崔栋庭

（山西省机关工程建设有限公司，山西太原 030006）

0 引言

减排节能是现代建筑工程中不可或缺的重要组成部分，系统性低碳环保是建筑物成为绿色建筑的关键标志。面对日新月异的科技化建筑，许许多多的新型材料、新工艺、新设备应运而生。如今绿色施工面对不同的施工环境、施工材料，有更多的施工措施、技术等可供选择。对于节能新设备，设计和施工时，采用何种措施以提高安装质量，充分发挥新设备性能，从而达到良好的节能效果是应当研究的课题。面对越来越多的高层住宅，将太阳能应用于工程中，是符合低碳节能环保的要求的。

1 工程概况

我单位施工的一住宅小区工程位于太原市龙城大街南侧，太茅路以东，工程为剪力墙结构，共计7 幢住宅楼，为一功能齐全的高层住宅小区，每一幢住宅楼在逆12 层以上所有户型中安装了一种阳台壁挂式太阳能（平行板·搪瓷水箱）热水系统，如图1 所示。

图1 太阳能热水器现场安装实例

该系统为集热部分（集热器）和储热部分（水箱）相分离的分体系统。该种热水系统的集热器部分与水箱完全分离，集热器在阳台外部安装，解决了高层建筑无法安装太阳能热水系统的问题，实现了集热系统与建筑的完美结合，太阳能与其他能源互补，保证随时使用热水，节能便捷、使用方便[1]。

施工前，如何合理确定三角支架的构造，施工中如何控制三角支架的间距及固定深度、角度，施工收尾时对细部节点的处理，是本工艺的难点。过程中，通过深化设计及改进细部节点做法，满足了该系统的功效的正常发挥。经过系统调试，达到了使用要求和预期的节能效果，充分发挥了新设备性能，同时外立面美观，满足了装饰效果，太阳能热水系统集热器发挥最佳的集热性能。

2 施工工艺原理

在高层建筑外立面安装太阳能集热器，通过深化设计明确集热器的尺寸、安装型号、支架安装位置、角度、固定方式，通过精准安装操作，最终使辐射能被充分集合转化为热能，解决了高层建筑无法安装太阳能热水系统的问题，集热器发挥最佳的节能和功能使用效果，最终实现集热系统与建筑的完美结合，满足了功能使用需求，节能便捷、使用方便[2]。

3 工艺特点

（1）通过太阳能热水系统设备的运用，工程节能性能提高，热水的保温性能加强，符合低碳环保及节能构造要求。

（2）通过深化设计及改进了构造做法，提高了节能保温性能，使其性能发挥最大化，消除了冷桥，延长了使用寿命。

（3）该工艺操作简单、易于掌握，安装快捷，施工速度快。

4 施工工艺流程及操作要点

4.1 施工工艺流程

工艺流程：前期策划→深化设计详图→支架制作、组拼→吊垂直、弹控制线→支架墙体安装→集热器安装与固定→管道连接→管道保温及洞口封闭处理→试水检查。

4.2 操作要点

4.2.1 前期策划

应先根据结构布局、方位要求确定集热器摆放的位置，高层住宅工程太阳能集热器安装于每一住宅阳台外部。该种设备对安装空间及位置、电源、自来水压力、建筑物承重墙、支架角度要求较高，施工前应做如下策划。

配套设施要求：安装水箱的位置应有可靠的排水设施，在阳台内侧设置地漏；自来水供水压力不小于0.3MPa；配置供电电源为220V/50Hz 的专用10A 插座；建筑物承重墙（阳台）能承受集热器装满工质后总重的4 倍，室内挂水箱墙体也是能承受水箱装满水后总重的4 倍，安装前受力计算满足要求。

高度设计：集热器安装后不能妨碍阳台窗户的正常开启和下层住户的采光，每一层均位于该层窗户下口，高度不超过相邻两层窗户上下口边沿，支架立面高度控制为阳台栏板高度上下各减100mm。

角度设计：集热器安装平面应位于正南方向或南偏东或偏西10°左右范围，为了保证角度的统一性，设置三角形支架，支架角度为67°，利用三角支架形成坡度控制集热器的角度[3]。

集热器、支架固定方式：支架宜采用∠40mm×3mm镀锌角钢，尺寸及规格不得低于此型号，固定形式采用膨胀螺栓M12 连接固定，承载能力应大于储热水箱满水质量的4 倍以上，两个螺栓间距不得大于700mm（如集热器宽度超过800mm 宽时，再加设一组螺丝）。集热器与支架间在上下位置采用专用支托卡槽连接方式分别固定。

4.2.2 深化设计详图

集热器作为太阳能集热系统的重要组成部分，承担着吸收太阳能热量的主要任务。安装时，阳台外侧必须足够安装空间，且不能妨碍阳台窗户的正常开启和下层住户的采光。

通过角度确认、材料规格明确后，出具三角支架的安装及制作详图（图2），图中注明三角角钢支架的规格、尺寸、连接方式、固定点的位置，进而出具详图（图3）。

图2 三角支架制作

图3 三角支架螺栓眼位置（单位：mm）

4.2.3 支架制作、组拼

材料选用∠40mm×40mm×3mm 等边角钢，外涂镀锌材料。加工角钢时，首先预先将角钢调直，并角钢上放线打眼，孔径为12mm，打眼位于角钢翼板中心。

4.2.4 吊垂直、弹控制线

吊垂直：支架组拼材料、集热器准备好，即进行测量放线，用检测工具对墙面不同部位的垂直、平整情况进行检查并确认。用经纬仪从侧面打出外墙面层上上下集热器的垂直度控制线，即在女儿墙顶和建筑根部的勒脚处分别定120mm 长度的钢钉，然后栓24#铅丝作为上下集热器的垂直度控制线。

弹水平控制线：安装固定支架时，首先从安装首层测出50 线，逐层按照层高上返测设，集热器应位于水箱下方，集热器上口水平位置比水箱的底标高低不小于300mm。垂直方向集热器上部出水口比水箱连接口低不小于100mm，按照水箱连接口位置从顶楼挂垂直控制线。根据纵横向控制线和深化的钻孔图确认打孔位置。两个支架高差不大于20mm、间距为L±10mm（L为集热器尺寸外边各缩400mm 后尺寸）。

同时，根据深化设计从下往上在墙体基层上依次弹出角钢水平位置线、控制线，减少尺寸累计误差。

4.2.5 支架墙体安装

施工时，两侧支架距集热器端部不应大于400mm，如果集热器总长度超过2400mm 时，应在中部加设一组支架。单个支架固定采用带垫片的M16 螺栓在上下固定点进行固定，固定点分别位于竖向角钢上下各100mm 处。当集热器宽度大于800mm 时，角钢支架中间加设一个螺栓固定点。固定时根据保温板的厚度选择不同长度的螺栓，螺栓需锚固进入混凝土基层不少于80mm。两侧支架安装高度应一致。在支架固定完成后，由试验检测其拉拔强度，确实满足强度要求。

4.2.6 集热器安装与固定

施工时，提前将Z 型连接件固定于两侧的角钢支架上，采用M12 螺栓暂时拧住，待集热器安装时，将集热器至于支架中部，两人配合，分别将4 个角的连接支架部位螺栓拧紧固定集热器，并最终锁紧固定牢靠，如图4 所示。

图4 集热器与支架固定

4.2.7 管道连接

测量好集热器到水箱的距离，确定所用波纹管的长度并用专用工具截取。将波纹管套上保温，保温管长度比波纹管稍长，保证循环管路接头处于保温管内，保温管要保证内径大于波纹管外径，不能在穿保温的过程中形成拉伸，用波纹管接头安装专用工具将专用接头与波纹管连接，波纹管各个接头在连接过程中一定要对正拧紧，波纹管接头与丝口连接时，要检查丝口是否有足够的平面可供密封，如果丝口过于尖锐，应安装内外丝丝头过渡，以保证有足够的密封平面，管路连接要求不得出现反坡、水平、直角弯等现象，尽量将管路缩短，要求美观漂亮，管路连接的各个接头应对正连接，防止连接不严导致漏水[4]。

4.2.8 管道保温及洞口封闭处理

（1）钻孔穿眼。

钻孔位置选择在距离集热器上口边缘100mm 位置，左右视实际情况而确定。根据墙外孔的位置，测量室内墙面孔的位置并作标记，在标记处用划规画直径75mm 的圆，用水钻等钻孔机械对准所画位置打穿墙孔，施工时要求穿墙孔由内向外下倾5°，防止雨水顺着孔道倒灌入室内。

（2）细部处理。

在管道安装后，然后在墙孔的两端加设装饰盖帽封堵管道与洞口之间的缝隙，如图5 所示。

图5 穿墙孔

孔道为后钻孔，为防止雨水顺着孔洞渗入或返潮返碱，对墙面装修带来隐患，从而影响使用功能，依照如下程序进行封堵：清理安装孔洞→聚氨酯硬质发泡封堵→低于孔口不低于5mm→膨胀水泥砂浆拌制→灌注填塞膨胀水泥砂浆→养护。最后在洞口内、外侧均采用防水砂浆抹面后刷聚氨酯防水涂料，如图6 所示。

图6 洞口封堵效果

5 质量控制

（1）支架使用的型材需满足标准规范要求[5]。

（2）固定支架加工及制作，按照《钢结构工程施工质量验收标准》（GB 50205—2020）及有关国家的标准执行。

（3）放样、号料应根据深化图纸等技术文件做出足尺大样，并放出杆件重心线。

（4）对进场原材料进行几何尺寸检验，不符合要求的不能使用。

（5）打眼应保证前后眼的位置对应一致。

（6）外墙开孔严格按照要求施工，达到防水及节能要求。

6 结语

太阳能集热器作为一种新型能源，节能便捷、使用方便，适用于南北向或采光良好的高层住宅、公建及民用建筑等外墙安装的太阳能热水系统的工程，将集热系统与建筑的完美结合，不仅满足了使用功能要求和节能要求，同时作为外墙安装设备，同时还达到了立面装饰整齐、美观的效果，值得推广。