太阳能热利用产品性能和特点.pdf

1太阳能热利用产品性能和特点郑瑞澄，Zheng Ruicheng国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）2主要内容 产品类型 产品标准 产品性能 设计选型3太阳能集热器产品分类太阳集热器的产品分类和特点平板型太阳集热器结构1—透明盖层 2—隔热材料 3—吸热板 4—排管 5—外壳  平板型太阳集热器的工作原理 阳光透过透光盖板照射在表面涂有高太阳能吸收率涂层的吸热板上，吸热板吸收太阳辐射能量后温度升高，将热量传递给集热器内的工质，使工质温度升高，盖板允许可见光线透过，而红外热射线不能透过 4产品分类真空管型太阳集热器全玻璃真空管型太阳集热器结构原理 太阳能透过外玻璃管照射到内管外表面吸热体上转换为热能，然后加热内玻璃管内的传热流体，由于夹层之间被抽真空，有效降低了向周围环境的热损失，使集热效率提高；其产品质量与选用的玻璃材料、真空性能和选择性吸收膜有重要关系 1―――外玻璃管 2――内玻璃管 3――真空4――有支架的消气剂 5――选择性吸收表面5产品分类金属—玻璃结构真空管型太阳集热器（1）U型管式真空管型太阳集热器（2）热管式真空管型太阳集热器 6太阳能热水• 市场的主流产品仍是直插式（紧凑式）太阳热水器7太阳能热利用产品标准• GB / T 18708《家用太阳热水系统热性能试验方法》• GB / T 19141 《家用太阳热水系统技术条件》 • GB / T 4271 《太阳能集热器热性能试验方法》• GB / T 17581 《真空管型太阳能集热器》 • GB / T 6424 《平板型太阳能集热器》 • GB / T 17049 《全玻璃真空太阳集热管》• GB / T 19775 《玻璃-金属封接式热管真空太阳集热管》• GB / T 18713 《太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范》• GB / T 20095 《太阳热水系统性能评定规范》合格产品的热性能指标 家用太阳能热水系统 日太阳辐照量: 17MJ / m2，平均环境温度: 15℃～30℃， 环境风速 ≤ 4 m / s，初始水温: 20℃，试验检测结束水温应： ≥45℃日有用得热量:• 紧凑式系统：≥7.5 MJ / m2• 分离式系统：≥7.0 MJ / m2水箱平均热损因数：• ≤ 22 W / m3K9合格产品的热性能指标太阳能集热器瞬时效率截距η0（热损失近似为零时的瞬时效率）• 平板型太阳能集热器：不低于0.72• 无反射器真空管型太阳能集热器：不低于0.62• 有反射器真空管型太阳能集热器：不低于0.52总热损系数U• 平板型太阳能集热器：不大于6.0 W / m2℃• 无反射器真空管型太阳能集热器：不大于3.0W / m2℃• 有反射器真空管型太阳能集热器：不大于2.5W / m2℃10国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）试验检测设备开发• 全自动家用太阳能热水器热性能及能效等级测试系统 11 家用太阳能热水系统  试验检测结束时水箱水温 ℃12产品性能产品性能 家用太阳能热水系统 日有用得热量 MJ/m2 13产品性能• 水箱热损因数 W / m3·K14产品性能 瞬时效率截距（无热损失时的瞬时效率）• 平板太阳能集热器 15产品性能 瞬时效率截距（无热损失时的瞬时效率）• 真空管型太阳能集热器16产品性能 总热损系数 W / m2 ℃• 平板太阳能集热器 17产品性能 总热损系数 W / m2 ℃• 真空管型太阳能集热器18产品性能• 水箱大于等于600升的太阳能热水系统(14-7)日有用得热量q17MJ / m2 升温性能△t17℃平均值 最低值 最高值 平均值 最低值 最高值8.5 7.2 9.8 29.9 25 381920产品性能 太阳能集热器效率（平均水平）• 平板型太阳能集热器21产品性能 太阳能集热器效率（平均水平）• 真空管太阳能集热器（无反射板）太阳热水系统设计 确定系统的太阳能集热器面积 直接系统（贮水箱容积大于600L）太阳能集热器面积计算公式： 应使用基于总面积的效率方程计算ηcd)1( )( LcdT iendwwc J fttPCQA   2324太阳能集热器效率• 基于总面积与采光面积的瞬时效率曲线（真空管集热器）25基于不同面积的太阳能集热器效率太阳能热水系统设计集热器集热效率ηcd的确定 η =η0- a1 Ti- a2 G (Ti )2 Ti —归一化温差 Ti=（ti-ta）/ G ti—集热器工质进口温度 ta—环境或周围空气温度 G—太阳总辐射辐照度集热系统补水温度为tL，热水系统的设计用水温度（贮水箱终止温度）为tend，单水箱系统时，ti =【 tL / 3 + tend （2 / 3 ）】- 5双水箱或多水箱系统时，ti = tL/ 3 + 2f (tend-tL) / 3 太阳能热水系统设计Ta 取当地的年平均或设计月的月平均环境空气温度；太阳总辐射辐照度计算如下： G＝JT /（Sy×3600）, W/ m2式中：Sy—当地年平均或设计月的月平均每日的日照小时数，h； JT —当地的年平均或设计月的月平均日太阳辐照量， J / m2 d 根据计算得到的归一化温差，用效率曲线方程计算或在效率曲线图上查得的集热器效率值ηa，即为计算所需的集热器集热效率ηcd 28。