太陽能熱利用系統(tǒng)長期監(jiān)測與節(jié)能減排效益評價

太陽能熱利用系統(tǒng)長期監(jiān)測與節(jié)能減排效益評價摘要介紹了太陽能熱利用主要的幾種系統(tǒng)形式，分析了太陽能熱利用系統(tǒng)的性能與運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系，提出了典型熱利用系統(tǒng)的監(jiān)測評估方案，用于太陽能熱利用系統(tǒng)的監(jiān)測和性能評價。關(guān)鍵詞太陽能熱利用監(jiān)測節(jié)能減排效益評價一、問題的提出隨著常規(guī)能源的價格日益高漲，太陽能等可再生能源的利用日益受到重視，但是投資建設(shè)太陽能熱利用系統(tǒng)，其節(jié)能效果究竟如何，能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，急需一套科學(xué)、實(shí)用、可行的方法進(jìn)行測試和評估。本文將在介紹太陽能熱利用系統(tǒng)形式的基礎(chǔ)上，分析系統(tǒng)性能與運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系，提出了典型熱利用系統(tǒng)的監(jiān)測評估方案，用于太陽能熱利用系統(tǒng)的監(jiān)測和性能評價。但是對于如何評價太陽能熱利用系統(tǒng)還存在著一些技術(shù)難點(diǎn)：1.太陽能熱利用系統(tǒng)主要評價指標(biāo)的確定。選取合理的指標(biāo)來評價太陽能熱利用的節(jié)能性能、常規(guī)能源替代量、系統(tǒng)效率和經(jīng)濟(jì)性等是目前研究的重點(diǎn)。2、由于我國的幅員遼闊，氣候多樣，建筑形式多樣，太陽能熱利用系統(tǒng)形式多樣，因此需要統(tǒng)一系統(tǒng)評價指標(biāo)的測試方法，保證相關(guān)評價指標(biāo)的一致性。3、太陽能保證率的計(jì)算評價方法；4、系統(tǒng)效率的計(jì)算評價方法；5、系統(tǒng)常規(guī)能源替代量的計(jì)算評價方法。二、太陽能熱利用系統(tǒng)形式太陽能熱利用系統(tǒng)主要包括兩部分，一部分是太陽能集熱系統(tǒng)，一部分是末端用熱系統(tǒng)，根據(jù)末端用熱系統(tǒng)的不同，分為太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能采暖系統(tǒng)和太陽能空調(diào)系統(tǒng)。一般情況下，熱水負(fù)荷是全年性負(fù)荷，采暖負(fù)荷和空調(diào)負(fù)荷是季節(jié)性負(fù)荷，因此常見的太陽能熱利用系統(tǒng)除了太陽能熱水系統(tǒng)是負(fù)荷比較單一之外，其他形式的太陽能熱利用系統(tǒng)都是熱水和采暖或空調(diào)的復(fù)合系統(tǒng)，太陽能熱水系統(tǒng)由太陽能集熱系統(tǒng)、供熱水系統(tǒng)和輔助熱源系統(tǒng)組成，用熱水溫度一般為40℃～55℃；太陽能熱水采暖復(fù)合系統(tǒng)，系統(tǒng)由太陽能集熱系統(tǒng)、供熱水系統(tǒng)、采暖系統(tǒng)和輔助熱源系組成統(tǒng)，采暖系統(tǒng)末端一般采用輻射換熱為主的散熱系統(tǒng)，工作溫度40℃～60℃；太陽能熱水、采暖和空調(diào)復(fù)合系統(tǒng)，系統(tǒng)由太陽能集熱系統(tǒng)、熱力驅(qū)動的冷水機(jī)組、采暖空調(diào)末端系統(tǒng)、輔助熱源或者輔助冷源系統(tǒng)，熱力驅(qū)動的吸收式冷水機(jī)組需要供熱溫度要在80℃以上。三、太陽能熱利用系統(tǒng)性能與運(yùn)行參數(shù)的關(guān)系分析太陽能熱利用系統(tǒng)性能與集熱器工作特性有著密切的關(guān)系，式（1）為太陽能集熱器熱性能公式，（1）式中：—集熱器工作效率，無量綱；—測試得出的集熱器特性參數(shù)，歸一化溫差為0時集熱器的工作效率，無量綱，；蟲本—陜測試得出的集致熱器特性參數(shù)描，集熱器熱損翠系數(shù)，褲W/云㎡寧·楚℃杯；其中喊撒湯—抗集熱器工質(zhì)進(jìn)瘋口溫度，?！婧?；測—瘡環(huán)境空氣溫度與，遣℃恐；槍—舊太陽輻照度，幕W/拜㎡?；募療崞鞯臒岣缎阅芄娇梢詡€知道，太陽能蝦集熱器的工作損效率與集熱器掩工質(zhì)進(jìn)口溫度太、環(huán)境空氣溫慚度和太陽輻照綠度有關(guān)，確定寒太陽能集熱系貝統(tǒng)所在地之后格，環(huán)境空氣溫圓度和太陽輻照款度即為定值，似而集熱器工質(zhì)債進(jìn)口溫度與末抬端用熱系統(tǒng)集所需墊溫度的關(guān)系密扶切相關(guān)，末端蠻用熱溫度越高市，集熱器工質(zhì)悲進(jìn)口溫度會越陜高，集熱器的走工作效率會降真低，得到太陽恥能的熱量越少厘，反之，末端杠用熱溫度降低王，集熱器工質(zhì)槐進(jìn)口溫度也隨由之降低，集熱厲器的工作效率掠會提高，得到墊太陽能的熱量搞越多。表慶1淹為一個集熱器趟在不同形式太屠陽能熱利用系帶統(tǒng)在相同氣候劑工作條件下集驅(qū)熱器歸一化溫根差和集熱器工繪作效率的變化印。敢表俘1底不同形式太陽估能熱利用系統(tǒng)貿(mào)在相同氣候工漲作條件下集熱蠅器歸一化溫差鋪和集熱器工作觸效率的變化崖系統(tǒng)性式岸蹤菊參數(shù)盒末端系統(tǒng)工作候溫度睬（嶄℃脹）稱歸一化溫差坡（謙W/幼㎡見·眾℃?zhèn)}）愁設(shè)計(jì)工況下的蘭效率逐冬季行夏季雨冬季靠夏季朝太陽能泳池加庸熱系統(tǒng)緊27折0.055搜0.0033仰0.545傍0.664盼太陽能生活熱約水加熱系統(tǒng)業(yè)50孫0.113裹0.0417劍0.413悼0.576瘦太陽能地板輻另射采暖系統(tǒng)義40萬0.088漂-嶄0.470抖-判太陽能空調(diào)系鬧統(tǒng)（吸收式冷暖水機(jī)組）是95趨-登0.1167仁-題0.403任從上表可以看閣出，夏季工況泄條件下，精末端工質(zhì)工作惕溫度最高的太雀陽能空調(diào)系統(tǒng)定在商95千℃煌時工作效率為春0.403咬，估末端工質(zhì)工作無溫度最公低鉤的太陽能泳池葉加熱系統(tǒng)在域27萌℃絕時工作效率為怪0.664機(jī)，同一個集熱紛器在不同工堅(jiān)端工質(zhì)工作鹽溫度壽下，集熱器工晶作效率相差頁0.26錘。騙四近、典型喜太陽能熱利用昂系統(tǒng)集監(jiān)測評估方案餓監(jiān)測是評估的跨基礎(chǔ)，對于太規(guī)陽能熱利用系稅統(tǒng)，太陽能集劇熱系統(tǒng)是相同育的，區(qū)別是不揮同的末端用熱刊系統(tǒng)的溫度不指同，太陽能集季熱系統(tǒng)的評價廈主要包括太陽亦能集熱系統(tǒng)效勇率和爪貯熱水箱熱損滾系數(shù)睜。級太陽能集熱系監(jiān)統(tǒng)效率為懂太陽能集熱系雁統(tǒng)有用得熱量游與同一測試期準(zhǔn)間內(nèi)投射在太棟陽能集熱器上叢日太陽輻照能偷量之比。本指早標(biāo)用于評價太情陽能集熱系統(tǒng)喚的性能，計(jì)算箱公式見式（聯(lián)1釘）：且忌額陷耕首燒附雀辯同棚杠（定1裳）桂式中：統(tǒng)——總集熱系統(tǒng)效率燒，付%圾；結(jié)——立太陽能集熱系容統(tǒng)得熱量，智MJ;胃對于短期測試桂，測量貯熱水醉箱的溫升即可穿，長期測試需包要安裝相應(yīng)測槽試儀表，此時妄按下式計(jì)算：險(xiǎn)浴夠洞獲亂螞（縣2殃）式中米――東水的密度，紐kg/m3嘗；淡――貿(mào)水的比熱容，欣J/輝（驚kg·K是）；報(bào)――權(quán)集熱系統(tǒng)循環(huán)謊水量，奶m射3中；撓邁嘆―趣―救綿進(jìn)出口溫差蚊，友℃摩。怠――冠太陽能集熱器魯采光面積，腔m領(lǐng)2弄；酷――根太陽能集熱器便采光面上的太出陽能輻照量，久MJ/m暗2顆；健貯熱水箱平均駛熱損系數(shù)是表內(nèi)征貯熱水箱保挺溫性能的參數(shù)巡，該值反應(yīng)貯巨熱水箱保溫性船能的好壞，計(jì)伍算公式見式（駛3生）：協(xié)債唱橡艙綢勁草（泉3知）守式中：懂—姨—額貯熱水箱熱損藝系數(shù)近，犯W/K;擾—?dú)ⅰ杷拿芏泉?dú)，云kg/m盞3均，頭—欺—勻水的比熱容俊，怎J減/罪（睡kg·活K成）；炊—隊(duì)—聽貯熱水箱容水伍量吹，瓜m抵3棟;字—沾—臘降溫時間御，枯s錯；尼—泊—覽開始時貯熱水扭箱內(nèi)水溫度也，書℃企；左—謀—蘆結(jié)束時貯熱水企箱內(nèi)水溫度還，莖℃慘；怨—顆—矩降溫期間平均兇環(huán)境溫度脆，場℃膨；禮針對三種典型膛的攏不同末端類型予太陽能熱利用漏系統(tǒng)，提出監(jiān)跳測評估方案如桿下：責(zé)1.飽太陽能熱水系銀統(tǒng)監(jiān)測評估方族案申太陽能熱水系搬統(tǒng)的評價指標(biāo)臂包括太陽能熱啦水保證率，太警陽能熱水系統(tǒng)垂效率，系統(tǒng)?？蛞?guī)能源替代量應(yīng)等指標(biāo)。圖啞1誼為典型的太陽崖能熱水系統(tǒng)監(jiān)捷測方案原理圖亞。童圖禍1降辮太陽能熱水系便統(tǒng)監(jiān)測方案原鮮理圖攜太陽能熱水系隔統(tǒng)保證率為太健陽能部分提供義的才熱量與同一測拴試期間熱水系肉統(tǒng)提供的熱量華的比值。本指歸標(biāo)用于評價太池陽能熱水系統(tǒng)演的節(jié)能效果，繡計(jì)算公式見式骨（直4握）：銹魄鞏耍軟浩雞帖（左4閃）番式中：厭—鵲—王系統(tǒng)太陽能保盯證率；下—剖—繳系統(tǒng)消耗的熱候量簡，避M排J衡；菊—翼—鍛輔助熱源提供艱的熱量糾，店M哈J裁；運(yùn)太陽能熱水系純統(tǒng)效率為太陽蟻能熱水系統(tǒng)提閃供的熱量與同絲一測試期間消途耗常規(guī)能源的屈比值。計(jì)算公童式見式芹（乞6乖）：花竟屯頂輕茂車坑行（救6睛）絨然式中：夏—去—威太陽能熱水系睡統(tǒng)效率；妙—腦—么主要設(shè)備運(yùn)行暖所消耗的能量發(fā)，包括水泵等漂設(shè)備奸，岡M材J兵；查太陽能熱水系鳥統(tǒng)系統(tǒng)常規(guī)能四源替代量計(jì)算負(fù)與系統(tǒng)采用的規(guī)輔助能源形式軋有關(guān)，根據(jù)上百面的分析太陽田能系統(tǒng)提供的握熱量為（紙），則系統(tǒng)的沾常規(guī)能源替代鑼量應(yīng)用式耕（些7廢）計(jì)算：屢良貝昆知國森皺（宴7諒）瘦式中：彩—礎(chǔ)—先太陽能熱水系魯統(tǒng)系統(tǒng)常規(guī)能屠源替代量臭，久M條J足；取—豈—婚輔助熱源加熱圣效率；桿如果采用電為堅(jiān)輔助熱源，按南我國當(dāng)年單含位清kw熔h吐煤耗直接折算央為標(biāo)準(zhǔn)煤。如脈果采用其他形彎式的輔助熱源精，則按熱值相征等的原則折算外為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)榜煤。表2.仇太陽能熱水采漏暖系統(tǒng)監(jiān)測評飯估方案賢太陽能熱水采含暖系統(tǒng)的評價構(gòu)指標(biāo)通常應(yīng)包立括兩部分，一緒部分是非采暖棕季節(jié)，系統(tǒng)滿親足熱水需求時建的評價指標(biāo)，糟此時同太陽能兵熱水系統(tǒng)監(jiān)測碰評估方案，一陸部分是同時有狹采暖和熱水需嘉求時的評價指雨標(biāo)，包括太陽行能熱水、采暖巖系統(tǒng)保證率，桐太陽能熱水、仰采暖系統(tǒng)效率吼，系統(tǒng)常規(guī)能質(zhì)源替代量等指歪標(biāo)。圖綠2手為典型的太陽件能熱水、采暖水系統(tǒng)監(jiān)測方案肚原理圖。廈圖表2賺太陽能熱水、株采暖系統(tǒng)監(jiān)測張方案原理圖鬼太陽能熱水采妻暖系統(tǒng)保證率身為太陽能部分柔提供的歌熱量與同一測杯試期間熱水系蜂統(tǒng)提供的熱量眾和采暖耗熱量發(fā)的比值。計(jì)算卸公式見式（蜓8騰）：晶臭槽也販漫趣典閘（插8棵）必式中：復(fù)—輛—丑太陽能熱水、言采暖系統(tǒng)太陽賤能保證率；糟—存—夜系統(tǒng)消耗的熱隸量，包括熱水突系統(tǒng)耗熱量和飲采暖系統(tǒng)耗熱撿量希，來M冤J東；料太陽能熱水采暢暖系統(tǒng)效率為顫太陽能熱水、霧采暖系統(tǒng)提供撈的熱量與同一擔(dān)測試期間消耗何常規(guī)能源的比封值。計(jì)算公式每見式樓（左7蜘）：響智窗莊民慨才大岔惰（即9絨）藍(lán)式中：重—戒—求太陽能熱水、讓采暖系統(tǒng)效率斃；話系統(tǒng)常規(guī)能源恢替代量計(jì)算同小太陽能熱水系率統(tǒng)計(jì)算方式相懂似，但是應(yīng)分掩為兩個部分，夫一個是非采暖偷季節(jié)僅提供熱皮水時與太陽能拿熱水系統(tǒng)的系有統(tǒng)常規(guī)能源替粗代量計(jì)算相同女，一部分是系乏統(tǒng)同時提供熱恰水和采暖用熱嬸要求時的常規(guī)嗓能源替代量，令計(jì)算公式見式的（黑1費(fèi)0漆）苗容命身電（稅1無0勇）級式中：問—裙—銹太陽能熱水采引暖系統(tǒng)常規(guī)能凡源替代量（采石暖季司）云,MJ反則太陽能熱水侍采暖系統(tǒng)常規(guī)舒能源替代量為踩，折算成標(biāo)準(zhǔn)殃煤的算法同太狡陽能熱水系統(tǒng)稻。捐3.綠太陽能熱水采梅暖空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)走測評估方案殿太陽能熱水采付暖空調(diào)復(fù)合系倘統(tǒng)的評價指標(biāo)振通常應(yīng)包括三雷部分，一部分趁是非采暖和非涉空調(diào)季節(jié)，系章統(tǒng)滿足熱水需厘求時的評價指丙標(biāo)，此時同太便陽能熱水系統(tǒng)落評價指標(biāo)，一替部分是同時有促采暖和熱水需次求時的評價指摘標(biāo)，此時同太計(jì)陽能熱水、采筍暖系統(tǒng)評價指隊(duì)標(biāo)，第三部分臟是同時有空調(diào)警需求和熱水需符求時的評價指跟標(biāo)，包括太陽質(zhì)能熱水、空調(diào)筆系統(tǒng)保證率，么太陽能熱水、班空調(diào)系統(tǒng)效率棒，系統(tǒng)常規(guī)能警源替代量等指庭標(biāo)。圖拐3鉤為典型的太陽省能熱水采暖空余調(diào)系統(tǒng)監(jiān)測方限案原理圖。筒圖覺3菌典型的太陽能核熱水采暖空調(diào)唐系統(tǒng)監(jiān)測方案隱原理圖變太陽能熱水空魂調(diào)系統(tǒng)保證率效為太陽能部分曉提供的霜熱量與同一測清試期間熱水系童統(tǒng)提供的熱量堅(jiān)和空調(diào)用熱量唇的比值。計(jì)算百公式見式奇（論1倚1雙）：頸從嚇蛙機(jī)兵訂吵翻（萄1追1膜）穩(wěn)式中：映—臂—豆太陽能熱水空稀調(diào)系統(tǒng)太陽能確保證率；嘉—碧—護(hù)系統(tǒng)消耗的熱響量，包括熱水羅系統(tǒng)耗熱量和貫空調(diào)系統(tǒng)耗熱捉量錘，幼M冬J哀；瘦太陽能熱水空賀調(diào)系統(tǒng)效率為峽太陽能熱水空挺調(diào)系統(tǒng)提供的烈熱量與同一測蕉試期間消耗常利規(guī)能源的比值膨。計(jì)算公式見梳式堤（饅1妥2森）：飲寇執(zhí)通獨(dú)寄原艱帽憑（即1兇2奧）渴式中：趁—膠—每太陽能熱水空裹調(diào)系統(tǒng)效率分。揮系統(tǒng)常規(guī)能源啦替代量計(jì)算同陽太陽能熱水系慰統(tǒng)計(jì)算方式相圓似，但是應(yīng)分醉為暢三傭個部分，一個嘗是非采暖季節(jié)松僅提供熱水時金與太陽能熱水鍋系統(tǒng)的系統(tǒng)常磁規(guī)能源替代量非計(jì)算相同，一浪部分是系統(tǒng)同福時提供熱水和屑采暖用熱要求贈時的常規(guī)能源純替代量，這兩灶部分常規(guī)能源液替代量計(jì)算同允太陽能熱水采互暖系統(tǒng)常規(guī)能什源計(jì)算，第三嘆部分同時有熱競水空調(diào)需求時考常規(guī)能源替代沫量，熱水工況藏時的常規(guī)能源仙替代量計(jì)算同進(jìn)太陽能熱水系儀統(tǒng)常規(guī)能源替諷代量計(jì)算，計(jì)胸為崇;秤對于太陽能空致調(diào)工況時的常嶄規(guī)能源替代量乳計(jì)算，應(yīng)將太羊陽能提供的空企調(diào)用熱量乘以幅熱力驅(qū)動的冷移水機(jī)組的熱壽力澇CO預(yù)P僻（如溴化鋰吸