湖南地區太陽能熱水工程集熱面積及真空管集熱器采光面積計算

太陽能熱水工程所采用的太陽能集熱器在國內一般分為真空管集熱器和平板太陽能集熱器兩種，今天我們來了解一下，在湖南地區做太陽能熱水工程，如果采用真空管太陽能，在知道自己用水量的情況下，我們怎么來計算太陽能集熱面積？怎么來計算需要使用多少真空管太陽能？下面我們就來詳細了解一下湖南地區的太陽能熱水工程集熱面積計算及真空管集熱器采光面積的計算！

依據國家建筑標準設計圖集06SS128《太陽能集中熱水系統選用與安裝》中附錄一：《主要城市各月設計用氣象參數》中選用。如當地無資料時參照相鄰城市。湖南地區我們這里參照省會城市長沙地區的太陽能輻照量如下：

我們取長沙地區的本地緯度傾角日均太陽能輻照量11.061MJ/(㎡.d)=11061KJ/(㎡.d)。

假設太陽能熱水工程設計參數如下：

1、冷水計算溫度：湖南冷水溫度是15-20℃ ，這里按照15℃計算；

2、太陽能熱水工程設計用水溫度：55℃； 

3、熱水工程設計用水總量：20噸/天。

一、太陽能熱水工程的集熱面積計算

根據《民用建筑太陽能熱水系統應用技術規范》GB50364—2005直接式系統太陽能集熱器總面積：

Ac--------太陽集熱器的總采光面積，單位㎡；

Qw-------日均用水量，單位kg；

Cw-------水的定壓比熱容，單位 KJ/(kg·℃)。取4.186KJ/(kg·℃)；

tend-----貯水箱內水的終止溫度，單位℃； 

ti--------水的初始溫度，單位℃；

f---------太陽能保證率，無量綱。最新的國家標準建議取0.3～0.8，湖南地區取0.4；

JT--------太陽能集熱器采光面的太陽輻照量，單位KJ/㎡；

-------太陽能集熱器效率，無量綱，我們取0.5；

-------管路及貯水箱熱損失，無量綱。標準建議取0.1-0.2，湖南地區取0.15；

根據以上數據計算太陽能熱水工程的集熱面積如下：

Ac=20000×4.186×（55-15）×0.4/11061×0.5×（1-0.15）=1339520/4700.9=285㎡

從上述計算得知加熱20噸15℃的冷水至55℃的熱水需要太陽能集熱器的總面積為285㎡。

二、真空管集熱器采光面積計算

如果太陽能熱水工程采用58×1800×50的真空管太陽能集熱器模塊，計算真空管太陽能集熱器采光面積如下：

根據GB/T 17581-1998附錄C中C2《真空管太陽集熱器》國家標準的規定，單組太陽集熱器的采光面積為：

Aa=(Do×n+c×e)×La

Aa-------太陽能集熱器的采光面積

Do-------真空管罩玻璃管外徑

n---------太陽能集熱器真空管數量

c---------太陽能集熱器間距

e---------真空管間距數量

La-------除去聯集管和尾架遮擋部分外的真空管集熱管長度

Aa=((0.058×50)+(0.075-0.058)×49)×(1.8-0.075) = 6.5㎡/組

總結：20噸太陽能熱水工程需要太陽能集熱器的總面積為285㎡，所采用的58×1800×50真空管太陽能集熱器模塊的集熱面積為6.5㎡/組。那么總共需要285/6.5約等于44組太陽能集熱模塊，需要2200支58×1800真空管集熱器。