物和焊渣。
⑵、检查焊接处四周是否均匀，是否光滑，焊缝是否连续，是否有异物附着。
⑶、U 型管弯曲弧度一致，且相互垂直平行，长度一致且间距均匀。
图5.2.4. 2 U型铜管示意图（BIM模型）
5.2.4.3、封闭两端，灌入清水逐台试压，试验压力不小于0.6Mpa。
5.2.5、U型管太阳能集热器组装
换热器安装边框安装与支撑架连接金属翅片安装真空管安装
图5.2.5 U型管太阳能集热器组装流程图
5.2.5.1、换热部份安装
⑴、把焊好的换热器铜管放入外壳中，调整U型管在孔中的位置，保证在孔中心。并且U型管必须垂直，上端为进水管。
⑵、固定外壳，然后向壳灌注聚氨脂对换热器保温。
5.2.5.2、边框安装
边框连接采用螺栓连接，联集箱固定边框上。
5.2.5.3、排气口安装
集热器上排气口安装，排气口具有阻隔止回阀型功能，外面的气体不能进入集热器联接箱，只有当部气体压力大于外部压力时才打开排气，从而减小热量。
5.2.5.4、集热器边框与支撑架连接采用螺栓连接。相邻联集箱进出水管（铜管）的距离要满足不锈钢金属软管的长度。
图5.2.5.3 集热器边框与支撑架连接（BIM模型）
5.2.5.5、金属翅片加工安装
金属翅片采用铝质材料压制成圆弧形（如下图），下凹槽做成收口型，凹槽直径与铜管直径一致。翅片是传导热量关键部件，必须加工成圆弧形，直径大小与真空玻璃管相比稍小，以增加传热吸收面积。
图5.2.5.4-1 金属翅片加工成型图
金属翅片安装豁口向下，固定铜管的圆槽向上，U型铜管上侧必须全部固定在金属翅片圆槽且低于槽深。
图5.2.5.4-2 金属翅片安装（BIM模型）
5.2.5.6、真空管安装
把防止真空管口散热的隔热塞固定在联集箱预留孔上，同时把耐高温硅胶密封圈套在翅片外壳上。
真空管套口处用肥皂水中浸湿，把U型管和翅片一同插入真空管，真空管与联集箱上隔热塞和密封圈连接紧密。然后把真空管尾端插入橡胶端盖固定在C型槽钢上。
图5.2.5.6-1 单组安装图（BIM模型）
图5.2.5.6-2单组之间连接
6.材料与设备
6.1主要材料
6.2 施工机具
7.质量控制
7.1、执行标准
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规》GB50242—2002
《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-91
《工程建设施工现场焊接目视检验规》CECS71-94
《全玻璃真空太阳能集热管》GB/T17049—2005
《民用建筑太阳能热水系统应用技术规程》GB50364--2005
7.2、质量检验
8.安全措施
8.1 集热系统各部件在存放、搬运、吊装等过程中不得碰撞受损。吊装时，其底部要衬垫木，背面不得受到任何碰撞和重压。
8.2 支架焊接时注意防风防火，防腐时注意污染。
8.3 屋面坡度大于15度时，必须采用安全绳索和牢固的防滑脚手板等安全措施。
8.4 玻璃组件安装时要轻拿轻放，防止玻璃跌落破碎伤人。
8.5 5级以上大风停止作业，未安装的玻璃组件要采取固定措施。
8.6 施工人员进行高空作业时，应佩带安全防护用品，并设置醒目、清晰、易懂的安全标识。
8.7 雨、雪、霜等天气要清理干净后再施工。
9.环保措施
9.1 在施工作业时应轻拿轻放材料，特别是玻璃组件。
9.2 严格控制作业时间和现场噪声，减少噪音污染。
9.3 屋面上遗留的材料、施工过程中产生的废料要当天清理至指定地点。
10.效益分析
10.1 在屋面上安装太阳能玻璃组件后，屋面保温隔热性进一步加强，能够节约能源。
10.2 集众多优点于一体：维修方便，使用寿命长，使用寿命长达25 年以上。
10.3 环境适应性好：能抗冰雹冲击，并能在高低温剧变的恶劣环境下正常使用.
10.54每年可减少CO2排放量2000吨。在使用寿命少排放5万吨CO2，节约费用1800万元。
11.工程实例
省立医院综合病房大楼工程属省861重点项目，为省单体体量最大的综合病房大楼，总建筑面积为15.23万㎡是一项造福省人民的民生工程、惠民工程。主要功能为住院、门诊、医技检查、手术、重症监控中心、停车等。屋面共安装1216组58*1800*16管U型管集热器，吸热面积共计2763.9 m2。