屋面U型管太阳能集热器施工工法
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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型管内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内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、具有内循环加热热效率高、承压高、热损少。
2.0.4、真空管内不走水、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：集热器内置U型铜管，耐压0.6MPA，介质在U型铜管内循环。
另外，每组集热器上均有排气口，真空管内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.适用范围
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。
真空玻璃管吸收太阳光把热量传真空管内的金属翅片，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内冷水，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。
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，焊接时在铜管内通入氮气，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内氧化物和焊渣。
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
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
箱内，只有当内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内且低于槽深。
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内，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范》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范》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。
在使用寿命内少排放5万吨CO2，节约费用1800万元。
11.工程实例
安徽省立医院综合病房大楼工程属安徽省861重点项目，为安徽省单体体量最大的综合病房大楼，总建筑面积为15.23万㎡是一项造福安徽省人民的民生工程、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。
