太阳能采暖系统储热水箱体积匹配研究

发布时间：2021-11-14 17:55

　　以太阳能光热采暖系统的集热面积与储热水箱体积的匹配为研究对象,搭建基于小时级热量流动的太阳能采暖系统模型。基于此模型,对集热面积和储热体积匹配关系对系统运行效率、经济性及安全性的综合影响进行讨论。并以一个典型算例为例,结合经济性分析方法,给出太阳能采暖系统最优集热面积和水箱体积的设计流程。研究表明:单位集热面积匹配储热体积的最优值并非是一个定值,而是与系统的总集热面积有很强的相关性。系统集热面积越大,单位集热面积对应的最优储热体积越大。相应地,系统的热损失也越大,单位集热面积的有效供热量越小。因此,需要从集热量与热损失2个方面综合权衡系统规模,并合理匹配储热体积,以保证系统运行的经济性和安全性。 

【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(09)北大核心EICSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

太阳能热水采暖系统模型

本文采用TRNSYS对所搭建系统模型进行对比验证。如图2所示，采用2种模型的计算结果能够良好吻合，最大偏差不超过4.4%。同时，采用TRNSYS进行系统模拟必须保证时间步长缩小到分钟级尺度以捕捉系统供热状态的变化。而本文所搭建模型的计算时间步长为1 h。对应于需要计算大量不同参数组合的系统优化问题，采用本文所搭建模型能够有效降低计算时间及复杂程度。2.2 定集热面积下储热体积的影响

图5为不同集热面积的系统在其对应最优RVA配置下的集热效率、储热水箱热损率和太阳能保证率的变化情况。可看出，随着集热面积的增大，系统集热效率逐渐降低，储热水箱的热损失率逐渐增大；而系统太阳能保证率增加的速度随集热面积的增加而逐渐放缓。当系统的总集热面积超过其合理范围后，增加集热器面积反而会造成太阳能保证率的下降。因此，对于太阳能采暖系统而言，增加集热面积并非绝对有益，因为更大的集热面积意味着需要为单位集热面积匹配更大的蓄热体积来补偿系统集热和用热量之间的不匹配。而储热是一个耗散环节，更大的储热量意味着更大的耗散，当增加集热面积所带来的收益小于增加储热体积所带来的损失时，增加集热面积对系统热性能提升起反作用。由式（27）可知，随太阳能保证率的提升，系统辅助能源供热年费下降，而系统初投资则上升。因此，以费用年值最低为目标综合评估的最优保证率。系统总费用年值与系统太阳能保证率的变化关系如图6所示，当太阳能保证率为62%时，系统费用年值最低，为73.02元/m2，所对应的系统集热面积为4838 m2，储热水箱体积为789 m3。

【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能地面采暖系统蓄热水箱容积分析[J]. 刘艳峰,王登甲.  太阳能学报. 2009(12)
[2]拉萨火车站太阳能热水供暖系统实测与分析[J]. 潘云钢.  暖通空调. 2009(07)



本文编号：3495088