应 用 考 虑

1) 确 定 太 阳 能 热 水 系 统 大 小 的 一 般 步 骤

第 一 步 ∶ 确 定 所 需 的 产 生 热 水 能 力

在 热 水 需 求 可 以 量 度 的 地 方 , 最 好 是 根 据 量 度 得 来 的 热 水 需 求 量 确 定 太 阳 能 热 水 器 的 大 小 。 在 其 他 无 法 量 度 热 水 需 求 的 地 方 , 如 新 建 的 楼 宇 , 则 须 要 利 用 工 程 估 算 作 决 定 。

在 估 算 一 个 建 筑 物 的 热 水 日 消 耗 量 的 过 程 中 , 可 以 选 用 一 些 国 际 通 用 的 设 计 标 准 为 参 考 , 如 屋 宇 装 备 工 程 师 学 会 ( CIBSE ) 手 册 B 或 者 英 国 水 务 工 程 学 会 ( Institute of Plumbing and Heating Engineering ) 的 供 排 水 设 计 规 范 ( Plumbing Engineering Services Design Guide ) 。 单 日 热 需 求 ( Qhw ) 可 以 用 下 列 公 式 计 算

Qhw = Vhc x Cw x Dq
其 中 Qhw = 单 日 热 需 求 ( 兆 焦 )
Vhc = 日 均 热 水 消 耗 量 ( 立 方 米 )
Cw = 水 热 容 (=4.2 兆 焦 / 立 方 米 / 摄 氏 度 )
Dq = 进 水 与 热 水 温 差 ( 摄 氏 度 )

( 进 水 水 温 平 均 值 假 定 为 冬 季 18 摄 氏 度 , 夏 季 25 摄 氏 度 , 洗 浴 热 水 温 度 假 定 为 40 摄 氏 度 。 )

对 於 一 年 中 的 十 二 个 月 份 都 要 进 行 单 独 的 计 算 。

第 二 步 ∶ 太 阳 能 集 热 器 的 选 型 和 大 小 确 定

最 常 用 的 太 阳 能 集 热 器 是 平 板 型 和 真 空 管 型 。 真 空 管 型 集 热 器 因 为 制 造 过 程 比 较 复 杂 而 比 平 板 型 集 热 器 价 格 要 贵 一 些 , 但 是 其 优 点 是 效 率 较 高 与 及 安 装 面 积 较 小 。

太 阳 能 集 热 器 大 小 确 定 的 过 程 中 有 两 个 主 要 的 参 数 ∶ 太 阳 辐 照 量 和 平 均 系 统 效 率 。 太 阳 辐 照 量 的 资 料 可 以 从 香 港 天 文 台 获 得 。 每 月 日 均 水 平 辐 照 量 数 据 也 可 以 在 太 阳 能 热 水 - 资 源 潜 力 部 分 找 到 。

系 统 效 率 取 决 於 许 多 因 素 , 如 类 型 、 集 热 器 倾 斜 角 度 、 水 管 和 储 水 缸 隔 热 性 能 、 邻 近 建 筑 或 树 木 遮 荫 情 况 等 等 。 由 於 在 设 计 阶 段 无 法 考 虑 到 全 部 因 素 , 通 常 会 根 据 设 计 者 的 假 设 采 用 一 个 估 计 值 。 一 些 国 外 研 究 , 建 议 一 个 设 计 良 好 和 安 装 良 好 的 平 板 型 太 阳 能 热 水 系 统 的 平 均 效 率 为 30% 到 40% , 而 真 空 管 型 太 阳 能 热 水 系 统 的 平 均 效 率 为 40% 到 45% 。

集 热 器 面 积 ( ASC ) 可 以 用 下 列 公 式 估 算 ∶

Asc = Qhw / (Eg x Hsys)  
  Asc = 集 热 器 面 积 ( 平 方 米 )
Qhw = 单 日 热 需 求 ( 兆 焦 / 天 )
Eg = 日 均 水 平 太 阳 辐 照 量 ( 兆 焦 / 平 方 米 / 天 )
Hsys = 系 统 平 均 效 率

如 果 太 阳 能 集 热 器 是 作 倾 斜 安 装 的 , 那 麽 便 需 要 按 照 相 应 的 倾 斜 角 度 调 整 Eg 数 值 。

以 上 的 计 算 须 要 按 照 一 年 中 的 每 一 月 作 单 独 计 算 , 在 所 得 的 十 二 个 Asc 数 值 中 , 须 综 合 考 虑 到 各 种 限 制 因 素 , 选 取 最 後 的 Asc 数 值 。

考 虑 到 预 算 和 / 或 空 间 限 制 , 通 常 建 筑 中 的 太 阳 能 热 水 系 统 只 设 计 来 满 足 热 水 需 求 的 一 部 分 。

" 太 阳 能 比 例 " 等 於 太 阳 能 系 统 所 为 生 的 热 量 除 以 总 热 量 需 求 。 太 阳 能 比 例 可 以 按 月 计 算 , 也 可 以 按 照 全 年 总 和 计 算 。

第 三 步 ∶ 系 统 其 他 部 分 的 设 计

最 简 单 的 方 法 是 依 据 热 水 日 需 求 设 计 储 水 缸 的 大 小 。 由 於 太 阳 能 只 能 满 足 热 水 需 求 的 一 部 分 , 通 常 需 要 安 装 辅 助 加 热 器 来 提 升 水 温 达 到 所 需 要 求 。

考 虑 到 热 水 的 用 水 模 式 和 产 水 模 式 的 时 间 差 , 储 水 缸 的 体 积 可 以 相 应 地 减 少 。

其 後 , 可 以 确 定 系 统 的 组 装 模 式 ( 直 接 式 或 间 接 式 等 ) 。

第 四 步 ∶ 计 算 热 能 产 量 和 节 省 金 额

用 太 阳 能 产 生 热 水 可 以 节 约 燃 气 或 者 电 力 , 所 节 约 的 能 量 约 相 等 於 太 阳 能 系 统 所 产 生 的 热 水 的 热 量 。 因 此 太 阳 能 热 水 系 统 的 年 节 能 量 可 以 通 过 计 算 系 统 所 吸 收 的 太 阳 热 能 。 之 後 便 可 估 算 节 省 了 多 少 电 力 或 燃 气 的 支 出 。

第 五 步 ∶ 用 电 脑 软 体 进 行 详 细 分 析

前 面 所 提 供 的 计 算 方 法 可 以 用 来 快 速 估 算 集 热 器 面 积 和 年 节 能 量 。 如 果 要 更 加 精 确 地 进 行 能 量 分 析 , 可 以 采 用 电 脑 模 拟 技 术 来 模 拟 太 阳 能 热 水 系 统 的 性 能 。

2) 遮 荫 分 析

邻 近 的 树 木 或 者 建 筑 物 可 能 会 造 成 遮 荫 的 问 题 。 遮 荫 会 降 低 太 阳 能 热 水 系 统 的 性 能 。 因 此 , 在 存 在 遮 荫 问 题 的 情 况 下 , 需 要 进 行 遮 荫 分 析 。 遮 荫 分 析 通 常 可 以 通 过 太 阳 行 程 图 或 者 电 脑 软 体 来 计 算 遮 荫 的 程 度 和 时 间 , 及 其 对 系 统 性 能 的 影 响 。

3) 太 阳 能 热 水 系 统 的 设 计 和 分 析 软 件

此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。RETScreen 国 际 清 洁 能 源 项 目 分 析 软 件 是 一 个 由 加 拿 大 政 府 、 工 业 界 和 学 术 界 的 专 家 共 同 开 发 的 决 策 支 援 软 件 工 具 。 此 软 件 可 以 从 互 联 网 免 费 下 载 。 RETScreen 太 阳 能 热 水 器 项 目 模 型 (Solar Water Heating Project Model) 可 以 用 来 评 估 热 能 产 量 、 寿 命 周 期 成 本 、 温 室 气 体 排 放 减 少 量 等 等 。 使 用 范 围 包 括 小 型 的 家 庭 用 系 统 到 大 型 的 商 业 、 机 构 和 工 业 用 系 统 。

此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。TRNSYS 是 由 美 国 威 斯 康 新 大 学 开 发 的 具 模 组 结 构 的 瞬 变 系 统 模 拟 程 式 。 此 软 件 可 以 从 经 销 商 处 购 买 。 用 户 可 以 用 系 统 描 述 语 言 指 定 系 统 组 成 部 分 以 及 各 部 分 的 连 接 方 式 。 软 件 资 料 库 包 含 了 各 种 热 和 电 系 统 的 常 见 部 件 , 以 及 备 有 元 件 式 副 程 式 用 来 处 理 天 气 资 料 输 入 、 其 他 随 时 间 变 化 的 功 能 、 或 模 拟 结 果 的 输 出 等 等 。 主 要 应 用 包 括 ∶ 太 阳 能 系 统 ( 太 阳 能 加 热 和 光 伏 系 统 ) 、 低 能 耗 建 筑 及 空 气 调 节 系 统 、 可 再 生 能 源 系 统 、 联 产 和 燃 料 电 池 等 等 。

此 外 还 有 许 多 其 他 商 业 软 件 。 用 户 须 要 研 究 不 同 软 件 的 功 能 以 确 定 它 们 是 否 能 够 满 足 其 需 要 。

4) 太 阳 能 热 水 系 统 安 装 过 程 要 考 虑 的 问 题

集 热 器 角 度

太 阳 能 集 热 器 应 该 安 装 在 有 充 足 阳 光 照 射 到 的 地 方 。 太 阳 能 集 热 器 可 以 水 平 安 装 , 也 可 以 有 一 定 的 倾 斜 角 度 。 为 了 能 接 收 以 全 年 计 最 多 的 太 阳 辐 射 , 集 热 器 最 理 想 的 安 装 角 度 是 朝 南 倾 斜 到 大 约 为 当 地 纬 度 的 角 度 ( 香 港 是 大 约 为 22 度 ) 。 同 时 还 须 要 尽 可 能 避 开 树 木 或 其 他 建 筑 物 等 会 遮 挡 集 热 器 的 障 碍 物 。

加 装 太 阳 能 热 水 系 统

在 已 经 安 装 了 中 央 储 水 式 热 水 系 统 的 情 况 下 加 装 太 阳 能 热 水 系 统 比 较 容 易 , 因 为 可 以 直 接 使 用 现 有 的 水 管 和 储 水 缸 。

须 聘 用 有 经 验 的 设 计 人 员 及 安 装 人 员 来 进 行 系 统 设 计 和 安 装 工 作 。

市 场 是 否 有 供 应

目 前 市 场 有 供 应 很 多 太 阳 能 加 热 技 术 的 产 品 。 在 香 港 市 场 上 销 售 的 产 品 主 要 是 由 国 外 进 口 , 如 澳 大 利 亚 、 以 色 列 、 美 国 , 又 或 者 是 由 大 陆 入 口 。 由 於 市 场 上 产 品 很 多 , 近 几 年 价 格 有 所 竞 争 。

维 修 保 养 以 及 预 期 的 使 用 寿 命

太 阳 能 热 水 系 统 的 维 修 保 养 要 求 , 随 系 统 的 配 置 而 有 所 不 同 。 通 常 情 况 下 , 太 阳 能 集 热 器 因 为 没 有 可 活 动 部 件 , 所 以 维 修 保 养 要 求 很 低 。 一 个 安 装 良 好 并 妥 善 保 养 的 太 阳 能 热 水 系 统 的 使 用 寿 命 , 可 以 达 到 20 到 25 年 或 更 长 时 间 。

5)   在 村 屋 安 装 的 家 庭 式 太 阳 能 热 水 系 统 指 南

机 电 工 程 署 所 出 版 的 「 在 村 屋 安 装 的 家 庭 式 太 阳 能 热 水 系 统 指 南 」 小 册 子 , 为 安 装 在 村 屋 的 家 庭 式 太 阳 能 热 水 系 统 的 准 买 主 、 拥 有 人 及 安 装 者 提 供 指 引 , 让 他 们 了 解 与 安 装 、 操 作 和 保 养 这 类 太 阳 能 热 水 系 统 有 关 的 安 装 规 定 及 申 请 程 序 。  此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。请 按 此 处 阅 览 或 下 载 小 册 子 。

 在村屋安装的家庭式太阳能热水系统指南。 以上文字说明这张图片。

   
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