[科普中国]-太阳能保证率

性质

太阳能保证率实际上是系统来自太阳的有效得热Qu与系统所需热负荷L之比。即

式中：FR——集热器热转移因子 ；

A—集热器面积；

IT—照射在集热器表面的总辐射量，焦 耳 /米 2 ●小时 ( 大 卡 /米 2 , 小 时 )；

τ—集热器罩系统透射系数；

α—集热器吸收板表面的吸收系数；

UL—集热器热损失系数，瓦 /米 2 · ℃ ( 大卡/米 2 · ℃ · 小 时 )；

Ti—集热器流体进温度；

Tα—室外空气温度 ；

Δt—所讨论的时间周期。

上式中括号外上角 的 “ + ” 号，表示仅考虑正值，也就是说只有当集热板吸收的太阳能大于它向周围环境散失的热 量时，才开泵使系统运行。2

影响因素系统热负荷一定时，影响太阳能保证率f的一些因素：

（1）辐射量的分布

设两个地区一天的太阳总辐射量相等，但各个小时的辐射量不同。当其他运行条件相同时，则一地区的有效得热为面积bgd加上面积bdef；而另一地区的有效得热为面积abdcfe。显然前者大于后者，也就是说，辐射量的分布影响有效得热，进而影响系统的太阳能保证率f。

( 2 ) 集热器运行温度
集热器运行温度越高，热损失越大 。图 3 中，a c 线上 移 为a'c' 线 , 而有效得热减 少; 集热器起始运行温度 为 丁min 时，有效得热为实斜线加虚斜线的面积；集热器起始运行温度为T’min时，有效得热则只为虚斜线的面积。所以，其他条件相同时，集 热器运行温度越 高，太阳能保证率就越小。

( 3 ) 负荷分布
集热器运行期与所需负荷高峰期是否一致， 影响蓄热量的大小和集热器进口流体温 度的变化，即影响有效得热和太阳能保证率 f 值。

( 4 ) 集热器面积和蓄热箱体积
若有两个系统,所需热负荷和集热器起始运行温度Tmin均相同。如果集热器面积和蓄热箱体积不同。在运行过程中，集热器流体进口温升程度不同，其有效得热和太阳能保证率就不同。集热器面积越大，蓄热箱体积越小，单 位集热面积的有效得热和太阳能保证率越低。如图4 所示，因集热器面积和蓄热箱体积不同，两个系统在运行过程中集热器温升程度不同；则一个系统的有效得热为斜实线加斜虚线的面积，而另一个系统的有效得热只为斜实线部分，因而太阳能保证率f值也就不同。

( 5 ) 系统其他部件的热损失
若系统中管道、蓄热箱等部件的热损失越大，有效得热的利用率越低，因而太阳能保证率 f 值越低 。

（ 6 ) 系统型式

若在集热器和蓄热箱之间加一个热交换器，当蓄热箱供应的流体温度相同时，这种系统比没有热交换器的系统的集热器运行温度高，故有效得热和图 4太阳能保证率降低。此外，太阳能保证率也与系统的辅助热源投入方 式有关。2

计算太阳能热利用系统的保证率的短期和长期测量办法，但长期测量办法测试周期至少要一年，因此，在示范工程的评价中，通常采用短期测量办法。但短期测量受气候条件、热负荷需求和系统在不同工况下效率不同等多个因素影响，很难准确测量。

短期测试单日或长期测试期间的太阳保证率应按下式计算：

f=Qj/Qz
式中：f一太阳能保证率f；

Qj——太阳能集热系统得热量(MJ)；

Qz——系统总能耗(MI)。

采用长期测试时，设计使用期内的太阳能保证率应取长期测试期间的太阳能保证率。3

测试条件：环境温度8℃≤ta≤39℃；测试期间，试验结果具有的太阳辐照量J应至少有4天分别分布在下列区间：

1)J