系統概述
太陽能采暖系統由太陽能集熱器(平闆太陽能集熱器、真空管太陽能集熱器、U型管太陽能集熱器、熱管太陽能集熱器)、水箱、連接管道、控制系統等輔材構成。是指将分散的太陽能通過集熱器，把太陽能轉換成熱水，将熱水儲存在水箱内，然後通過熱水輸送到發熱末端(例如:地闆輻射采暖、散熱器采暖)，提供建築供熱的需求。
一般要求
建築屋面或建築旁能夠擺放相應面積的太陽能集熱器。
安裝太陽能采暖系統的建築，主要朝向宜為南向。建築的體形和空間組合避免安裝太陽能集熱器部位受建築自身及周圍設施和綠化樹木的遮擋，并應滿足太陽能集熱器有不少于4H日照射數的要求。
建築的主體結構或結構構件，應能夠承受太陽能熱水系統的荷載。
建築外牆要有保溫。
建築的玻璃是節能玻璃。
具備以上條件較适合安裝太陽能采暖系統。
方案選擇
太陽能集熱器選型
系統選型主要考慮以下因素:a.太陽能集熱器類型;b.系統工作方式，自然循環或強制循環，閉式系統或開式系統;c.換熱方式，直接系統或間接系統;d備份熱源，電加熱器、燃氣鍋爐、燃煤鍋爐、生物質鍋爐、熱泵等;e.管材和水箱材質。
太陽能蓄能采暖介紹
太陽能蓄能采暖分為當天蓄能采暖、周蓄能采暖、跨季蓄能采暖
當天蓄能采暖
當天蓄能采暖指利用太陽能集熱器将當天的熱能收集到水箱内儲存起來，滿足建築末端的供熱需求。
周蓄能采暖
周蓄能采暖指利用太陽能集熱器将一周的熱能收集到水箱内儲存起來，滿足建築末端的供熱需求。集熱器的面積确定按照一周的太陽能輻照量計算，水箱的容量要稍大于當天蓄能采暖系統的水箱。适合不常居住的度假别墅。
跨季蓄能采暖
跨季蓄能采暖指利用太陽能集熱器将春、夏、秋三個季節的熱能收集到水箱内儲存起來，滿足建築末端的供熱需求。集熱器的面積确定按照三個季節的太陽能輻照量計算，水箱的容量約大于10倍數當天蓄能采暖系統的水箱。适合無足夠面積可供太陽能集熱器擺放的别墅。
計算方法
太陽能采暖系統供熱負荷計算主要分兩種用途，一是用于确定太陽能集熱器面積，另一種用于設計備份熱源和熱水管路。
以當天蓄能采暖方式為例确定供暖熱負荷
供暖熱負荷的确定
供暖系統的設計熱負荷可用下式表示:Q=Q1+Q2+Q3+-Qd
其中，Q1為牆壁散熱量，Q2為開關門散熱量，Q3為排氣孔耗熱量，Qd為太陽輻射進入室内的熱量。此系統是以輻射采暖為主(占60%以上)，輔以對流傳熱。據《暖通規範》及實際工程設計情況，在工程中，在僅知道建築的總面積的情況下可采用以下采暖熱指标進行計算。
建築物熱指标推薦表(2003技術措施:暖通空調):
室外-9C(北京)的條件下，供暖需求量，用這個值去配置供暖設備，相當于在最大條件下的出力。北京冬天室外平均-1.6，室内保證16，這時的規定平米指标20.6瓦。
每日耗熱量計算
(以北京地區節能建築面積200平米别墅為例)
熱指标q=20.6W/㎡
熱負荷Q=q·A(200㎡)=4120w
每日熱量Qr=4.12kw×3600×12(小時)=177984KJ
時間取值:以北京大多數家庭作息習慣考慮，早8點到晚6點家中無人，故以上公式中取12小時。可根據實際情況更改，如24小時。
北京的冬季(1月、2月、3月、12月)日照輻射量平均為9730KJ/m(集熱器受熱面上的輻照量為水平面上的輻照量做一修正:9730KJ/㎡×1.2=11676KJ/㎡)。
太陽輻照資料
根據國家氣象中心提供的《中國氣象輻射資料年冊》(2001年)中，北京(區站号:54511;東經:11628´;北緯:3948´;觀測點海拔高度:31.3m)的月日均及年總輻射數據(單位MJ/m)
太陽能的集熱效率為47%
太陽能集熱面積S=177984KJ/(11676KJ/m×47%)=32.43m
水箱确定
地闆采暖循環進口溫度為45℃為易，水箱内的溫度應當保持在50℃。所以根據(式-1)
式中:--水箱的容積;
--系統采光面積，32.43㎡;
--當地冬季(1月、2月、3月、12月)日照輻射量平均值，9730KJ/m;
(集熱器受熱面上的輻照量為水平面上的輻照量做一修正:9730KJ/㎡×1.2=11676KJ/㎡);
--集熱器全日集熱效率，取值為0.47。
--管路及儲水箱熱損失率，此處取0.15。
--儲水箱内水的終止溫度，50℃;
--水的定壓比熱容，4.18KJ/(㎏·℃);
--水的初始溫度，5℃;
--太陽能保證率，0.6;
代入式-1中，得出:=1340.35升
在這裡我們取1.5噸儲熱水箱。
輔助能源
輔助能源的介紹:燃油鍋爐、燃氣爐、生物質鍋爐、燃煤鍋爐、電加熱、(水箱内置電加熱或外置電加熱器)、熱泵。
燃煤鍋爐啟停時間長，出力調整較困難，較難實現自控或無人職守，有環境污染問題;
燃油、燃氣鍋爐控制方便，便于調節，可方便實現自控運行，但設備間需要滿足消防要求;
熱泵使用費用低，控制方便，但設備初投資高，此外北方地區采用空氣源熱泵在冬季使用能效比很低;
電加熱設備易安裝，控制方便，是太陽能熱水系統最常用的輔助熱源，但運行費用較高，有時因需電力增容大大提高系統投資。
在選擇輔助熱源時，要綜合考慮各項因素。
輔材選擇
管路
太陽能采暖系統采用的管材和管件應符合現行産品要求，管道的工作壓力和工作溫度不得大于産品标準标定的允許工作壓力和工作溫度。
太陽能集熱系統管道可采用鋼管、薄壁不鏽鋼、塑鋼熱水管、塑料與金屬複合管等。以乙二醇為主要成分的防凍液系統不宜采用鍍鋅鋼管。
熱水管道應選用耐腐蝕并符合衛生要求的管道，一般可采用薄壁銅管、薄壁不鏽鋼、塑料熱水管、塑料與金屬複合管等。設計時，應在系統管路必要位置設置排氣裝置、洩水裝置、溫度計、壓力表、安全閥、膨脹水箱等輔助設備。閉式系統應設置膨脹罐或洩壓閥。
管路保溫
太陽能熱水系統的集熱系統連接管道、水箱、供水管道均應保溫。常用的保溫材料有岩棉、玻璃棉、聚氨酯發泡、橡塑泡棉等材料。
管道保溫材料選用是有以下要求:
1.保溫材料制品的允許使用溫度應高于太陽能系統工作的介質最高溫度。
2.保溫材料不宜采用有機物，以免生蟲。腐爛、生菌、引鼠。
3.宜采用吸濕性小、存水性弱、對管壁無腐蝕作用的材料;室外管道保溫層外應加保護層防水。
4.保溫材料應采用非燃和難燃材料。應符合GB50016《建築設計防火規範》的要求;電加熱器的保溫必須采用非燃材料。
供熱末端
太陽能系統效率與集熱器種類和工質的工作溫度密切相關，太陽能供熱采暖系統的散熱部件按以下原則選用:
1.太陽能供熱采暖系統應優先選用低溫輻射供暖系統。
2.水-空氣處理設備和散熱器系統宜使用在60-80℃工作溫度下效率較高的太陽能集熱器，如高效平闆太陽能集熱器或熱管真空管太陽能集熱器。該系統适合夏熱冬冷或溫和地區。
3.熱風采暖系統适宜低層建築或局部場所需要供暖的場合。
低溫輻射供暖系統的設計要點
1.太陽能采暖系統較适宜低溫輻射供熱。供水溫度不宜超過60℃，供回水溫差10℃左右為宜，太陽能供熱采暖系統供水溫度宜采用35-50℃;供熱系統的工作壓力不得超過0.8MPa;地表溫度平均溫度計算值應符合表1-26的規定。
低溫熱水地闆輻射采暖系統地表面平均溫度/℃
地面構造
地面構造由樓闆或與土壤相鄰的地面、絕熱層、加熱管、填充層、找平層和面層組成。與土壤相鄰的地面，必須設絕緣熱層，且絕緣熱層下部必須設置防潮層。直接與室外空氣相鄰的樓闆，必須設置絕緣層。對衛生間、洗衣間、浴室和遊泳館等潮濕房間，在填充層上部應設置隔離層。當工程允許地面按雙向散熱進行設計時，個樓層間的樓闆上部可不設絕緣層。
面層宜采用熱阻小于0.05㎡.℃/W的材料。花崗石、大理石、陶瓷磚等的熱阻為0.02㎡.℃/W，木地闆的熱阻為0.10㎡.℃/W，毛毯的熱阻為0.15㎡.℃/W。
絕熱層采用聚笨乙烯泡沫塑料闆，容重不小于20kg/m,壓縮強度不小于100kPa,熱導率不大于0.41w(m.℃).絕熱層厚度應滿足:樓層之間樓闆上的絕熱層不小于20mm，與土壤或室外空氣相鄰的地闆上的絕熱層不小于40mm。
在與内外牆、柱及過門等垂直部件交接處應敷設不間斷的伸縮縫，伸縮縫寬度不應小于20mm，伸縮縫宜采用聚苯乙烯或高發泡聚乙烯泡沫塑料;當地面面積超過30㎡或邊長超過6m時，應設置伸縮縫，伸縮縫寬度不宜小于8mm，伸縮縫宜采用高發泡聚乙烯泡沫塑料或内滿填彈性膨脹膏。
填充層的材料宜采用C15豆石混凝土，豆石粒徑不宜大于12mm。填充層的厚度不宜小于50mm。如地面荷載大于20Kn/㎡時，應會同結構設計人員采用加固措施。
工程示例
1.北京延慶原鄉美利堅别墅示例
項目概況
項目名稱:原鄉美利堅别墅太陽能采暖系統項目。
承建單位:北京索樂陽光能源科技有限公司。
項目建設時間:2008年5月~2009年2月。
項目規模:建築面積200㎡。
集熱器類型:真空管集熱器。
集熱器的面積:40㎡。
水箱容量:1500升。
生活熱水:利用儲熱水箱的盤管換熱器滿足家庭生活熱水。
水箱結構:SUS304不鏽鋼内膽，聚氨酯發泡保溫水箱，敞開式水箱，内置生活熱水換熱器。
管路材質:太陽能專用管外敷聚氨酯發泡保溫。
控制系統:采用索樂陽光采暖專用控制器。
輔助能源:與用戶室内的燃氣鍋爐串聯使用。
系統特點:
采暖季，太陽能系統可滿足11、12、3月份供暖總量的60-70%左右，1、2月份
滿足供暖總量的20-30%左右;非采暖季可每天提供1000升的熱水，水質純淨可飲用。
3.為了讓太陽能的造型盡可能的與周圍環境匹配，集熱器設計成球狀，支架為木質結構，水箱和管道外表面最後用防腐木進行包裝。
2.門頭溝新農村太陽能采暖示例
項目概況
項目名稱:門頭溝新農村太陽能采暖項目。
承建單位:北京索樂陽光能源科技有限公司。
項目建設時間:2009年6月~2010年10月。
項目規模:總建築面積1670㎡，最大單戶建築面積300㎡，最小單戶建築面積20㎡。
集熱器類型:真空管集熱器。
集熱器的面積:總集熱器面積550.8㎡，最大單戶建築面積100㎡，最小單戶建築面積10.2㎡。
水箱容量:600升、300升。
生活熱水:利用儲熱水箱的盤管換熱器通過家庭生活熱水。
水箱結構:SUS304不鏽鋼内膽，聚氨酯發泡保溫水箱，敞開式水箱，内置生活熱水換熱器。
管路材質:太陽能專用管外敷聚氨酯發泡保溫。
控制系統:采用索樂陽光采暖專用控制器。
輔助能源:與用戶室内的燃煤鍋爐串聯使用。
系統特點:
冬季時系統自動排空，不使用電熱帶防凍，降低能耗。
一年節省電熱帶的耗能計算:
每戶管道長度約50米×25瓦/米×24小時/天×120天=3600度電。
冬季時，采取自動控制将集熱器内熱水回流到水箱内，将熱量通過地暖散到室内，防止晚上集熱器内熱量散失。節能測算:每支真空管1.5升/集熱管×50支集熱管×4組集熱器=300升，占系統一天内收集熱量的20%左右。
采暖示例
項目概況
項目名稱:六裡橋辦公室太陽能采暖項目。
承建單位:北京索樂陽光能源科技有限公司。
項目建設時間:2009年6月~2010年10月。
項目規模:總建築面積200㎡。
集熱器類型:真空管集熱器。
集熱器的面積:31㎡。
水箱容量:1000升。
水箱結構:SUS304不鏽鋼内膽，聚氨酯發泡保溫水箱，敞開式水箱。
管路材質:太陽能專用管外敷聚氨酯發泡保溫。
輔助能源:采用電加熱。
系統特點:
該太陽能采暖系統，巧妙的利用走廊護欄，将太陽能集熱器90°放置，根據太陽傾角的規律，既解決了太陽能夏季過熱的問題，又解決了冬季采暖需要熱量的問題。
采用跨季蓄能采暖，由于建築安裝面積有限，隻能滿足室内的部分熱量供應，為了從根本上解決冬季采暖的問題，北京索樂陽光公司與門頭溝區科委共同開創了太陽能跨季蓄能采暖的先例，建築外維護按照目前國内的節能标準進行設計施工，30噸的蓄能水箱安置在庭院地下，室内采用地闆輻射采暖。
太陽能集熱器将春夏秋的能量轉化成熱能收集到水箱内，優先滿足室内生活熱水，多餘的熱量儲存在蓄能水箱中，滿足冬季室内的采暖需求。
系統特點
1.該項目克服了很多難點，為充分利用地面空間，将水箱安置在地下，并解決了地下空間潮濕、雨水侵入等問題。
2.為了防止長時間儲熱帶來的熱量損失，根據實際情況進行特殊的處理。該項目自2010年8月中旬開始運行，進入采暖季11月15日時，蓄能水箱内溫度達到67°，冬季室内溫度達到18度以上，達到預期效果。
