太陽能熱利用系統(tǒng)的太陽能集熱系統(tǒng)、得熱量、集熱效率、太陽能保證率執(zhí)行標準

太陽能熱利用系統(tǒng)的太陽能集熱系統(tǒng)、得熱量、集熱效率、太陽能保證率執(zhí)行標準

1.引言

1.1概述

太陽能作為一種清潔、可再生的能源，受到了廣泛關(guān)注和應(yīng)用。太陽能熱利用系統(tǒng)是一種利用太陽輻射將光能轉(zhuǎn)化為熱能的技術(shù)，通過使用太陽集熱器和相應(yīng)的傳熱介質(zhì)，可以實現(xiàn)水或空氣的加熱等功能。隨著環(huán)境保護意識的提升和對可再生能源需求的增加，太陽能集熱系統(tǒng)逐漸成為解決能源問題的重要手段之一。

1.2文章結(jié)構(gòu)

本文將圍繞太陽能集熱系統(tǒng)展開討論，主要包括以下幾個方面：太陽能集熱系統(tǒng)的組成、工作原理及設(shè)計要素；得熱量的定義、計算方法以及影響因素；集熱效率的定義、計算方法以及提高措施；以及關(guān)于太陽能保證率執(zhí)行標準的概述、背景和內(nèi)容。通過對這些方面詳細分析，旨在全面了解和把握太陽能集熱系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的特點與問題。

1.3目的

本文旨在探索并總結(jié)太陽能集熱系統(tǒng)相關(guān)的關(guān)鍵知識和技術(shù)，為研究人員、工程師以及對太陽能利用感興趣的讀者提供一份全面而可靠的參考資料。通過深入了解太陽能集熱系統(tǒng)的原理、計算方法和標準要求，讀者將能夠更好地設(shè)計、優(yōu)化和管理太陽能集熱系統(tǒng)，并在實際應(yīng)用中取得更高效、可靠的熱能利用。此外，本文還旨在促進相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)交流與合作，并為太陽能集熱系統(tǒng)的發(fā)展做出積極貢獻。

2.太陽能集熱系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)組成

太陽能集熱系統(tǒng)主要由以下幾個組成部分構(gòu)成：太陽能集熱器、傳熱介質(zhì)管路、熱儲罐、控制裝置以及輔助設(shè)備。

-太陽能集熱器：是整個系統(tǒng)的核心部分，用于將太陽輻射轉(zhuǎn)化為熱能。常見的類型包括平板式、真空管式和塔式等多種形式。

-傳熱介質(zhì)管路：用于將太陽能集熱器中吸收的熱量傳輸至使用者處，通常采用水或其他流體作為傳熱介質(zhì)。

-熱儲罐：用于儲存和平衡太陽能集熱器產(chǎn)生的過?；虿恍枰臒崃?，以便在需要時進行調(diào)節(jié)和利用。常見的類型有水箱式和鹽浴式等。

-控制裝置：用于監(jiān)測和控制整個系統(tǒng)的運行狀態(tài)，包括保證循環(huán)泵正常工作、防止過溫、過壓等保護功能。還可以根據(jù)需求進行智能化操作與控制。

-輔助設(shè)備：包括配件如循環(huán)泵、閥門、管道連接件等，以及必要的測量、控制和安全裝置。

2.2工作原理

太陽能集熱系統(tǒng)的工作原理基于太陽輻射的吸收和熱能轉(zhuǎn)換。具體步驟如下：

1.太陽能集熱器吸收太陽輻射：利用集熱器中的吸收體，將太陽輻射能量轉(zhuǎn)化為熱能。吸收體通常采用黑色或涂有吸光涂層的材料，以提高對太陽輻射的吸收率。

2.傳熱介質(zhì)被加熱：通過循環(huán)泵將傳熱介質(zhì)（水或其他流體）推動至太陽能集熱器中，傳熱介質(zhì)在集熱器中受到太陽能的加熱并帶走相應(yīng)的熱量。

3.系統(tǒng)傳遞與儲存熱量：經(jīng)過集熱器加熱后的傳熱介質(zhì)進入傳輸管路，然后進入儲罐，在儲罐中與儲存介質(zhì)（一般為水）交換熱量并進行儲存。當需要利用該儲存的熱能時，可以通過控制裝置進行調(diào)控和取用。

4.輔助設(shè)備支持：系統(tǒng)中的輔助設(shè)備，如循環(huán)泵和控制裝置，起到推動傳熱介質(zhì)流動、實現(xiàn)自動化控制和保護系統(tǒng)安全的作用。

2.3設(shè)計要素

設(shè)計太陽能集熱系統(tǒng)時需要考慮以下幾個要素：

-集熱器類型選擇：根據(jù)具體的使用需求和現(xiàn)場條件，選擇合適的太陽能集熱器類型。不同類型的集熱器在光吸收率、傳熱效果等方面有所差異。

-系統(tǒng)布局與容量確定：根據(jù)預(yù)期的熱水用量、可利用太陽輻射資源以及經(jīng)濟技術(shù)等因素，確定系統(tǒng)的布局形式和容量大小。

-傳熱介質(zhì)管路設(shè)計：優(yōu)化傳熱介質(zhì)流動路徑、管道材料和長度等參數(shù)，以降低能量損失，并確保傳輸效果達到最佳狀態(tài)。

-系統(tǒng)控制與調(diào)節(jié)：配置合適的控制裝置，對集熱器溫度、循環(huán)泵運行、儲罐補水等進行監(jiān)測和自動調(diào)節(jié)，以提高系統(tǒng)整體性能和安全性。

-安全保護機制：設(shè)置過溫過壓保護裝置，防止系統(tǒng)發(fā)生意外事故；在寒冷地區(qū)，應(yīng)考慮防凍措施，以保護系統(tǒng)元件。

-維護和保養(yǎng)：定期檢查和清潔太陽能集熱器表面，保障集熱效果；檢查和維修泵、控制設(shè)備等配套設(shè)施。

以上是關(guān)于太陽能集熱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理以及設(shè)計要素的介紹。通過合理設(shè)計和運行，太陽能集熱系統(tǒng)可以有效利用太陽能資源，提供可持續(xù)的熱水供應(yīng)，并減少對傳統(tǒng)能源的依賴。

3.得熱量:

3.1定義與計算方法:

得熱量指的是太陽能集熱系統(tǒng)從陽光中獲取到的熱能。在太陽能利用過程中，得熱量是一個重要參數(shù)，用于衡量太陽能系統(tǒng)的熱收集效果。

得熱量的計算方法多樣，常見的計算方法有以下幾種：

1)瞬時得熱量計算：通過測量單位時間內(nèi)流過集熱器的工質(zhì)（如水或空氣）的質(zhì)量以及進出口溫度差，結(jié)合特定物質(zhì)的比熱容，可以根據(jù)以下公式來計算瞬時得熱量：

Q=m*c*ΔT

其中，Q為單位時間（例如秒、分鐘或小時）內(nèi)所傳遞的能量（單位：焦耳或卡路里），m為工質(zhì)流經(jīng)集熱器的質(zhì)量（單位：千克），c為特定物質(zhì)（工質(zhì)）的比熱容（單位：焦耳/千克·攝氏度或卡路里/克·攝氏度），ΔT為進出口溫度差（單位：攝氏度或華氏度）。

2)日總得熱量計算：將每個時間點上的瞬時得熱量進行累加，得到一天內(nèi)的總得熱量。這可以通過對所有時間點上的瞬時得熱量進行積分或求和來實現(xiàn)。

3)月度或年度總得熱量計算：將每天的總得熱量進行累加，可以得到一個月或一年內(nèi)的總得熱量。這需要將每天的日總得熱量相加。

3.2影響因素:

太陽能集熱系統(tǒng)獲取得熱量受多種因素影響，其中主要包括以下幾個方面:

1)太陽輻射強度：太陽輻射強度是決定太陽能系統(tǒng)獲取能量多少的關(guān)鍵因素。當太陽輻射強度越高時，太陽能集熱器所接收到的輻射能也會相應(yīng)增加。

2)天氣條件：天氣條件直接影響著太陽能系統(tǒng)吸收到的光線數(shù)量和質(zhì)量。陰雨天氣以及空氣中存在大量顆粒物和污染物都會降低系統(tǒng)吸收光線并導(dǎo)致得熱效果下降。

3)集熱器設(shè)計參數(shù)：集熱器的表面材質(zhì)、顏色、玻璃透明性以及幾何形態(tài)等設(shè)計參數(shù)都會對得熱量產(chǎn)生影響。合理設(shè)計這些參數(shù)能夠提高集熱器的吸收效率，從而增加得熱量。

4)工質(zhì)流速：工質(zhì)流速過大或過小都會降低系統(tǒng)的得熱效果。過大的流速可能導(dǎo)致部分光線未被充分吸收，而過小的流速則可能導(dǎo)致傳熱不充分。

5)溫度差：溫度差（進出口溫度差）越大，工質(zhì)吸收到的能量也就越多。

3.3測量技術(shù):

為了準確測量太陽能集熱系統(tǒng)中的得熱量，可以采用以下常用測量技術(shù)：

1)流體質(zhì)量測量：通過使用稱重傳感器或流體計來測量工質(zhì)經(jīng)過集熱器時的流動質(zhì)量。

2)溫度測量：使用溫度傳感器來測量進出口溫差以及集熱器中工質(zhì)的溫度變化。常見的溫度傳感器包括電阻式溫度計和紅外線測溫儀等。

3)太陽輻射強度監(jiān)測：利用太陽輻射計或光電池來監(jiān)測太陽輻射的強度，以了解太陽能系統(tǒng)所接收到的輻射能量。

這些測量技術(shù)可以幫助我們準確評估太陽能集熱系統(tǒng)中得熱量的大小，進而優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計和運行，提高效率。

4.集熱效率

4.1定義與計算方法

太陽能集熱系統(tǒng)的集熱效率是指單位時間內(nèi)太陽能輻射轉(zhuǎn)化為可利用熱能的比例。通常用百分比或小數(shù)形式表示。集熱效率的計算方法是通過測量系統(tǒng)從太陽輻射中獲得的實際得熱量與理論可得到得熱量之間的比值。

4.2影響因素

集熱效率受多種因素影響，主要包括以下幾個方面：

-太陽輻射強度：太陽輻射強度越高，系統(tǒng)吸收到的光能就越多，集熱效率也相應(yīng)提高。

-系統(tǒng)設(shè)計和組件材料：合理設(shè)計太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)和選擇合適的材料可以降低能量損失，并提高集熱效率。

-集熱器表面特性：良好的吸收涂層和選擇適當?shù)姆瓷渫繉涌梢蕴岣呶展庾V范圍內(nèi)的光能，從而增加集熱效率。

-溫度差：太陽能集熱系統(tǒng)中所需工作溫度與環(huán)境溫度之間存在溫度差，溫差越大，集熱效率越高。

-清潔度：集熱器表面的灰塵、污垢和污染物會影響光能的吸收效果，定期清潔可以保持集熱效率的穩(wěn)定。

4.3提高措施

為提高太陽能集熱系統(tǒng)的集熱效率，可以采用以下幾種方式：

-優(yōu)化設(shè)計：合理改進太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)、形狀和材料選擇，以最大程度地增加接收到的太陽輻射并減少能量損失。

-改良吸收涂層：利用優(yōu)質(zhì)吸收涂層或選擇具有高吸收特性的材料來增加對太陽光譜中不同波長光線的吸收，提高集熱效率。

-降低反射損失：通過添加適當鍍膜或采用反射襯底等技術(shù)手段，減少系統(tǒng)內(nèi)部和外部因反射而導(dǎo)致的能量損失。

-管路絕緣：采取良好的管路絕緣措施可以減少傳輸過程中發(fā)生的熱量損失和散失，從而提高集熱效率。

-定期清潔和維護：定期檢查和清潔太陽能集熱器的表面，保持其良好的狀態(tài)，以提高光吸收率和集熱效率。

通過以上措施的采取和優(yōu)化，可以使太陽能集熱系統(tǒng)的集熱效率得到有效提高，實現(xiàn)更高程度的太陽能熱利用。

5.太陽能保證率執(zhí)行標準

5.1標準概述：

太陽能保證率是指太陽能熱利用系統(tǒng)在給定工況下提供可靠熱量的能力。為確保太陽能熱利用系統(tǒng)的正常運行和性能穩(wěn)定，需要對太陽能保證率進行規(guī)范。太陽能保證率執(zhí)行標準是確保太陽能熱利用系統(tǒng)在不同環(huán)境條件下穩(wěn)定高效運行的重要依據(jù)。

5.2開展標準的背景：

隨著全球清潔能源需求的日益增長，太陽能熱利用系統(tǒng)作為一種經(jīng)濟、環(huán)保的取暖和熱水供應(yīng)形式得到了廣泛應(yīng)用。而對于這類系統(tǒng)來說，其性能穩(wěn)定和可靠性就顯得尤為重要。因此，制定太陽能保證率執(zhí)行標準旨在明確和規(guī)范系統(tǒng)運行過程中的要求，以確保系統(tǒng)始終以高效可靠的方式提供熱量。

5.3標準內(nèi)容：

太陽能保證率執(zhí)行標準主要包括以下方面：

5.3.1系統(tǒng)設(shè)計要求：明確指導(dǎo)太陽能集熱器、儲熱裝置、傳輸管道等關(guān)鍵組成部分的設(shè)計參數(shù)。標準要求合理選擇和配置系統(tǒng)元件，確保在各種工況下都能獲得較高的太陽能利用效率。

5.3.2運行維護規(guī)范：規(guī)定太陽能熱利用系統(tǒng)的運行維護要求，包括定期檢查、清洗集熱器表面、壓力容器安全監(jiān)測等內(nèi)容。通過科學(xué)有效的運行維護措施，提高太陽能熱利用系統(tǒng)的可靠性和壽命。

5.3.3性能監(jiān)測評估方法：提出從實際運行中獲取數(shù)據(jù)進行性能監(jiān)測和評估的方法。通過對系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)進行長期監(jiān)測和分析，可以及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)措施，以保證太陽能熱利用系統(tǒng)高效穩(wěn)定地工作。

5.3.4能耗指標與測試方法：明確了判斷太陽能熱利用系統(tǒng)性能的關(guān)鍵指標和測試方法。例如，對于熱水供暖系統(tǒng)來說，可以通過