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【摘要】随着人们环保意识的不断提高，节约资源、绿色环保的新型能源太阳能在建筑节能中正越来越广泛地受到重视和应用，其主要体现在热水系统节能方面。本文结合相关规范和民用建筑实际工程案例，从配电设计、管路敷设、防雷保护措施等方面，对太阳能热水系统的电气设计技术和产生的一些新问题进行了探讨分析。
【关键词】太阳能热水系统；电气节能；防雷保护；剩余电流动作保护器
【中图分类号】TM7；TM4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0149-01
2007年5月18日国家发展改革委、建设部联合发出《关于加快太阳能热水系统推广应用工作的通知》泼改能源12007]1031号）提出“……新建建筑在设计时，要预设按照太阳能热水系统的位置和管道等构件，尽可能按照太阳能热水系统；对于既有建筑，如具备条件也要支持按照太阳能热水系统……”。这一举措为太阳能热利用行业的发展创造了良好的市场条件。本文仅就结合相关规范和实际工程项目设计中所遇到的一些电气问题进行分析。
一、太阳能热水系统概况
资源的紧缺和能源成本的持续增长使得众多发达和发展中国家将注意的目光转向了新能源，其中太阳能的应用备受重视，太阳能作为一种新能源，是一种清洁无污染的可再生能源。太阳能热水系统是以吸收太阳辐射能为热源，将太阳能转为热能以达到加热水为目的的整套装置；通常包括太阳能集热器、贮热水箱、泵、连接管道、支架、控制系统和必要时配合使用的辅助能源。目前普遍采用的建筑物太阳能热水系统按供热水范围可分为三种系统：集中供热水系统、集中_分散供热水系统、分散供热水系统。
二、太阳能配电设计
依据<<民用建筑太阳能热水系统应用技术规范>>GB50364 2005第5.6.2条“太阳能热水系统中所使用的电气设备应有剩余电流保护、接地和断电等安全措施”和第5.6.3条“系统应设专用供电回路，内置加热系统回路应设置剩余电流动作保护装置，保护动作电流值不得超过30mA”的规定，太阳能配电系统采用220V/380V电源由一层住户集中电表箱单独引出专用回路向其进行供电，并且有断路器作为保护装置和三相电能表进行计量。这样便于对各自供热范围内使用热水的用户进行完善的综合计量、收费和管理。辅助电加热器组的控制由随机配套的智能控制箱设定的程序进行自动控制。
三、太阳能设备管路敷设
本文工程案例属于多层住宅建筑，在既有建筑上增设太阳能热水系统。依据<<民用建筑太阳能热水系统应用技术规范>>GB50364 2005第5.6.4条“太阳能热水系统电器控制线路应穿管敷设，或在管道井中敷设”规定，太阳能热水系统专用供电回路穿sc钢管从一层沿建筑物外墙明敷设至屋顶层的太阳能设备动力配电箱，再由配电箱分别采用电线BV750V 4x2.5穿sc钢管沿隔热层暗敷设至太阳能循环水泵、热水增压及循环泵；电磁阀的打开与关闭是根据贮热水箱的水位高低而定：当贮热水箱水位低于设定值时，补水电磁阀打开，补至水箱最高水位，电磁阀关闭。因此，电磁阀一般提供信号控制，功率比较低，一般采用电线BV-750V3x1.5即可。贮热水箱的液位控制器是控制循环泵的启停，一般采用电线BV-750V-4x1.5即可。同时，传感器的接线应牢固可靠，接触良好；接线盒和套管之间的传感器屏蔽线应做二次防护处理，两端应做防水处理。太阳能设备动力配电箱到各个回路应有断路器作为保护装置。
四、太阳能设备防雷保护措施
为了更好的收集热能，太阳能热水器绝大多数都安装在屋顶阳光充足的地方，而这种安装往往会超过建筑物上原有的防雷装置高度，使其完全暴露在雷电直击的范围内。同时，太阳能供热水系统供应商和相关安装单位通常是以水专业为主，往往只注重系统的适应性，容易忽视空中雷电波造成的雷击、电磁感应问题，给建筑物内人身、设备、财产带来潜在的安全隐患。建筑物一旦遭受雷击，部分雷电流还将通过热水器的管道、电源线和信号线直接进入用户室内，从而也会带来了安全隐患。依据《民用建筑电气设计规范》JGJ 16 2008-11.9.4条内容规定：“低压配电系统及电子信息系统信号传输线路在穿过各防雷区界面处，宜采用浪涌保护器（SPD）保护……”。因此，基于安全考虑，在太阳能设备动力配电箱中应安装适配的浪涌保护器，并做好接地，以防感应雷击和雷电波侵入。同时，凡突出屋面的所有金属构件，如金属栏杆、太阳能热水器的金属支架、热水箱、泵、金属管（包括进出水管、冷却管、热水管等）等均应与避雷带可靠连接（如图一所示）。
五、问题点及解决方法探讨
（1）太阳能热水器在阴天时能否使用？
有人认为太阳能热水器受天气及季节的影响很大，阴雨天日照强度低且环境温度低自然就没有热水了；日照时间短或是空气中的浮尘多的时候，水温也不会很高，往往不能满足洗浴的要求。为了保证民用建筑的太阳能热水系统可以全天侯运行，通常使用带有电加热辅助功能的太阳能热水器，此时可适当控制水箱内水量，或在必要时启动电辅助系统。
（2）是否要增加电辅助加热插座？
首先确定太阳能热水系统是集中电辅助加热还是每户单独电辅助加热，如是每户单独电辅助加热，则应增加电辅助加热插座。
六、结束语
太阳能热水系统是较为成熟的可再生能源技术，不仅环保、节能、安全、寿命较长，而且太阳能热水器一般装在屋顶上，不会占用任何室内空间。同时，太阳能是免费的，取之不竭、用之不尽，使用它十分符合经济成本效益。然而，环境温度以及太阳辐照的不可控，使得单纯依靠太阳能供热的系统出水温度和热水量存在不稳定，影响了人们用热水的舒适性和质量。因此，太阳能热水系统的能源已经逐步从只利用太阳能，发展为与辅助热源组合供热水，为建筑提供稳定的热水供应。同时，政府对可再生能源发展高度重视，把推广应用太阳能热水系统作为节能减排的重要措施，对于满足能源增长需要、保护环境、实现可持续发展具有重要作用。
【关键词】太阳能热水系统；电气节能；防雷保护；剩余电流动作保护器
【中图分类号】TM7；TM4 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0149-01
2007年5月18日国家发展改革委、建设部联合发出《关于加快太阳能热水系统推广应用工作的通知》泼改能源12007]1031号）提出“……新建建筑在设计时，要预设按照太阳能热水系统的位置和管道等构件，尽可能按照太阳能热水系统；对于既有建筑，如具备条件也要支持按照太阳能热水系统……”。这一举措为太阳能热利用行业的发展创造了良好的市场条件。本文仅就结合相关规范和实际工程项目设计中所遇到的一些电气问题进行分析。
一、太阳能热水系统概况
资源的紧缺和能源成本的持续增长使得众多发达和发展中国家将注意的目光转向了新能源，其中太阳能的应用备受重视，太阳能作为一种新能源，是一种清洁无污染的可再生能源。太阳能热水系统是以吸收太阳辐射能为热源，将太阳能转为热能以达到加热水为目的的整套装置；通常包括太阳能集热器、贮热水箱、泵、连接管道、支架、控制系统和必要时配合使用的辅助能源。目前普遍采用的建筑物太阳能热水系统按供热水范围可分为三种系统：集中供热水系统、集中_分散供热水系统、分散供热水系统。
二、太阳能配电设计
依据<<民用建筑太阳能热水系统应用技术规范>>GB50364 2005第5.6.2条“太阳能热水系统中所使用的电气设备应有剩余电流保护、接地和断电等安全措施”和第5.6.3条“系统应设专用供电回路，内置加热系统回路应设置剩余电流动作保护装置，保护动作电流值不得超过30mA”的规定，太阳能配电系统采用220V/380V电源由一层住户集中电表箱单独引出专用回路向其进行供电，并且有断路器作为保护装置和三相电能表进行计量。这样便于对各自供热范围内使用热水的用户进行完善的综合计量、收费和管理。辅助电加热器组的控制由随机配套的智能控制箱设定的程序进行自动控制。
三、太阳能设备管路敷设
本文工程案例属于多层住宅建筑，在既有建筑上增设太阳能热水系统。依据<<民用建筑太阳能热水系统应用技术规范>>GB50364 2005第5.6.4条“太阳能热水系统电器控制线路应穿管敷设，或在管道井中敷设”规定，太阳能热水系统专用供电回路穿sc钢管从一层沿建筑物外墙明敷设至屋顶层的太阳能设备动力配电箱，再由配电箱分别采用电线BV750V 4x2.5穿sc钢管沿隔热层暗敷设至太阳能循环水泵、热水增压及循环泵；电磁阀的打开与关闭是根据贮热水箱的水位高低而定：当贮热水箱水位低于设定值时，补水电磁阀打开，补至水箱最高水位，电磁阀关闭。因此，电磁阀一般提供信号控制，功率比较低，一般采用电线BV-750V3x1.5即可。贮热水箱的液位控制器是控制循环泵的启停，一般采用电线BV-750V-4x1.5即可。同时，传感器的接线应牢固可靠，接触良好；接线盒和套管之间的传感器屏蔽线应做二次防护处理，两端应做防水处理。太阳能设备动力配电箱到各个回路应有断路器作为保护装置。
四、太阳能设备防雷保护措施
为了更好的收集热能，太阳能热水器绝大多数都安装在屋顶阳光充足的地方，而这种安装往往会超过建筑物上原有的防雷装置高度，使其完全暴露在雷电直击的范围内。同时，太阳能供热水系统供应商和相关安装单位通常是以水专业为主，往往只注重系统的适应性，容易忽视空中雷电波造成的雷击、电磁感应问题，给建筑物内人身、设备、财产带来潜在的安全隐患。建筑物一旦遭受雷击，部分雷电流还将通过热水器的管道、电源线和信号线直接进入用户室内，从而也会带来了安全隐患。依据《民用建筑电气设计规范》JGJ 16 2008-11.9.4条内容规定：“低压配电系统及电子信息系统信号传输线路在穿过各防雷区界面处，宜采用浪涌保护器（SPD）保护……”。因此，基于安全考虑，在太阳能设备动力配电箱中应安装适配的浪涌保护器，并做好接地，以防感应雷击和雷电波侵入。同时，凡突出屋面的所有金属构件，如金属栏杆、太阳能热水器的金属支架、热水箱、泵、金属管（包括进出水管、冷却管、热水管等）等均应与避雷带可靠连接（如图一所示）。
五、问题点及解决方法探讨
（1）太阳能热水器在阴天时能否使用？
有人认为太阳能热水器受天气及季节的影响很大，阴雨天日照强度低且环境温度低自然就没有热水了；日照时间短或是空气中的浮尘多的时候，水温也不会很高，往往不能满足洗浴的要求。为了保证民用建筑的太阳能热水系统可以全天侯运行，通常使用带有电加热辅助功能的太阳能热水器，此时可适当控制水箱内水量，或在必要时启动电辅助系统。
（2）是否要增加电辅助加热插座？
首先确定太阳能热水系统是集中电辅助加热还是每户单独电辅助加热，如是每户单独电辅助加热，则应增加电辅助加热插座。
六、结束语
太阳能热水系统是较为成熟的可再生能源技术，不仅环保、节能、安全、寿命较长，而且太阳能热水器一般装在屋顶上，不会占用任何室内空间。同时，太阳能是免费的，取之不竭、用之不尽，使用它十分符合经济成本效益。然而，环境温度以及太阳辐照的不可控，使得单纯依靠太阳能供热的系统出水温度和热水量存在不稳定，影响了人们用热水的舒适性和质量。因此，太阳能热水系统的能源已经逐步从只利用太阳能，发展为与辅助热源组合供热水，为建筑提供稳定的热水供应。同时，政府对可再生能源发展高度重视，把推广应用太阳能热水系统作为节能减排的重要措施，对于满足能源增长需要、保护环境、实现可持续发展具有重要作用。