平板太陽能熱水工程
眾所周知，太陽能真空管集熱器的保溫效果好。但是考慮到其安裝和日照特性，真空管集熱器之間都有間隙，且有效吸熱管（內徑）與玻璃管外徑之間也有距離，所以太陽能真空集熱器是無法完全吸收集熱面積內的有效熱能的。
一根常規直徑58mm的太陽能真空管，EN標準面積為0.093平方米；GB標準面積為 0.133平方米（現在已經和歐盟接軌，改為EN標準），管子的采光面長度（1.72m-1.71m）×罩玻璃管內徑（58管取0.0544m）
一支58/1800的真空管的集熱面積：1.71m×0.0544=0.09302㎡
如果有效集熱面積為100㎡的話，采用真空管的話，需要用內徑58mm，長度1.8m的真空管約為1075根，實際占地面積超過160㎡。而采用1m×2m的平板集熱器，僅僅需要50塊集熱板即可。所有，在許多情況下采用平板集熱器可以在有限面積內獲得更多熱能，并且比真空管太陽能的成本更有優勢。
除此之外，與真空管太陽能相比，平板太陽能還具有以下幾個特點：
（1）不易碎；
（2）耐壓性能好；
（3）結構簡單，安裝快捷；
（4）保溫性能沒有真空管好，冬季有防凍問題。
下面熱立方公司以一個工廠職工宿舍熱水工程為例，給出一個平板太陽能熱水系統的解決方案。
一、 設計依據
(一) 業主要求
按照客戶要求，提供450個員工的洗浴熱水，按照每人50升熱水來計算。在冬季陰雨天氣及光照條件不好的情況下，采用燃氣鍋爐進行輔助加熱。
(二) 環境參數
本項目位于安徽省滁州市，具體環境參數如下:
表 2 太陽能輻射量及地理環境參數
| 月份 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 輻射量MJ/月 | 316.6 | 247.3 | 349.9 | 501.3 | 577.2 | 460.1 |
| 月份 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| 輻射量MJ/月 | 762.1 | 620.3 | 426.8 | 404.6 | 361.7 | 287.3 |
| 全年 | 太陽能輻射總量 | 5315.2MJ | ||||
| 年平均日輻射量 | 14.56219MJ/㎡.d | |||||
| 夏季 | 太陽能輻射總量 | 4102.3MJ | ||||
| 季平均日輻射量 | 16.74408MJ/㎡.d | |||||
| 冬季 | 太陽能輻射總量 | 1212.9 MJ | ||||
| 季平均日輻射量 | 10.1075 MJ/㎡.d | |||||
| 地理北緯 | 地理東經 | 年日照時數 | ||||
| 北緯32.18° | 東經118.18o | 2200小時 |
二、 設計參照標準
本系統設計參照以下標準的相關條款執行
GBT18713-2002 太陽能熱水系統設計和安裝通用技術規范
GB50015-2010 建筑給水排水設計規范
GB50364-2005 民用建筑太陽能熱水系統應用技術規
三、 太陽能安裝面積計算
太陽能安裝面積計算以供熱量和當地太陽能輻射量為基本依據，參照GB50364-2005之規定，按下式計算:
式中,— 直接系統集熱器總面積，;
Qw — 日均用水量，kg;
Cw — 水的定壓比熱容，4.186kJ/(kg ℃);
Tend – 貯水箱內水的設計溫度，℃;
Ti— 水的初始溫度，℃;
Jt 當地集熱器采光面上的年平均日太陽輻照量，KJ/ ㎡，見表4；
f— 太 陽 能 保證率，%;
ηcd— 集 熱 器 的年平均集熱效率;根據經驗取值宜為0.2 5 – 0 .5 0 ， 具體取值應根據集熱器產品的實際測試結果而定 ;
ηL—貯水箱和管路的熱損失率;根據經驗取值宜為0. 2 0 – 0 .3 0。
按照不同情況計算太陽能安裝面積結果見下表。
表3 不同季節太陽能安裝面積
| 人數 | 參數 | Qwkg | CwkJ/(kg ℃) | Tend℃ | Ti℃ | JtKJ/ m2 | η | ηcd |  ㎡ |
| 90人 | 夏季 | 4500 | 4.186 | 55 | 25 | 16744 | 0.05 | 0.55 | 64.5933 |
| 全年 | 4500 | 4.186 | 55 | 20 | 14562 | 0.2 | 0.45 | 125.764 | |
| 冬季 | 4500 | 4.186 | 55 | 20 | 10108 | 0.2 | 0.4 | 203.8283 | |
| 120人 | 夏季 | 6000 | 4.186 | 55 | 25 | 16744 | 0.05 | 0.55 | 86.1244 |
| 全年 | 6000 | 4.186 | 55 | 20 | 14562 | 0.2 | 0.45 | 167.6853 | |
| 冬季 | 6000 | 4.186 | 55 | 20 | 10108 | 0.2 | 0.4 | 271.7711 |
根據宿舍樓的建筑圖紙，按照安裝現場情況布局，考慮技術經濟性等因素，太陽能集熱器安裝面積側重夏季使用，90人入住的為66㎡，120人入住的為每棟88㎡。本項目共需安裝太陽能平板集熱器330㎡。集熱器（含支架）最大重量約56kg/㎡。集熱器的傾斜角度按照當地緯度安裝。
四、 太陽能熱水系統方案說明
本項目采用平板集熱器，共330㎡安裝在建筑物頂層樓面上。
本套系統屬于集中集熱、定時供水的太陽能熱水系統，是由集熱器、屋頂集熱水箱、輔助加熱、控制系統和連接管路組成。本系統系統運行原理圖如下：
圖 1 太陽能系統運行原理圖
太陽能系統工作原理
- 進冷水
冷水由回水管進入水箱，由下循環管送往集熱器進行循環加熱。
- 太陽能集熱循環
太陽能集熱系統采用直接式溫差循環；
- 太陽能供熱循環
太陽能供熱通過循環加熱4500L和6000L儲熱水箱，使用戶可以直接使用熱水
- 輔助加熱
當太陽輻射強度低或者在嚴寒的冬天，通過燃氣鍋爐加熱水箱內的水，供用戶使用。
五、 集中供水經濟分析對比
| 加熱類型 | 電加熱 | 燃氣加熱 | 太陽能 | 太陽能配電加熱 | 太陽能配燃氣加熱 |
| 日用水量 | 10m3/55℃ | 10m3/55℃ | 10m3/55℃ | 10m3/55℃ | 10m3/55℃ |
| 日耗熱量 | 1674400kJ | 1674400kJ | 1674400kJ | 1674400kJ | 1674400kJ |
| 年供熱天數 | 365 | 365 | 250 | 365 | 365 |
| 能源熱值 | 3600kJ/kwh | 37255kJ/ m3 | 16000kJ/m2 | 3600kJ/kwh | 37255kJ/ m3 |
| 設備轉換效率 | 95% | 85% | 50% | 95% | 85% |
| 太陽能得熱量 | / | / | 1674400kJ | 1674400kJ | 1674400kJ |
| 系統日耗能 | 489.6kwh | 52.88m3 | 0.8kwh | 154.81kwh | 氣16.67m3電0.54kwh |
| 系統日耗能費用 | 391.68元 | 105.76元 | 0.64元 | 123.85元 | 33.77元 |
| 折耗標煤量 | 53.61噸/年 | 25.67噸/年 | 0.09噸/年 | 16.98噸/年 | 8.18噸/年 |
| 系統全年費用 | 142963.2元/年 | 38602.4元/年 | 160元/年 | 45278.3元/年 | 12326.05元/年 |
| 污染情況 | 無 | 輕微 | 無 | 無 | 輕微 |
| 安全性 | 非常不安全 | 有安全隱患 | 安全 | 有安全隱患 | 有安全隱患 |
| CO2排放測算 | 142.6噸/年 | 68.28噸/年 | 0.24噸/年 | 45.17噸/年 | 21.76噸/年 |
六、環境效益分析
太陽能屬于清潔可再生能源，它在開發、輸送、利用排放的全過程中，對環境和生態不造成任何污染。天燃氣、風能、水電等都屬于清潔能源。
圖2? ? ?不同類型能源二氧化碳排放量柱形圖
從上圖可以清晰的了解到太陽能資源是現有資源中對環境污染最低的能源。在本工程中主要采用了太陽能能源對環境污染較小，有著極高的環境效益。
