家用紧凑式太阳能热水系统集热效率的研究-论文.pdf

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1、家用紧凑式太阳能热水系统集热效率的研究周静娜(安徽省建设工程测试研究院有限责任公司，安徽合肥230051)摘要：文章通过对一台家用紧凑式太阳能热水器的长期检测来分析天气情况、辐照、水温等因素对集热效率的影响，同时对实际工程中太阳能热水器的集热效率进行了分析。关键词：集热效率；影响因素；天气情况；累计辐照量；水温中图分类号：TK511文献标识码：A文章编号：16735781(2014)01—0074—03目前据统计，建筑能耗约占我国社会总能耗的其中，集热系统得热量Q按(2)式计算，即27．6％l_1]，且建筑用能呈现不断增长的趋

2、势，建筑节Q一l0Cpw(taii—tbji)△×10(2)能形势严峻_4]。于是太阳能作为一种清洁、资源丰一1富的可再生能源受到社会的广泛关注。而太阳能热其中，Q，为太阳能热水系统的集热系统得热量，MJ；水系统又作为太阳能应用中投资相对较少，节能效果为总记录数；mji为第i次记录的集热系统平均流却非常明显的技术已广泛应用于建筑中。特别是近量，m。／s；pw为集热工质的密度(kg／m。)；Cpw为集热工质的比热容(J／kg·℃)；t、t为第i次记录的集年来国家出台的相关激励政策，许多太阳能热水项目热系统的进口温度(℃)、出口温

3、度(℃)；ATj为第i作为可再生能源建筑应用示范项目通过能效测评得次记录的时间间隔(s)。到国家财政资金的扶持。太阳能热水系统_7]能效测评是指通过现场检测2集热效率检测结果分析系统性能系数进而对系统的节能效益、环境效益和经2．1集热效率的影响因素分析济效益进行评估，以此对系统的实际应用效果进行评依据国家标“对一台屋顶紧凑式太阳能热水器进价。其中，集热效率是能效测评中最直观反映太阳能行检测，该太阳能热水器技术』生能苍见表1所列。热水系统性能的参数，故本文将针对集热效率的规表1太阳能热水器技术性能参数表律、影响因素、实际应用情况

4、进行分析研究，为今后提升集热效率的研究提供一定的理论基础。1集热效率检测方法简介取阴雨天气(太阳辐照量H<8MJ／m。·d，阴间集热效率能直接反映太阳能转化为热能的效率多云(太阳辐照量8MJ／m·d≤H<12MJ／md，情况，需检测的参数包括：集热系统进、出口温度，流晴间多云(太阳辐照量12MJ／m·d≤H<16MJ／量，环境温度和风速，太阳总辐照量和集热系统集热m·d)，天气晴朗(太阳辐照量H≥16MJ／m·d)器总面积等。四种工况下各一天的数据进行分析，见图1～图9。集热效率按(1)式计算，即77一×100％(1)其中，'

5、7为集热系统效率；Q为太阳能热水系统的集《一热系统得热量，MJ；A为集热系统的集热器面积_9]，：。。。：。。。。。：。。。。附dfnlm。；H为集热器采光面上的太阳辐照量_1。。，MJ／m。。图1阴雨天气时水温与太阳辐照的实时图收稿日期：2014—02—25；修改日期：2014—03—03作者简介：周静娜(1985一)，女，湖北安陆人，安徽省建设工程测试研究院有限责任公司助理工程师74I'r程与建设》2014年第28卷第1期p＼蹿蜒*印如∞如加mO时间图2阴雨天气时集热效率随时间的变化曲线图7天气晴朗时水温与太阳辐照的实时图

6、9O07o0{堇soo萎溪。00要1O010：0012：0014：0016：0017：00时问时间阴间多云时水温与太阳辐照的实时图图8天气晴朗时集热效率随时间的变化曲线60一4o羹200246101214IO累计辐照量／(wm。、图9累计辐照量与集热效率的关系图图4阴间多云时集热效率随时间的变化曲线由图1、3、5、7可知，辐照变化和其引起的水温变70l20O化几乎是同步的，辐照突然降低，温升也随之趋于平望0800。g缓，无时间上的滞后，所以由辐照值和水温值计算得蜊堇嚣30到的集热效率的变化也是实时的。由图2、4、6、8可400

7、譬匿知，一天中集热效率的变化规律基本一致，与天气情l0_K00况无关，都是先快速上升，再逐渐下降，最后趋于平8：0010：00l2：00l4：00l6：oo刚问稳。并且四天检测的集热效率值非常接近，都在图5睛间多云时水温与太阳辐照的实时图45％±2％以内，说明天气情况对集热效率的影响并不明显。由图9可知，四天中相同累计辐照量对应的集热效率也是非常接近的，并且累计辐照量越大，集热效率越接近。为了进一步分析一天中集热效率逐渐下降的原因，现将同一水温段的数据进行对比分析，见表2图6睛间多云时集热效率随时间的变化曲线所列。表2不同水温

8、段对应的集热效率由表2可知，在37~C67~C范围内，在不同天气同水温段对应的集热效率相差较大，并且水温越高，情况下，同样水温段对应的集热效率基本一致，而不集热效率越低，但是水温升至一定值后，集热效率又《工程与建设》2o14年第28卷第1期75(4)不同天气情况下，同样水温段