太阳能

太阳能热水

应用考虑

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，如类型丶集热器倾斜角度丶水管和储水缸隔热性能丶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。

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。

太阳能热水系统的设计和分析软件

这连结会以新视窗打开。此网页的超连结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丶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丶寿命周期成本丶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丶机构和工业用系统。

这连结会以新视窗打开。此网页的超连结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丶其他随时间变化的功能丶或模拟结果的输出等等。主要应用包括：太阳能系统（太阳能加热和太阳能发电系统）丶低能耗建筑及空气调节系统丶可再生能源系统丶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。

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，如澳大利亚丶以色列丶美国，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。

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丶拥有人及安装者提供指引，让他们了解与安装丶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。这连结会以新视窗打开。此网页的超连结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。