4.2.1 太陽能集熱系統(tǒng)的集熱器總面積計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 直接式太陽能集熱系統(tǒng)集熱器總面積應(yīng)按下式計(jì)算：

    式中：Q_YR——太陽能集熱系統(tǒng)提供的有效熱量（W）；
            Q——太陽能空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域的空調(diào)冷負(fù)荷（W）；
          COP——熱力制冷機(jī)組性能系數(shù)；
            r——設(shè)計(jì)太陽能空調(diào)負(fù)荷率，取40％～100％；
           A_c——直接式太陽能集熱系統(tǒng)集熱器總面積（m²）；
            J——空調(diào)設(shè)計(jì)日集熱器采光面上的最大總太陽輻射照度（W/m²）；
         η_cd——集熱器平均集熱效率，取30％～45％；
          η_L——蓄能水箱以及管路熱損失率，取0.1～0.2。
    2 間接式太陽能集熱系統(tǒng)集熱器總面積應(yīng)按下式計(jì)算：

    式中：A_IN——間接式太陽能集熱系統(tǒng)集熱器總面積（m²）；
           A_c——直接式太陽能集熱系統(tǒng)集熱器總面積（m²）；
           U_L——集熱器總熱損系數(shù)[W/（m²·℃)]，經(jīng)測試得出；
          U_hx——換熱器傳熱系數(shù)[W/（m²·℃)]；
          A_hx——換熱器換熱面積（m²）。
4.2.2 太陽能集熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 太陽能集熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流量應(yīng)按下式計(jì)算：

G_s＝gA      （4.2.2）

    式中：G_s——太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量（m³/h)；
           g——太陽能集熱系統(tǒng)單位面積流量[m³/（h·m²）]；
           A——直接式太陽能集熱系統(tǒng)集熱器總面積，A_c（m²），或間接式太陽能集熱系統(tǒng)集熱器總面積，A_IN（m²）。
    2 太陽能集熱系統(tǒng)的單位面積流量應(yīng)根據(jù)集熱器的相關(guān)技術(shù)參數(shù)確定，也可根據(jù)系統(tǒng)大小的不同，按表4.2.2確定。

表4.2.2 太陽能集熱器的單位面積流量

4.2.3 太陽能集熱系統(tǒng)的循環(huán)管道以及蓄能水箱的保溫設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《設(shè)備及管道保溫設(shè)計(jì)導(dǎo)則》GB／T 8175的有關(guān)規(guī)定。
4.2.4 太陽能集熱器的主要朝向宜為南向。全年使用的太陽能集熱器傾角宜與當(dāng)?shù)鼐暥纫恢?。如果系統(tǒng)主要用來實(shí)現(xiàn)夏季空調(diào)制冷，其集熱器傾角宜為當(dāng)?shù)鼐暥葴p10°。
 

  條文說明

4.2 太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.2.1 本條介紹了太陽能空調(diào)集熱系統(tǒng)集熱器總面積的計(jì)算方法。按照太陽能集熱系統(tǒng)傳熱類型，集熱器總面積分為直接式和間接式兩種計(jì)算方法。
    計(jì)算公式中，熱力制冷機(jī)組性能系數(shù)(COP)的選取方法為：對(duì)于太陽能單效溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于熱源溫度為(88～90)℃，制冷機(jī)組的性能系數(shù)約為0.7；對(duì)于太陽能硅膠-水吸附式空調(diào)系統(tǒng)，對(duì)應(yīng)于相同的設(shè)計(jì)工況，制冷機(jī)組的性能系數(shù)約為0.4。
    公式中Q為太陽能空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域的空調(diào)冷負(fù)荷，與建筑空調(diào)冷負(fù)荷有所不同，目前太陽能空調(diào)系統(tǒng)可以提供的設(shè)計(jì)工況下制冷量還較小，而多數(shù)公共建筑空調(diào)冷負(fù)荷相對(duì)較大，因此在大部分案例中，太陽能空調(diào)系統(tǒng)僅能保證單體建筑中部分區(qū)域的溫濕度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。而當(dāng)單體建筑體量較小時(shí)，且經(jīng)計(jì)算空調(diào)冷負(fù)荷可以完全由太陽能空調(diào)系統(tǒng)供應(yīng)，此時(shí)太陽能空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)區(qū)域的空調(diào)冷負(fù)荷與建筑空調(diào)冷負(fù)荷相等。
    設(shè)計(jì)太陽能空調(diào)負(fù)荷率r由設(shè)計(jì)人員根據(jù)不同資源區(qū)、建筑具體情況以及投資規(guī)模進(jìn)行確定，通常宜控制在50％～80％。設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)于資源豐富區(qū)(Ⅰ區(qū))、資源較豐富區(qū)(Ⅱ區(qū))以及資源一般區(qū)(Ⅲ區(qū))，當(dāng)預(yù)期初投資較大時(shí)，建議設(shè)計(jì)太陽能空調(diào)負(fù)荷率取70％～80％，當(dāng)預(yù)期初投資較小時(shí)，建議設(shè)計(jì)太陽能空調(diào)負(fù)荷率取60％～70％；對(duì)于資源貧乏區(qū)(Ⅳ區(qū))，建議設(shè)計(jì)太陽能空調(diào)負(fù)荷率取50％～60％。
    當(dāng)太陽能集熱器的朝向?yàn)樗矫婊虿煌虻牧⒚鏁r(shí)，空調(diào)設(shè)計(jì)日集熱器采光面上的最大總太陽輻射照度J為水平面或不同朝向立面的太陽輻射照度，可根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50019的附錄A(夏季太陽總輻射照度)查表求得。當(dāng)集熱器的朝向?yàn)閮A斜面時(shí)，最大總太陽輻射照度J＝J_θ。
    傾斜面太陽輻射照度：J_θ＝J_D，θ+J_d，θ+J_R，θ
    式中，J_θ為傾斜面太陽總輻射照度(W／m²)；J_D，θ為傾斜面太陽直射輻射照度(W／m²)；J_d，θ為傾斜面太陽散射輻射照度(W／m²)；J_R，θ為地面反射輻射照度(W／m²)。
    傾斜面太陽直射輻射照度：
    J_D，θ＝J_D[cos(Φ－θ)cosδcosω＋sin(Φ－θ)sinδ]/(cosΦcosδcosω＋sinΦsinδ)
    式中，J_D為水平面太陽直射輻射照度(W／m²)，根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50019的附錄A查??；Φ為當(dāng)?shù)氐乩砭暥龋?theta;為傾斜面與水平面之間的夾角；δ為赤緯角；ω為時(shí)角。
    赤緯角δ＝23.45sin[360×(284＋n)／365]
    式中，n為一年中的日期序號(hào)。
    時(shí)角ω的計(jì)算方法為：一天中每小時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)角為15°，從正午算起，正午為零，上午為負(fù)，下午為正，數(shù)值等于離正午的小時(shí)數(shù)乘以15。
    傾斜面太陽散射輻射照度：
    J_d，θ＝J_d(1+cosδ)／2
    式中，J_d為水平面太陽散射輻射照度(W／m²)，根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50019的附錄A查取。
    地面反射輻射照度：
    J_R，θ＝ρ_G(J_D+J_d)(1－cosδ)／2
    式中，ρ_G為地面反射率，工程計(jì)算中可取0.2。
    集熱器平均集熱效率η_cd應(yīng)參考所選集熱器的性能曲線確定，此處需要注意，集熱效率應(yīng)按照熱力制冷機(jī)組熱源的有效工作溫度區(qū)間進(jìn)行確定，一般在30％～45％之間。
    蓄能水箱以及管路熱損失率η_L可取0.1～0.2。
    集熱器總面積還應(yīng)按照建筑可以提供的安裝集熱器的面積來校核。當(dāng)集熱器總面積大于可安裝集熱器的建筑外表面積時(shí)，需要先按照實(shí)際情況確定集熱器的面積，然后采用公式(4.2.1-1)和(4.2.1-2)反算出太陽能空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)區(qū)域空調(diào)冷負(fù)荷，從而確定熱力制冷機(jī)組的容量。
4.2.2 本條規(guī)定了太陽能集熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量與單位面積流量的確定方法，太陽能集熱系統(tǒng)的單位面積流量與太陽能集熱器的特性有關(guān)，一般由太陽能集熱器生產(chǎn)廠家給出。在沒有相關(guān)技術(shù)參數(shù)的情況下，按照條文中表4.2.2確定。
4.2.3 太陽能集熱系統(tǒng)循環(huán)管道以及蓄能水箱的保溫十分重要，已有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作出了詳細(xì)規(guī)定，應(yīng)遵照?qǐng)?zhí)行。
4.2.4 南向設(shè)置太陽能集熱器可接收最多的太陽輻射照度。太陽能空調(diào)系統(tǒng)除了在夏季制冷工況中應(yīng)用外，應(yīng)做到全年綜合利用，避免非夏季季節(jié)集熱器產(chǎn)生的熱水浪費(fèi)。太陽能集熱器安裝傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥葧r(shí)，系統(tǒng)側(cè)重全年使用；其安裝傾角等于當(dāng)?shù)鼐暥葴p10°時(shí)，系統(tǒng)側(cè)重在夏季使用。建筑師可根據(jù)建筑設(shè)計(jì)與制冷負(fù)荷需求，綜合確定集熱器安裝屋面的坡度。