高層住宅太陽能熱水系統(tǒng)集熱器安裝施工技術(shù)

崔棟庭

（山西省機(jī)關(guān)工程建設(shè)有限公司，山西太原 030006）

0 引言

減排節(jié)能是現(xiàn)代建筑工程中不可或缺的重要組成部分，系統(tǒng)性低碳環(huán)保是建筑物成為綠色建筑的關(guān)鍵標(biāo)志。面對日新月異的科技化建筑，許許多多的新型材料、新工藝、新設(shè)備應(yīng)運而生。如今綠色施工面對不同的施工環(huán)境、施工材料，有更多的施工措施、技術(shù)等可供選擇。對于節(jié)能新設(shè)備，設(shè)計和施工時，采用何種措施以提高安裝質(zhì)量，充分發(fā)揮新設(shè)備性能，從而達(dá)到良好的節(jié)能效果是應(yīng)當(dāng)研究的課題。面對越來越多的高層住宅，將太陽能應(yīng)用于工程中，是符合低碳節(jié)能環(huán)保的要求的。

1 工程概況

我單位施工的一住宅小區(qū)工程位于太原市龍城大街南側(cè)，太茅路以東，工程為剪力墻結(jié)構(gòu)，共計7 幢住宅樓，為一功能齊全的高層住宅小區(qū)，每一幢住宅樓在逆12 層以上所有戶型中安裝了一種陽臺壁掛式太陽能（平行板·搪瓷水箱）熱水系統(tǒng)，如圖1 所示。

圖1 太陽能熱水器現(xiàn)場安裝實例

該系統(tǒng)為集熱部分（集熱器）和儲熱部分（水箱）相分離的分體系統(tǒng)。該種熱水系統(tǒng)的集熱器部分與水箱完全分離，集熱器在陽臺外部安裝，解決了高層建筑無法安裝太陽能熱水系統(tǒng)的問題，實現(xiàn)了集熱系統(tǒng)與建筑的完美結(jié)合，太陽能與其他能源互補(bǔ)，保證隨時使用熱水，節(jié)能便捷、使用方便[1]。

施工前，如何合理確定三角支架的構(gòu)造，施工中如何控制三角支架的間距及固定深度、角度，施工收尾時對細(xì)部節(jié)點的處理，是本工藝的難點。過程中，通過深化設(shè)計及改進(jìn)細(xì)部節(jié)點做法，滿足了該系統(tǒng)的功效的正常發(fā)揮。經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)試，達(dá)到了使用要求和預(yù)期的節(jié)能效果，充分發(fā)揮了新設(shè)備性能，同時外立面美觀，滿足了裝飾效果，太陽能熱水系統(tǒng)集熱器發(fā)揮最佳的集熱性能。

2 施工工藝原理

在高層建筑外立面安裝太陽能集熱器，通過深化設(shè)計明確集熱器的尺寸、安裝型號、支架安裝位置、角度、固定方式，通過精準(zhǔn)安裝操作，最終使輻射能被充分集合轉(zhuǎn)化為熱能，解決了高層建筑無法安裝太陽能熱水系統(tǒng)的問題，集熱器發(fā)揮最佳的節(jié)能和功能使用效果，最終實現(xiàn)集熱系統(tǒng)與建筑的完美結(jié)合，滿足了功能使用需求，節(jié)能便捷、使用方便[2]。

3 工藝特點

（1）通過太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)備的運用，工程節(jié)能性能提高，熱水的保溫性能加強(qiáng)，符合低碳環(huán)保及節(jié)能構(gòu)造要求。

（2）通過深化設(shè)計及改進(jìn)了構(gòu)造做法，提高了節(jié)能保溫性能，使其性能發(fā)揮最大化，消除了冷橋，延長了使用壽命。

（3）該工藝操作簡單、易于掌握，安裝快捷，施工速度快。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

工藝流程：前期策劃→深化設(shè)計詳圖→支架制作、組拼→吊垂直、彈控制線→支架墻體安裝→集熱器安裝與固定→管道連接→管道保溫及洞口封閉處理→試水檢查。

4.2 操作要點

4.2.1 前期策劃

應(yīng)先根據(jù)結(jié)構(gòu)布局、方位要求確定集熱器擺放的位置，高層住宅工程太陽能集熱器安裝于每一住宅陽臺外部。該種設(shè)備對安裝空間及位置、電源、自來水壓力、建筑物承重墻、支架角度要求較高，施工前應(yīng)做如下策劃。

配套設(shè)施要求：安裝水箱的位置應(yīng)有可靠的排水設(shè)施，在陽臺內(nèi)側(cè)設(shè)置地漏；自來水供水壓力不小于0.3MPa；配置供電電源為220V/50Hz 的專用10A 插座；建筑物承重墻（陽臺）能承受集熱器裝滿工質(zhì)后總重的4 倍，室內(nèi)掛水箱墻體也是能承受水箱裝滿水后總重的4 倍，安裝前受力計算滿足要求。

高度設(shè)計：集熱器安裝后不能妨礙陽臺窗戶的正常開啟和下層住戶的采光，每一層均位于該層窗戶下口，高度不超過相鄰兩層窗戶上下口邊沿，支架立面高度控制為陽臺欄板高度上下各減100mm。

角度設(shè)計：集熱器安裝平面應(yīng)位于正南方向或南偏東或偏西10°左右范圍，為了保證角度的統(tǒng)一性，設(shè)置三角形支架，支架角度為67°，利用三角支架形成坡度控制集熱器的角度[3]。

集熱器、支架固定方式：支架宜采用∠40mm×3mm鍍鋅角鋼，尺寸及規(guī)格不得低于此型號，固定形式采用膨脹螺栓M12 連接固定，承載能力應(yīng)大于儲熱水箱滿水質(zhì)量的4 倍以上，兩個螺栓間距不得大于700mm（如集熱器寬度超過800mm 寬時，再加設(shè)一組螺絲）。集熱器與支架間在上下位置采用專用支托卡槽連接方式分別固定。

4.2.2 深化設(shè)計詳圖

集熱器作為太陽能集熱系統(tǒng)的重要組成部分，承擔(dān)著吸收太陽能熱量的主要任務(wù)。安裝時，陽臺外側(cè)必須足夠安裝空間，且不能妨礙陽臺窗戶的正常開啟和下層住戶的采光。

通過角度確認(rèn)、材料規(guī)格明確后，出具三角支架的安裝及制作詳圖（圖2），圖中注明三角角鋼支架的規(guī)格、尺寸、連接方式、固定點的位置，進(jìn)而出具詳圖（圖3）。

圖2 三角支架制作

圖3 三角支架螺栓眼位置（單位：mm）

4.2.3 支架制作、組拼

材料選用∠40mm×40mm×3mm 等邊角鋼，外涂鍍鋅材料。加工角鋼時，首先預(yù)先將角鋼調(diào)直，并角鋼上放線打眼，孔徑為12mm，打眼位于角鋼翼板中心。

4.2.4 吊垂直、彈控制線

吊垂直：支架組拼材料、集熱器準(zhǔn)備好，即進(jìn)行測量放線，用檢測工具對墻面不同部位的垂直、平整情況進(jìn)行檢查并確認(rèn)。用經(jīng)緯儀從側(cè)面打出外墻面層上上下集熱器的垂直度控制線，即在女兒墻頂和建筑根部的勒腳處分別定120mm 長度的鋼釘，然后栓24#鉛絲作為上下集熱器的垂直度控制線。

彈水平控制線：安裝固定支架時，首先從安裝首層測出50 線，逐層按照層高上返測設(shè)，集熱器應(yīng)位于水箱下方，集熱器上口水平位置比水箱的底標(biāo)高低不小于300mm。垂直方向集熱器上部出水口比水箱連接口低不小于100mm，按照水箱連接口位置從頂樓掛垂直控制線。根據(jù)縱橫向控制線和深化的鉆孔圖確認(rèn)打孔位置。兩個支架高差不大于20mm、間距為L±10mm（L為集熱器尺寸外邊各縮400mm 后尺寸）。

同時，根據(jù)深化設(shè)計從下往上在墻體基層上依次彈出角鋼水平位置線、控制線，減少尺寸累計誤差。

4.2.5 支架墻體安裝

施工時，兩側(cè)支架距集熱器端部不應(yīng)大于400mm，如果集熱器總長度超過2400mm 時，應(yīng)在中部加設(shè)一組支架。單個支架固定采用帶墊片的M16 螺栓在上下固定點進(jìn)行固定，固定點分別位于豎向角鋼上下各100mm 處。當(dāng)集熱器寬度大于800mm 時，角鋼支架中間加設(shè)一個螺栓固定點。固定時根據(jù)保溫板的厚度選擇不同長度的螺栓，螺栓需錨固進(jìn)入混凝土基層不少于80mm。兩側(cè)支架安裝高度應(yīng)一致。在支架固定完成后，由試驗檢測其拉拔強(qiáng)度，確實滿足強(qiáng)度要求。

4.2.6 集熱器安裝與固定

施工時，提前將Z 型連接件固定于兩側(cè)的角鋼支架上，采用M12 螺栓暫時擰住，待集熱器安裝時，將集熱器至于支架中部，兩人配合，分別將4 個角的連接支架部位螺栓擰緊固定集熱器，并最終鎖緊固定牢靠，如圖4 所示。

圖4 集熱器與支架固定

4.2.7 管道連接

測量好集熱器到水箱的距離，確定所用波紋管的長度并用專用工具截取。將波紋管套上保溫，保溫管長度比波紋管稍長，保證循環(huán)管路接頭處于保溫管內(nèi)，保溫管要保證內(nèi)徑大于波紋管外徑，不能在穿保溫的過程中形成拉伸，用波紋管接頭安裝專用工具將專用接頭與波紋管連接，波紋管各個接頭在連接過程中一定要對正擰緊，波紋管接頭與絲口連接時，要檢查絲口是否有足夠的平面可供密封，如果絲口過于尖銳，應(yīng)安裝內(nèi)外絲絲頭過渡，以保證有足夠的密封平面，管路連接要求不得出現(xiàn)反坡、水平、直角彎等現(xiàn)象，盡量將管路縮短，要求美觀漂亮，管路連接的各個接頭應(yīng)對正連接，防止連接不嚴(yán)導(dǎo)致漏水[4]。

4.2.8 管道保溫及洞口封閉處理

（1）鉆孔穿眼。

鉆孔位置選擇在距離集熱器上口邊緣100mm 位置，左右視實際情況而確定。根據(jù)墻外孔的位置，測量室內(nèi)墻面孔的位置并作標(biāo)記，在標(biāo)記處用劃規(guī)畫直徑75mm 的圓，用水鉆等鉆孔機(jī)械對準(zhǔn)所畫位置打穿墻孔，施工時要求穿墻孔由內(nèi)向外下傾5°，防止雨水順著孔道倒灌入室內(nèi)。

（2）細(xì)部處理。

在管道安裝后，然后在墻孔的兩端加設(shè)裝飾蓋帽封堵管道與洞口之間的縫隙，如圖5 所示。

圖5 穿墻孔

孔道為后鉆孔，為防止雨水順著孔洞滲入或返潮返堿，對墻面裝修帶來隱患，從而影響使用功能，依照如下程序進(jìn)行封堵：清理安裝孔洞→聚氨酯硬質(zhì)發(fā)泡封堵→低于孔口不低于5mm→膨脹水泥砂漿拌制→灌注填塞膨脹水泥砂漿→養(yǎng)護(hù)。最后在洞口內(nèi)、外側(cè)均采用防水砂漿抹面后刷聚氨酯防水涂料，如圖6 所示。

圖6 洞口封堵效果

5 質(zhì)量控制

（1）支架使用的型材需滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求[5]。

（2）固定支架加工及制作，按照《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50205—2020）及有關(guān)國家的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

（3）放樣、號料應(yīng)根據(jù)深化圖紙等技術(shù)文件做出足尺大樣，并放出桿件重心線。

（4）對進(jìn)場原材料進(jìn)行幾何尺寸檢驗，不符合要求的不能使用。

（5）打眼應(yīng)保證前后眼的位置對應(yīng)一致。

（6）外墻開孔嚴(yán)格按照要求施工，達(dá)到防水及節(jié)能要求。

6 結(jié)語

太陽能集熱器作為一種新型能源，節(jié)能便捷、使用方便，適用于南北向或采光良好的高層住宅、公建及民用建筑等外墻安裝的太陽能熱水系統(tǒng)的工程，將集熱系統(tǒng)與建筑的完美結(jié)合，不僅滿足了使用功能要求和節(jié)能要求，同時作為外墻安裝設(shè)備，同時還達(dá)到了立面裝飾整齊、美觀的效果，值得推廣。