應 用 考 慮

1) 確 定 太 陽 能 熱 水 系 統 大 小 的 一 般 步 驟

第 一 步 : 確 定 所 需 的 產 生 熱 水 能 力

在 熱 水 需 求 可 以 量 度 的 地 方 , 最 好 是 根 據 量 度 得 來 的 熱 水 需 求 量 確 定 太 陽 能 熱 水 器 的 大 小 。 在 其 他 無 法 量 度 熱 水 需 求 的 地 方 , 如 新 建 的 樓 宇 , 則 須 要 利 用 工 程 估 算 作 決 定 。

在 估 算 一 個 建 築 物 的 熱 水 日 消 耗 量 的 過 程 中 , 可 以 選 用 一 些 國 際 通 用 的 設 計 標 準 為 參 考 , 如 屋 宇 裝 備 工 程 師 學 會 ( CIBSE ) 手 冊 B 或 者 英 國 水 務 工 程 學 會 ( Institute of Plumbing and Heating Engineering ) 的 供 排 水 設 計 規 範 ( Plumbing Engineering Services Design Guide ) 。 單 日 熱 需 求 ( Qhw ) 可 以 用 下 列 公 式 計 算

Qhw = Vhc x Cw x Dq
其 中 Qhw = 單 日 熱 需 求 ( 兆 焦 )
Vhc = 日 均 熱 水 消 耗 量 ( 立 方 米 )
Cw = 水 熱 容 (=4.2 兆 焦 / 立 方 米 / 攝 氏 度 )
Dq = 進 水 與 熱 水 溫 差 ( 攝 氏 度 )

( 進 水 水 溫 平 均 值 假 定 為 冬 季 18 攝 氏 度 , 夏 季 25 攝 氏 度 , 洗 浴 熱 水 溫 度 假 定 為 40 攝 氏 度 。 )

對 於 一 年 中 的 十 二 個 月 份 都 要 進 行 單 獨 的 計 算 。

第 二 步 : 太 陽 能 集 熱 器 的 選 型 和 大 小 確 定

最 常 用 的 太 陽 能 集 熱 器 是 平 板 型 和 真 空 管 型 。 真 空 管 型 集 熱 器 因 為 製 造 過 程 比 較 複 雜 而 比 平 板 型 集 熱 器 價 格 要 貴 一 些 , 但 是 其 優 點 是 效 率 較 高 與 及 安 裝 面 積 較 小 。

太 陽 能 集 熱 器 大 小 確 定 的 過 程 中 有 兩 個 主 要 的 參 數 : 太 陽 輻 照 量 和 平 均 系 統 效 率 。 太 陽 輻 照 量 的 資 料 可 以 從 香 港 天 文 台 獲 得 。 每 月 日 均 水 平 輻 照 量 數 據 也 可 以 在 太 陽 能 熱 水 - 資 源 潛 力 部 分 找 到 。

系 統 效 率 取 決 於 許 多 因 素 , 如 類 型 、 集 熱 器 傾 斜 角 度 、 水 管 和 儲 水 缸 隔 熱 性 能 、 鄰 近 建 築 或 樹 木 遮 蔭 情 況 等 等 。 由 於 在 設 計 階 段 無 法 考 慮 到 全 部 因 素 , 通 常 會 根 據 設 計 者 的 假 設 採 用 一 個 估 計 值 。 一 些 國 外 研 究 , 建 議 一 個 設 計 良 好 和 安 裝 良 好 的 平 板 型 太 陽 能 熱 水 系 統 的 平 均 效 率 為 30% 到 40% , 而 真 空 管 型 太 陽 能 熱 水 系 統 的 平 均 效 率 為 40% 到 45% 。

集 熱 器 面 積 ( ASC ) 可 以 用 下 列 公 式 估 算 :

Asc = Qhw / (Eg x Hsys)  
  Asc = 集 熱 器 面 積 ( 平 方 米 )
Qhw = 單 日 熱 需 求 ( 兆 焦 / 天 )
Eg = 日 均 水 平 太 陽 輻 照 量 ( 兆 焦 / 平 方 米 / 天 )
Hsys = 系 統 平 均 效 率

如 果 太 陽 能 集 熱 器 是 作 傾 斜 安 裝 的 , 那 麼 便 需 要 按 照 相 應 的 傾 斜 角 度 調 整 Eg 數 值 。

以 上 的 計 算 須 要 按 照 一 年 中 的 每 一 月 作 單 獨 計 算 , 在 所 得 的 十 二 個 Asc 數 值 中 , 須 綜 合 考 慮 到 各 種 限 制 因 素 , 選 取 最 後 的 Asc 數 值 。

考 慮 到 預 算 和 / 或 空 間 限 制 , 通 常 建 築 中 的 太 陽 能 熱 水 系 統 只 設 計 來 滿 足 熱 水 需 求 的 一 部 分 。

" 太 陽 能 比 例 " 等 於 太 陽 能 系 統 所 為 生 的 熱 量 除 以 總 熱 量 需 求 。 太 陽 能 比 例 可 以 按 月 計 算 , 也 可 以 按 照 全 年 總 和 計 算 。

第 三 步 : 系 統 其 他 部 分 的 設 計

最 簡 單 的 方 法 是 依 據 熱 水 日 需 求 設 計 儲 水 缸 的 大 小 。 由 於 太 陽 能 只 能 滿 足 熱 水 需 求 的 一 部 分 , 通 常 需 要 安 裝 輔 助 加 熱 器 來 提 昇 水 溫 達 到 所 需 要 求 。

考 慮 到 熱 水 的 用 水 模 式 和 產 水 模 式 的 時 間 差 , 儲 水 缸 的 體 積 可 以 相 應 地 減 少 。

其 後 , 可 以 確 定 系 統 的 組 裝 模 式 ( 直 接 式 或 間 接 式 等 ) 。

第 四 步 : 計 算 熱 能 產 量 和 節 省 金 額

用 太 陽 能 產 生 熱 水 可 以 節 約 燃 氣 或 者 電 力 , 所 節 約 的 能 量 約 相 等 於 太 陽 能 系 統 所 產 生 的 熱 水 的 熱 量 。 因 此 太 陽 能 熱 水 系 統 的 年 節 能 量 可 以 通 過 計 算 系 統 所 吸 收 的 太 陽 熱 能 。 之 後 便 可 估 算 節 省 了 多 少 電 力 或 燃 氣 的 支 出 。

第 五 步 : 用 電 腦 軟 體 進 行 詳 細 分 析

前 面 所 提 供 的 計 算 方 法 可 以 用 來 快 速 估 算 集 熱 器 面 積 和 年 節 能 量 。 如 果 要 更 加 精 確 地 進 行 能 量 分 析 , 可 以 採 用 電 腦 模 擬 技 術 來 模 擬 太 陽 能 熱 水 系 統 的 性 能 。

2) 遮 蔭 分 析

鄰 近 的 樹 木 或 者 建 築 物 可 能 會 造 成 遮 蔭 的 問 題 。 遮 蔭 會 降 低 太 陽 能 熱 水 系 統 的 性 能 。 因 此 , 在 存 在 遮 蔭 問 題 的 情 況 下 , 需 要 進 行 遮 蔭 分 析 。 遮 蔭 分 析 通 常 可 以 通 過 太 陽 行 程 圖 或 者 電 腦 軟 體 來 計 算 遮 蔭 的 程 度 和 時 間 , 及 其 對 系 統 性 能 的 影 響 。

3) 太 陽 能 熱 水 系 統 的 設 計 和 分 析 軟 件

此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。RETScreen 國 際 清 潔 能 源 項 目 分 析 軟 件 是 一 個 由 加 拿 大 政 府 、 工 業 界 和 學 術 界 的 專 家 共 同 開 發 的 決 策 支 援 軟 件 工 具 。 此 軟 件 可 以 從 互 聯 網 免 費 下 載 。 RETScreen 太 陽 能 熱 水 器 項 目 模 型 (Solar Water Heating Project Model) 可 以 用 來 評 估 熱 能 產 量 、 壽 命 週 期 成 本 、 溫 室 氣 體 排 放 減 少 量 等 等 。 使 用 範 圍 包 括 小 型 的 家 庭 用 系 統 到 大 型 的 商 業 、 機 構 和 工 業 用 系 統 。

此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。TRNSYS 是 由 美 國 威 斯 康 新 大 學 開 發 的 具 模 組 結 構 的 瞬 變 系 統 模 擬 程 式 。 此 軟 件 可 以 從 經 銷 商 處 購 買 。 用 戶 可 以 用 系 統 描 述 語 言 指 定 系 統 組 成 部 分 以 及 各 部 分 的 連 接 方 式 。 軟 件 資 料 庫 包 含 了 各 種 熱 和 電 系 統 的 常 見 部 件 , 以 及 備 有 元 件 式 副 程 式 用 來 處 理 天 氣 資 料 輸 入 、 其 他 隨 時 間 變 化 的 功 能 、 或 模 擬 結 果 的 輸 出 等 等 。 主 要 應 用 包 括 : 太 陽 能 系 統 ( 太 陽 能 加 熱 和 光 伏 系 統 ) 、 低 能 耗 建 築 及 空 氣 調 節 系 統 、 可 再 生 能 源 系 統 、 聯 產 和 燃 料 電 池 等 等 。

此 外 還 有 許 多 其 他 商 業 軟 件 。 用 戶 須 要 研 究 不 同 軟 件 的 功 能 以 確 定 它 們 是 否 能 夠 滿 足 其 需 要 。

4) 太 陽 能 熱 水 系 統 安 裝 過 程 要 考 慮 的 問 題

集 熱 器 角 度

太 陽 能 集 熱 器 應 該 安 裝 在 有 充 足 陽 光 照 射 到 的 地 方 。 太 陽 能 集 熱 器 可 以 水 平 安 裝 , 也 可 以 有 一 定 的 傾 斜 角 度 。 為 了 能 接 收 以 全 年 計 最 多 的 太 陽 輻 射 , 集 熱 器 最 理 想 的 安 裝 角 度 是 朝 南 傾 斜 到 大 約 為 當 地 緯 度 的 角 度 ( 香 港 是 大 約 為 22 度 ) 。 同 時 還 須 要 盡 可 能 避 開 樹 木 或 其 他 建 築 物 等 會 遮 擋 集 熱 器 的 障 礙 物 。

加 裝 太 陽 能 熱 水 系 統

在 已 經 安 裝 了 中 央 儲 水 式 熱 水 系 統 的 情 況 下 加 裝 太 陽 能 熱 水 系 統 比 較 容 易 , 因 為 可 以 直 接 使 用 現 有 的 水 管 和 儲 水 缸 。

須 聘 用 有 經 驗 的 設 計 人 員 及 安 裝 人 員 來 進 行 系 統 設 計 和 安 裝 工 作 。

市 場 是 否 有 供 應

目 前 市 場 有 供 應 很 多 太 陽 能 加 熱 技 術 的 產 品 。 在 香 港 市 場 上 銷 售 的 產 品 主 要 是 由 國 外 進 口 , 如 澳 大 利 亞 、 以 色 列 、 美 國 , 又 或 者 是 由 大 陸 入 口 。 由 於 市 場 上 產 品 很 多 , 近 幾 年 價 格 有 所 競 爭 。

維 修 保 養 以 及 預 期 的 使 用 壽 命

太 陽 能 熱 水 系 統 的 維 修 保 養 要 求 , 隨 系 統 的 配 置 而 有 所 不 同 。 通 常 情 況 下 , 太 陽 能 集 熱 器 因 為 沒 有 可 活 動 部 件 , 所 以 維 修 保 養 要 求 很 低 。 一 個 安 裝 良 好 並 妥 善 保 養 的 太 陽 能 熱 水 系 統 的 使 用 壽 命 , 可 以 達 到 20 到 25 年 或 更 長 時 間 。

5)   在 村 屋 安 裝 的 家 庭 式 太 陽 能 熱 水 系 統 指 南

機 電 工 程 署 所 出 版 的 「 在 村 屋 安 裝 的 家 庭 式 太 陽 能 熱 水 系 統 指 南 」 小 冊 子 , 為 安 裝 在 村 屋 的 家 庭 式 太 陽 能 熱 水 系 統 的 準 買 主 、 擁 有 人 及 安 裝 者 提 供 指 引 , 讓 他 們 了 解 與 安 裝 、 操 作 和 保 養 這 類 太 陽 能 熱 水 系 統 有 關 的 安 裝 規 定 及 申 請 程 序 。  此網頁的超連結有可能引向由第三方發行或營運的網站。請 按 此 處 閱 覽 或 下 載 小 冊 子 。

 在村屋安裝的家庭式太陽能熱水系統指南。 以上文字說明這張圖片。

   
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