高層住宅太陽能熱水系統集熱器安裝施工技術

崔棟庭

（山西省機關工程建設有限公司，山西太原 030006）

0 引言

減排節能是現代建筑工程中不可或缺的重要組成部分，系統性低碳環保是建筑物成為綠色建筑的關鍵標志。面對日新月異的科技化建筑，許許多多的新型材料、新工藝、新設備應運而生。如今綠色施工面對不同的施工環境、施工材料，有更多的施工措施、技術等可供選擇。對于節能新設備，設計和施工時，采用何種措施以提高安裝質量，充分發揮新設備性能，從而達到良好的節能效果是應當研究的課題。面對越來越多的高層住宅，將太陽能應用于工程中，是符合低碳節能環保的要求的。

1 工程概況

我單位施工的一住宅小區工程位于太原市龍城大街南側，太茅路以東，工程為剪力墻結構，共計7 幢住宅樓，為一功能齊全的高層住宅小區，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，如圖1 所示。

圖1 太陽能熱水器現場安裝實例

該系統為集熱部分（集熱器）和儲熱部分（水箱）相分離的分體系統。該種熱水系統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的問題，實現了集熱系統與建筑的完美結合，太陽能與其他能源互補，保證隨時使用熱水，節能便捷、使用方便[1]。

施工前，如何合理確定三角支架的構造，施工中如何控制三角支架的間距及固定深度、角度，施工收尾時對細部節點的處理，是本工藝的難點。過程中，通過深化設計及改進細部節點做法，滿足了該系統的功效的正常發揮。經過系統調試，達到了使用要求和預期的節能效果，充分發揮了新設備性能，同時外立面美觀，滿足了裝飾效果，太陽能熱水系統集熱器發揮最佳的集熱性能。

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，通過精準安裝操作，最終使輻射能被充分集合轉化為熱能，解決了高層建筑無法安裝太陽能熱水系統的問題，集熱器發揮最佳的節能和功能使用效果，最終實現集熱系統與建筑的完美結合，滿足了功能使用需求，節能便捷、使用方便[2]。

3 工藝特點

（1）通過太陽能熱水系統設備的運用，工程節能性能提高，熱水的保溫性能加強，符合低碳環保及節能構造要求。

（2）通過深化設計及改進了構造做法，提高了節能保溫性能，使其性能發揮最大化，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

應先根據結構布局、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，施工前應做如下策劃。

配套設施要求：安裝水箱的位置應有可靠的排水設施，在陽臺內側設置地漏；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后總重的4 倍，室內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。

角度設計：集熱器安裝平面應位于正南方向或南偏東或偏西10°左右范圍，為了保證角度的統一性，設置三角形支架，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，承載能力應大于儲熱水箱滿水質量的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 深化設計詳圖

集熱器作為太陽能集熱系統的重要組成部分，承擔著吸收太陽能熱量的主要任務。安裝時，陽臺外側必須足夠安裝空間，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、材料規格明確后，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格、尺寸、連接方式、固定點的位置，進而出具詳圖（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，首先預先將角鋼調直，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、集熱器準備好，即進行測量放線，用檢測工具對墻面不同部位的垂直、平整情況進行檢查并確認。用經緯儀從側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，集熱器應位于水箱下方，集熱器上口水平位置比水箱的底標高低不小于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。根據縱橫向控制線和深化的鉆孔圖確認打孔位置。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，根據深化設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，兩側支架距集熱器端部不應大于400mm，如果集熱器總長度超過2400mm 時，應在中部加設一組支架。單個支架固定采用帶墊片的M16 螺栓在上下固定點進行固定，固定點分別位于豎向角鋼上下各100mm 處。當集熱器寬度大于800mm 時，角鋼支架中間加設一個螺栓固定點。固定時根據保溫板的厚度選擇不同長度的螺栓，螺栓需錨固進入混凝土基層不少于80mm。兩側支架安裝高度應一致。在支架固定完成后，由試驗檢測其拉拔強度，確實滿足強度要求。

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，保證循環管路接頭處于保溫管內，保溫管要保證內徑大于波紋管外徑，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，應安裝內外絲絲頭過渡，以保證有足夠的密封平面，管路連接要求不得出現反坡、水平、直角彎等現象，盡量將管路縮短，要求美觀漂亮，管路連接的各個接頭應對正連接，防止連接不嚴導致漏水[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。根據墻外孔的位置，測量室內墻面孔的位置并作標記，在標記處用劃規畫直徑75mm 的圓，用水鉆等鉆孔機械對準所畫位置打穿墻孔，施工時要求穿墻孔由內向外下傾5°，防止雨水順著孔道倒灌入室內。

（2）細部處理。

在管道安裝后，然后在墻孔的兩端加設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，依照如下程序進行封堵：清理安裝孔洞→聚氨酯硬質發泡封堵→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→養護。最后在洞口內、外側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 質量控制

（1）支架使用的型材需滿足標準規范要求[5]。

（2）固定支架加工及制作，按照《鋼結構工程施工質量驗收標準》（GB 50205—2020）及有關國家的標準執行。

（3）放樣、號料應根據深化圖紙等技術文件做出足尺大樣，并放出桿件重心線。

（4）對進場原材料進行幾何尺寸檢驗，不符合要求的不能使用。

（5）打眼應保證前后眼的位置對應一致。

（6）外墻開孔嚴格按照要求施工，達到防水及節能要求。

6 結語

太陽能集熱器作為一種新型能源，節能便捷、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的工程，將集熱系統與建筑的完美結合，不僅滿足了使用功能要求和節能要求，同時作為外墻安裝設備，同時還達到了立面裝飾整齊、美觀的效果，值得推廣。