一、太阳能集热面积计算
1、直接系统
（1）太阳能集热器面积计算
Qw Cw（Tend-Ti）f
AC =
JTηcd （1-ηi）
公式中: AC — 集热器总面积，单位：㎡
Qw —日均用热水量，单位：㎏
Cw — 水的定额比热容，4.18KJ/(㎏.℃)
Tend — 贮水箱内的设计温度
Ti — 水的初始温度
JT —集热器采光面上的年平均日太阳能辐射量，单位： KJ/㎡
f — 太阳能保证率
ηcd — 集热器的年平均集热效率
ηi — 贮热水箱和管路的热损失率（一般取0.1—0.25）
2、间接系统
间接式太阳能集热系统和热水供应系统之间通过换热器换热，由于换热器内外存在传热温差，使得在获得相同温度热水的情况下，间接系统比直接系统的集热器运行温度高，集热器效率低，所需的集热器总面积比直接系统大，需要在直接式系统计算基础上进行面积补偿。
FRUL·Ac
AIN=Ac*(1 )
Uhx·Ahx
式中：AIN——间接系统集热面积;
FRUL———集热器总热损系数，W/m2·℃;
对于平板集热器，FRUL宜取4-6W/m2·℃;
对于真空管集热器，FRUL宜取1-2W/m2·℃;
Uhx——换热器传热系数，W/m2·℃;
Ahx——换热器换热面积m2。
二、换热器换热面积计算
板式换热器有效换热面积，计算如下：
F= Q /K·Δtm
F——传热面积（m*m）
Q——（W）
△ tm——对数平均温差（℃）
Δtm=(T1-t2)-(T2-t1)/In(T1-t2)/(T2-t1)或Δtm=(T1-t2) (T2-t1)/2
K：传热系数
当板间流速为0.3～0.5m/s时，可按水(汽)——水：K=3000～5000;水(汽)——油：K=400～1000;油——油：K=175～400)估计。
板间流速流经板式换热器产生的压力降，当板间流速不大于0.4m/s时，具体选型时可乘以1.2的系数。
换热器选择注意点：换热器选择时要根据换热量，一次侧进出水温度，二次侧进出水温度进行换热面积的计算，选择时要加上一定的余量，一般都是乘以1.2的系数。换热器选择时一定要跟连接的管路管径相匹配，一般应使管路的管径小于换热器管束的直径。换热器选择时要明确换热器的阻力特性，以便在设备选型时准确计算管路阻力损失。一般都要乘以1.2的系数。换热器的流速不宜过大，以使换热充分。换热器串联时，接口尺寸要一致，或者比所连接的管子的直径大才合适。
三、膨胀罐容积计算
间接式太阳能热水系统的太阳能集热系统中应设置膨胀罐以吸收由于温度变化所引起的膨胀变化，膨胀罐前端应设置一定容积的冷水容器以防止膨胀的介质直接进入膨胀罐对隔膜或胶囊造成破坏，膨胀罐的容积应在常规计算的基础上扩大至少10%，以考虑热媒可能沸腾所需要的容积。在水加热器和止回阀之间的冷水进水管上以及热水回水管的分支管上均应设置膨胀罐。膨胀罐的形式有隔膜式压力膨胀罐和胶囊式压力膨胀罐。在实际工程中，我们经常使用的是隔膜式膨胀罐。隔膜式膨胀罐较之普通型膨胀罐的优点有：
①隔膜将空气与水隔离开，空气不会被水重新吸收，所以隔膜式膨胀罐不需要定期排水以免水涝发生。
②由于没有水涝发生，就不会因安全阀泄水而补充新鲜水，而由此带来的系统腐蚀问题则会避免。
③隔膜式膨胀罐的空气压力可以根据系统注水后的静压调节，使系统加热前几乎没有水进入膨胀罐，因此膨胀罐的体积及重量更小。
④预压空气为密封状态，因此膨胀罐(理论上)可以安装在系统任何位置。
正确选择的隔膜式膨胀罐应在水加热到最高温度时,其压力低于安全阀设定压力0.3巴左右。低于设定压力0.3巴的富余量能防止安全阀泄水。同时也方便将安全阀安装在膨胀罐接口的下端。
隔膜式膨胀罐选型的第一步是计算空气预压值，通过公式计算：
Pa=Ps 0.3
式中：
Pa=空气预充压力(bar)
Ps=系统静压(bar)，指膨胀罐的接口到系统最高点的这段距离的水柱压力，比如此距离为10.2米，系统静压则为1bar。
正确的空气预充压力是膨胀罐入口处的静压，加上系统顶部0.3 bar的额外量。在系统注水前，需要将膨胀罐的空气预充压力调节到计算出来的空气预压值。膨胀罐壳体上的充气阀可以实现加气或放气，加气可以通过一个小的空气压缩机或自行车气筒实现，在加气时需要使用一个精度为0.1 bar的气压表检测。
正确的空气预充压力保证膨胀罐隔膜在系统注水后未加热时完全膨胀到壳体。如果空气预充压力低于计算值，系统在未加热时就有一部分水进入到膨胀罐里面，因此当系统加热时膨胀罐的容积不够。空气预充压力不够就等同于膨胀罐容积偏小，会造成每次系统加热时安全阀泄水。
计算了空气预压值后，可以通过公式计算膨胀罐最低容积：
V=△e×C/1-(Pi/Pf)
式中：
V——膨胀罐最低容积(升)；
△e——水加热膨胀系数差，即水加热到最高温度的系数—水冷却时的温度系数；
C——系统总水量(升)；
Pi——起始压力，为Pa 1bar, 即计算的膨胀罐空气预压值 1bar的大气压(bar)；
Pf——最终压力，安全阀设定的最大压力 1bar的大气压。
水加热膨胀系数e—相对于水温在4℃时体积的膨胀系数
四、防过热保护
太阳能系统在太阳能辐照量较好的夏季，若用水量持续偏小或不用水，将会造成系统温度过高，系统压力增加。在这种工况下，传热介质稳定性差，同时对太阳能集热器自身的寿命有一定的影响。
为了避免这种现象的出现，保障系统的正常运行，在系统中安装了过热保护器。水箱中的温度均超过80℃，太阳能集热器的温度超过90℃时，常开电磁阀关闭，将太阳能过热保护器串联在集热系统中进行散热。
