濰坊市地處于北溫帶季風區，背陸面海，屬暖溫帶季風型半濕潤性氣候。四季特點為：冬冷夏熱，四季分明；春季風多雨少；夏季炎熱多雨，溫高濕大；秋季天高氣爽，晚秋多干旱；冬季干冷，寒風頻吹。

左岸綠洲項目為清華陽光在山東濰坊壽光的獨棟別墅，每戶安裝一套太陽能熱水系統（500L），每天為用戶提供恒溫的高品質生活熱水。該建筑屋面均為坡屋頂，有充足的安裝面積，設計每戶安裝平板型管式集熱器，配置一臺不銹鋼內膽承壓水箱，電輔助加熱配合使用。獨棟別墅如圖1所示

圖1獨棟別墅

2設計理念

該太陽能熱水系統由集熱系統、儲熱系統、管路系統、控制系統四個部分組成。管路系統包括熱量交換的集熱循環換熱管路和提供生活熱水的冷熱水管路。循環管路中的主要配件（循環管路、平板PS25-80循環泵、安全閥、組合四通閥、耐溫三通閥、膨脹罐等）；冷熱水管路中的減壓閥、安全閥、單向閥等由公司提供，其它部分自備。控制系統由高性能計算機系統構成，含一個測溫探頭，控制器已經安裝在水箱上。

3公式計算

3.1冷、熱水設計計算參數

冬季平均地下水溫10℃，其他季節平均地下水溫15℃

3.2設備選型計算

生活熱水負荷按照100L/日，計算集熱面積：

日需求生活熱水量：V=100L/天。設自來水溫度按年均15℃計算，熱水溫度設計為55℃，則每天的熱水熱負荷為：

備注：太陽能集熱器集熱面積1.68m2/每塊、配用500L水箱，需要集熱器5塊。

由表1 數據得出每年1月、11月、12月太陽能集熱能滿足70%以上熱水能量，其他月份每日產出55℃熱水在500L以上。太陽能集熱器熱量如表1所示。

3.3控制系統

采用太陽能智能控制器特有的水箱控制器一體設計，實現美觀大方、系統全自動智能運行。

3.4輔助能源

輔助能源采用電加熱器，在太陽能資源不足的情況下采用電能補充。

4設計參數

4.1全玻璃真空管太陽集熱器

對于選用的全玻璃真空太陽集熱管檢驗報告摘錄（見表2）。

結構圖：平板型太陽能

工程案例：平板型太陽能

系統集熱部分使用平板型管集熱器，使用5 塊模塊化集熱器，平板JPT-II 型每塊集熱器集熱面積為2.0m²。

4.2承壓儲熱水箱

貯熱水箱耐壓0.6MPa以上，水箱采用落地立式放置，材料有較強的機械強度，具有耐腐蝕性，抗氧化能力。水箱保溫材料為不低于50mm 厚的無氟聚氨酯整體發泡。水箱配備排污檢查裝置。外殼鋼板須經過靜電噴粉處理，具有耐腐蝕特點。

4.3集熱系統循環管路

集熱系統循環管路使用薄壁紫銅管，規格DN20×0.9mm，紫銅管之間由連接擴孔連接，是紫銅管之間連接最安全的方式之一，其連接強度高、嚴密性好，紫銅管和其他配件之間的連接使用卡套式密封、麻繩鉛油螺紋密封兩種方式，集熱系統循環管路最大工作壓力為5bar，試驗壓力：6bar保壓24小時系統無滲漏，壓力無變化。循環管路使用30mm厚聚氨酯保溫。

4.4電輔助加熱

電加熱棒功率2kW，水箱上安裝兩個電加熱棒，在太陽不足時由控制器自動啟動。

4.5循環泵

集熱系統循環管路和熱水循環管路循環泵均使用知名品牌屏蔽循環泵，具有低能耗、低噪音、運行可靠等特點，液體溫度-25℃~110℃，系統壓力最大為10bar，泵殼材料鑄鐵，產地進口。

4.6循環系統

循環系統使用防凍液和純凈水的以一定比例混合作為換熱工質，在該系統中使用防凍液和純凈水的配比為防凍液：水＝1：2，冰點為-31℃。循環系統使用30L膨脹罐和5bar安全閥防過壓。

4.7控制系統

根據系統要求單獨設計控制器，保證系統運行安全可靠，控制簡單、人性化。主要功能如下：

1.液晶顯示屏，可顯示水溫、定時電加熱時間、設定溫度、系統時鐘等設備運行狀態。

2.自動溫差循環，將集熱器吸收太陽能產生的熱量貯存在水箱內。

3.自動光電互補，滿足用水的需求。

4.系統滿水箱循環，自動上水，并在冷水管路裝有減壓閥、單向閥和安全閥，保證系統運行安全可靠。

5.可設定電加熱棒的定時加熱時間和加熱溫度，當天氣條件不好時，到達設定時間水溫低于設定溫度時，電加熱自動啟動，達到設定溫度時，電加熱自動關閉。

6.可設置循環加熱，保證隨時使用熱水。

7.可進行手動電加熱。

8.系統和水箱的過熱保護、過壓保護。

9.輔助電加熱防干燒保護。

10.熱水系統故障自動檢測，故障報警顯示。

11.主衛生間內設有智能控制器，方便使用。

12.其他各管件使用國標黃銅管件或根據系統要求定制配件。

5經濟效益對比分析

5.1與電熱水器的對比計算

該別墅分體太陽能熱水器日產50℃熱水500kg，取進水溫度為15℃，則每天吸收太陽能83.5MJ，折合成電能23.2kW.h。考慮到電熱轉換效率為98%，則相當于23.7kW.h。以本地電價0.62元／kW.h計算，日節約電費14.7元。該太陽能熱水器每年比電熱水器節省費用5365元，4年可全部收回投資。

5.2與燃氣熱水器的對比計算

以通常家用的液化石油氣為例，每鋼瓶15kg，熱值約42MJ／kg，議價90元/瓶。考慮到液化石油氣的燃燒效率及排氣熱損失，取熱量轉換效率為70%，則83.5MJ熱量要燃燒2.84kg液化石油氣才能獲得，折合燃料費用3.0元。該太陽能熱水器每年可節約燃氣費用3109.95元，5年可全部收回投資。

5.3與洗浴收費的對比計算

按每人每次淋浴用熱水50kg計算，別墅分體太陽能熱水器日產50℃熱水可供10人洗浴。以本地淋浴最低價2元/（人.次）計算，每天可產生效益20元，年產生效益7300元。3年之內不僅可收回該太陽能熱水器的全部投資，并可產生一定的經濟效益。