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  • 如何测评太阳能热水器系统

    太阳能分馏是评价太阳能热水系统节能效果的重要指标。但实际运行表明,该方法存在一定的局限性,仅使用该方法不能达到预期的节能效果。为此,对天津某小区集中式太阳能热水系统进行了研究,建立了集热单元、供热单元和热利用单元的数学模型,形成了整个系统的数学模型。利用MATLAB语言编写基于上述模型的计算程序,为系统优化和性能研究提供支持。并将系统的性能指标应用于仿真计算。根据仿真结果,研究了系统全年性能、耗水量及控制策略对系统运行性能的影响。提出了太阳能分馏率、太阳能利用效率、箔能有效替代率、系统散热率四个参数作为系统性能评价指标,提出了合理缩短水循环时间的策略。
    1. 介绍
    根据抽样调查数据的太阳能建筑,于2013年把光能量转化为电能,太阳能热水系统太阳能热建筑所使用的92%左右,这是一个技术的使用可再生能源与节能潜力很大,成熟和强烈支持的政府。[1]。然而,通过对实际工程的广泛调研,发现该系统在城市居住建筑中的应用存在诸多问题,太阳能分馏作为太阳能热水系统的评价指标不能反映系统的实际能耗。因此,系统的节能效果并没有达到预期的效果。[2]。
    通过实际测试和数学模拟,分析了太阳能热水系统和优化的化石能源消耗和热损失分别找出问题,提出相应的解决方案来减少热损失,降低辅助热源的加热能力的太阳能热水系统和有效地提高太阳能的利用率。首先,以实际工程为研究对象,建立了基于能量平衡的数学模型。其次,利用MATLAB软件进行编程,并与实测数据进行对比,验证仿真模型的准确性。最后,对年度系统绩效以及控制策略对系统绩效的影响进行了研究。
    2. 方法
    2.1。数学模型
    典型的太阳能热水系统由太阳能集热器、热水系统、回收管和热终端组成。
    因此,太阳能热水系统的数学模型可分为热收集、供热和heρat使用三个部分。
    2.1.1。热量收集的数学模型
    真空管集热器从太阳能热水系统吸收的热量如下。

    集热和供热两部分为封闭系统;它以间接的方式与使用者交换热量。根据质量守恒定律,热水储罐内的水在任何时刻的重量变化为 
    如下。
     
    如果太阳能集热器运行稳定(mc1=mc2),则式(2)为:

    方法解决 (3) 和 时间 步 长 设置 ast , 水 在 热 贮 水箱 储存 容量
     
    如下。

    由于储热水箱也满足能量守恒定律,所以任何热水中热量的变化
     储罐随时如下。
     

    储热罐的热损失占系统总热损失的5%[3],因此可以忽略不计
     提出了理想条件下储热罐的热损失,(5)为:

    采用欧拉法求解(6),储水箱瞬时水温为:

    热水储罐单位时间供热情况如下:因此,水的最终温度的如下。

    热水储罐单位时间供热情况如下:因此,水的最终温度的如下。

    太阳能热水系统是一种间接换热系统,因此系统的加热负荷包括系统运行时管道的散热以及热水与用户端水的热交换。加热负荷表示为:

    用户终端的热消耗为:

    当Tst<Tu时,系统需要辅助热源来加热水,辅助热源的供热是:

    根据能量守恒定律,太阳能热水系统满足如下方程:

    2.1.4。系统模型仿真验证
    研究社区典型单元为36户;假设入住率为80%,太阳能热水系统由29个用户提供,每户3人。据调查,人均用水量为30L/(P•D),热水温度为42℃,冷水温度为15℃。
    比较了热储水箱数值模拟与实测温度、集热器热增益、辅助热源热容、用户侧热耗和系统散热的能量。比较结果如图1~2所示。
    从图2可以看出,太阳能热水系统的模拟值,包括太阳能集热器系统的热增益、辅助热源的热供应、用户的热消耗和系统的热损失,均略低于实测值。集热器系统获得的热量实测值为24.83kWh,模拟值为22.39kWh,两者相差9.83%。测量值辅助热源的供热量为86.54 kWh,比模拟值77.73 kWh高10.18%。用户热耗实测值为99.68 kWh,模拟值为90.73 kWh,两者差值为8.98%。系统热损失的实测值为10.93 kWh,比模拟值9.76 kWh高10.70%。因此,4个部分的模拟值与实测值相差均在10%左右,说明数学模型具有较高的可靠性。
     

    3.1用户用水量对系统性能的影响
    居民用水量对热的实际消耗量有影响。根据之前的测量和仿真结果,居民热耗占总热耗的比例为90.1~90.3%,因此居民用水对太阳能热水系统的性能影响很大。在天气条件相同的情况下,居民的热利用也决定了太阳能的比例和常规能源的有效替代率。 (责任编辑:zjbn_zhenhai)
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