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  • 如何測評太陽能熱水器系統

    太陽能分餾是評價太陽能熱水系統節能效果的重要指標。但實際運行表明,該方法存在一定的局限性,僅使用該方法不能達到預期的節能效果。為此,對天津某小區集中式太陽能熱水系統進行了研究,建立了集熱單元、供熱單元和熱利用單元的數學模型,形成了整個系統的數學模型。利用MATLAB語言編寫基于上述模型的計算程序,為系統優化和性能研究提供支持。并將系統的性能指標應用于仿真計算。根據仿真結果,研究了系統全年性能、耗水量及控制策略對系統運行性能的影響。提出了太陽能分餾率、太陽能利用效率、箔能有效替代率、系統散熱率四個參數作為系統性能評價指標,提出了合理縮短水循環時間的策略。
    1. 介紹
    根據抽樣調查數據的太陽能建筑,于2013年把光能量轉化為電能,太陽能熱水系統太陽能熱建筑所使用的92%左右,這是一個技術的使用可再生能源與節能潛力很大,成熟和強烈支持的政府。[1]。然而,通過對實際工程的廣泛調研,發現該系統在城市居住建筑中的應用存在諸多問題,太陽能分餾作為太陽能熱水系統的評價指標不能反映系統的實際能耗。因此,系統的節能效果并沒有達到預期的效果。[2]。
    通過實際測試和數學模擬,分析了太陽能熱水系統和優化的化石能源消耗和熱損失分別找出問題,提出相應的解決方案來減少熱損失,降低輔助熱源的加熱能力的太陽能熱水系統和有效地提高太陽能的利用率。首先,以實際工程為研究對象,建立了基于能量平衡的數學模型。其次,利用MATLAB軟件進行編程,并與實測數據進行對比,驗證仿真模型的準確性。最后,對年度系統績效以及控制策略對系統績效的影響進行了研究。
    2. 方法
    2.1。數學模型
    典型的太陽能熱水系統由太陽能集熱器、熱水系統、回收管和熱終端組成。
    因此,太陽能熱水系統的數學模型可分為熱收集、供熱和heρat使用三個部分。
    2.1.1。熱量收集的數學模型
    真空管集熱器從太陽能熱水系統吸收的熱量如下。

    集熱和供熱兩部分為封閉系統;它以間接的方式與使用者交換熱量。根據質量守恒定律,熱水儲罐內的水在任何時刻的重量變化為 
    如下。
     
    如果太陽能集熱器運行穩定(mc1=mc2),則式(2)為:

    方法解決 (3) 和 時間 步 長 設置 as?t , 水 在 熱 貯 水箱 儲存 容量
     
    如下。

    由于儲熱水箱也滿足能量守恒定律,所以任何熱水中熱量的變化
     儲罐隨時如下。
     

    儲熱罐的熱損失占系統總熱損失的5%[3],因此可以忽略不計
     提出了理想條件下儲熱罐的熱損失,(5)為:

    采用歐拉法求解(6),儲水箱瞬時水溫為:

    熱水儲罐單位時間供熱情況如下:因此,水的最終溫度的如下。

    熱水儲罐單位時間供熱情況如下:因此,水的最終溫度的如下。

    太陽能熱水系統是一種間接換熱系統,因此系統的加熱負荷包括系統運行時管道的散熱以及熱水與用戶端水的熱交換。加熱負荷表示為:

    用戶終端的熱消耗為:

    當Tst<Tu時,系統需要輔助熱源來加熱水,輔助熱源的供熱是:

    根據能量守恒定律,太陽能熱水系統滿足如下方程:

    2.1.4。系統模型仿真驗證
    研究社區典型單元為36戶;假設入住率為80%,太陽能熱水系統由29個用戶提供,每戶3人。據調查,人均用水量為30L/(P•D),熱水溫度為42℃,冷水溫度為15℃。
    比較了熱儲水箱數值模擬與實測溫度、集熱器熱增益、輔助熱源熱容、用戶側熱耗和系統散熱的能量。比較結果如圖1~2所示。
    從圖2可以看出,太陽能熱水系統的模擬值,包括太陽能集熱器系統的熱增益、輔助熱源的熱供應、用戶的熱消耗和系統的熱損失,均略低于實測值。集熱器系統獲得的熱量實測值為24.83kWh,模擬值為22.39kWh,兩者相差9.83%。測量值輔助熱源的供熱量為86.54 kWh,比模擬值77.73 kWh高10.18%。用戶熱耗實測值為99.68 kWh,模擬值為90.73 kWh,兩者差值為8.98%。系統熱損失的實測值為10.93 kWh,比模擬值9.76 kWh高10.70%。因此,4個部分的模擬值與實測值相差均在10%左右,說明數學模型具有較高的可靠性。
     

    3.1用戶用水量對系統性能的影響
    居民用水量對熱的實際消耗量有影響。根據之前的測量和仿真結果,居民熱耗占總熱耗的比例為90.1~90.3%,因此居民用水對太陽能熱水系統的性能影響很大。在天氣條件相同的情況下,居民的熱利用也決定了太陽能的比例和常規能源的有效替代率。 (責任編輯:zjbn_zhenhai)
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