太阳能保证率

更新时间:2023-12-24 12:31

太阳能保证率指太阳能集热系统来自太阳辐射的有效得热与供暖系统所需热负荷之比。

性质

太阳能保证率实际上是系统来自太阳的有效得热Qu与系统所需热负荷L之比。即

式中:FR——集热器热转移因子

A—集热器面积;

IT—照射在集热器表面的总辐射量,焦 耳 /米 2 ●小时 ( 大 卡 /米 2 , 小 时 );

τ—集热器罩系统透射系数;

α—集热器吸收板表面的吸收系数;

UL—集热器热损失系数,瓦 /米 2 · ℃ ( 大卡/米 2 · ℃ · 小 时 );

Ti—集热器流体进温度;

Tα—室外空气温度 ;

Δt—所讨论的时间周期。

上式中括号外上角 的 “ + ” 号,表示仅考虑正值,也就是说只有当集热板吸收的太阳能大于它向周围环境散失的热 量时,才开泵使系统运行。

影响因素

系统热负荷一定时,影响太阳能保证率f的一些因素:

(1)辐射量的分布

设两个地区一天的太阳总辐射量相等,但各个小时的辐射量不同。当其他运行条件相同时,则一地区的有效得热为面积bgd加上面积bdef;而另一地区的有效得热为面积abdcfe。显然前者大于后者,也就是说,辐射量的分布影响有效得热,进而影响系统的太阳能保证率f。

( 2 ) 集热器运行温度

集热器运行温度越高,热损失越大。图3中,a c 线上 移 为a'c' 线 , 而有效得热减 少; 集热器起始运行温度 为 丁min 时,有效得热为实斜线加虚斜线的面积;集热器起始运行温度为T’min时,有效得热则只为虚斜线的面积。所以,其他条件相同时,集 热器运行温度越 高,太阳能保证率就越小。

( 3 ) 负荷分布

集热器运行期与所需负荷高峰期是否一致, 影响蓄热量的大小和集热器进口流体温 度的变化,即影响有效得热和太阳能保证率 f 值。

( 4 ) 集热器面积和蓄热箱体积

若有两个系统,所需热负荷和集热器起始运行温度Tmin均相同。如果集热器面积和蓄热箱体积不同。在运行过程中,集热器流体进口温升程度不同,其有效得热和太阳能保证率就不同。集热器面积越大,蓄热箱体积越小,单 位集热面积的有效得热和太阳能保证率越低。如图4所示,因集热器面积和蓄热箱体积不同,两个系统在运行过程中集热器温升程度不同;则一个系统的有效得热为斜实线加斜虚线的面积,而另一个系统的有效得热只为斜实线部分,因而太阳能保证率f值也就不同。

( 5 ) 系统其他部件的热损失

若系统中管道、蓄热箱等部件的热损失越大,有效得热的利用率越低,因而太阳能保证率 f 值越低 。

( 6 ) 系统型式

若在集热器和蓄热箱之间加一个热交换器,当蓄热箱供应的流体温度相同时,这种系统比没有热交换器的系统的集热器运行温度高,故有效得热和图4太阳能保证率降低。此外,太阳能保证率也与系统的辅助热源投入方 式有关。

计算

太阳能热利用系统的保证率的短期和长期测量办法,但长期测量办法测试周期至少要一年,因此,在示范工程的评价中,通常采用短期测量办法。但短期测量受气候条件、热负荷需求和系统在不同工况下效率不同等多个因素影响,很难准确测量。

短期测试单日或长期测试期间的太阳保证率应按下式计算:

f=Qj/Qz

式中:f一太阳能保证率f;

Qj——太阳能集热系统得热量(MJ);

Qz——系统总能耗(MI)。

采用长期测试时,设计使用期内的太阳能保证率应取长期测试期间的太阳能保证率。

测试条件:环境温度8℃≤ta≤39℃;测试期间,试验结果具有的太阳辐照量J应至少有4天分别分布在下列区间:

1)J<8MJ/m2·d;

2)8 MJ/m2·d≤J<13 MJ/m2·d;

3)13 MJ/m2·d≤J<18 MJ/m2·d;

4)18 MJ/m2·d≤J.

对于短期测试,太阳能热利用系统的全年的太阳能保证率f按下式计算:

f=(x1f1+x2f2+x3f3+x4f4)/(x1+x2+x3+x4)

式中:f——全年太阳能保证率f,无量纲;

f1一当地日太阳辐照量小于8 MJ/m2的太阳能保证率;

f2——当地日太阳辐照量小于13 MJ/m2且大于等于8MJ/m2的太阳能保证率;

f3一当地日太阳辐照量小于18 MJ/m2且大于等于13 MJ/m2的太阳能保证率;

f4——当地日太阳辐照量大于等于18 MJ/m2时的太阳能保证率;

x1——全年中当地日太阳辐照量小于8 MJ/m2的天数;

x2——全年中当地日太阳辐照量小于13MJ/m2且大于等于8MJ/m2的天数;

x3——全年中当地日太阳辐照量小于18MJ/m2且大于等于13 MJ/m2的天数;

x4——全年中当地日太阳辐照量大于等于18 MJ/m2时的天数。

以昆明为例:Xl=63;X2=67;X3=105;x4=130

意义

在太阳能热利用中,太阳能保证率体现了系统太阳能热利用程度,,它是一个太阳能热水系统的设计参数(确定系统集热面积的基本参数),同时也是确定太阳能系统长期性能的指标,因此,无疑是一个非常重要的指标。

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