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太阳能热水系统建筑应用能效测评设备研发与应用

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  • 更新日期:2015-05-15 13:24
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摘 要:基于《可再生能源建筑应用示范项目测评导则》、《太阳热水系统性能评定规范》和《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》等标准研读,对太阳能热水系统建筑应用能效指标进行分析和能效测试设备研发,通过实际运行的太阳能热水系统建筑应用项目的能效检测,获取了集热系统效率、太阳能保证率、常规能源替代量和环境效益评估参数等。

关键词:太阳能热水;建筑应用;能效测评;设备研发;应用

Development and Application of Equipment for Buildings Applied Energy Efficiency evaluation of Solar Water Heating System

Gong Hongwei1 2, Guan Chao1, Wang Zhongyuan1, Qiu hen1

(1. Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China

2. Nanjing Gongda Construction Technology Co., Ltd, Nanjing 210009, China)

Abstract:Studied on Guide rule of measurement for demonstrative buildings applied renewable energy ,Assessment code for performance of solar water heating system and Technical code for solar water heating system of civil buildings, buildings applied Energy efficiency indexes of solar water heating system are analyzed and energy efficiency testing equipment are researched and developed. Through energy efficiency test of the actual operation of building project applying solar water heating system, we get collector system efficiency, solar fraction, conventional energy alternatives and environmental effect evaluation parameters and so on.

Keywords:Solar water heating system;Building application;Energy efficiency evaluation;Development of equipment; apply

1.引言

近年来太阳能热水系统的建筑应用迅速发展,与常规能源应用相比,民用建筑太阳能热水系统到底能够替代多少常规化石能源,其节能、环保以及经济效益究竟如何,是建设单位、政府以及全社会最为关心的问题。所以,通过研发太阳能热水建筑应用能效测试系统并对某太阳能热水能效参数进行测试分析和太阳能热水系统建筑应用能效研究具有现实意义。

2.太阳能热水系统建筑应用能效指标

2.1太阳能保证率

太阳能保证率是衡量太阳能热水系统所能提供能量比例的一个关键性参数,也是影响太阳能热水系统经济性能的重要指标。

2.2集热系统效率

集热系统得热量是指由太阳能系统中太阳能集热器提供的有用能量,是太阳能热水系统的关键性指标。是衡量集热器环路将太阳能转化为热能的重要指标。

2.3全年常规能源替代量

全年常规能源替代量为采用太阳能热水系统的总能耗比采用传统电加热系统所节约的能耗。

2.4太阳能热水系统环境效益

对太阳能热水系统环境效益评价的量化指标是二氧化碳年减排量、二氧化硫年减排量和粉尘年减排量。

3.太阳能热水建筑应用能效测试系统

3.1能效测试系统研发

太阳能热水建筑应用能效测试系统由太阳辐照量、集热系统进口温度、集热系统出口温度、集热系统流量、辅助热源加热量、环境温度、环境空气流速等数据采集设备和软件组成。太阳能热水建筑应用能效测试系统由南京工业大学安全消防与暖通空调测试中心自主研发。太阳能热水建筑应用能效测试系统如图1、2所示。

图1太阳能热水建筑应用能效测试系统

图2太阳能热水建筑应用能效测试软件界面

3.2能效测试流程

设置太阳能热水建筑应用能效测试系统对太阳能热水系统的运行能效数据进行采集,按照日太阳辐照量的不同,划分为4个区间,分别计算各个区间内当日实测集热系统得热量和系统总能耗,进一步计算分析集热系统效率、全年太阳能保证率、全年节电量、全年节量和环境效益。太阳能热水建筑应用能效测试流程如图3所示。

4.太阳能热水系统建筑应用能效测评案例

图3太阳能热水建筑应用能效测试流程

4.1太阳能热水系统

某温差强制循环直接式太阳能热水系统主要由太阳能集热器、储热水箱、太阳能循环泵、控制系统、防冻系统、辅助热源以及循环管路等组成。太阳能集热系统和储热水箱安装楼屋面,水箱内置电辅助加热器,集中产、制热水,供应淋浴及生活热水,在阴雨雪或者阳光不足的天气采用电辅助加热装置产制热水。太阳能热水系统如图4所示。太阳能热水系统能效现场测试如图5所示。

图4太阳能热水系统示意图

4.2太阳能热水系统能效结果

(1)集热系统效率

太阳能热水系统的单位集热面积的集热系统得热量随太阳辐照量的增强而升高,集热系统表现出较好的热性能。在J<8的区间内,系统的单位集热面积的得热量为最小值,为3.764MJ/m2;在J>18的区间内,系统的单位集热面积的得热量为最大值,为9.435MJ/m2;太阳能热水系统的集热效率平均值为47%。

图5太阳能热水系统能效测试现场

(2)太阳能保证率

太阳能热水系统的集热面积为240.48m2,太阳能保证率为52.30%;该太阳能热水系统的年常规能源替代量为51.09吨标煤,全年节电量为16.48万kWh,全年节约费用为13.19万元。

(3)环境效益参数

该太阳能热水系统全年减少二氧化碳排量为126.20t,减少二氧化硫排量为1.02t,减少烟尘排量为0.51t。

5.结语

(1)太阳能热水建筑应用能效测试系统对太阳能热水建筑应用能效参数进行科学的测试,得出量化指标。

(2)太阳能保证率与系统使用期内的太阳辐照、气候条件、产品与系统的热性能、系统成本和开发商的预期投资规模等因素有关。该太阳能热水系统全年保证率为52.30%。

(3)效率过低无法充分发挥集热器的性能,浪费宝贵的安装空间,必须对集热效率提出要求。该太阳能热水系统集热效率为47%。集热系统表现出较好的热性能。

(4) 太阳能热水系统的最大优势在于节约和替代常规能源,并带来较好的环境效益。该太阳能热水系统的年常规能源替代量为51.09吨标煤。

(5)利用太阳能热水系统减少传统能源用能具有非常重要的环保价值。

参考文献

[1] 可再生能源建筑应用示范项目测评导则[S],2008

[2] 徐伟.可再生能源建筑应用技术指南[N].中国建筑工业出版社,2008.第一版

[3] 陈重.武涌接受中国政府网专访.动建筑节能与绿色建筑 实现住房城乡建设领域可持续发展[EB/OL],(2012-6-19)

[4] 朱群志、司磊磊.不同安装方式建筑光伏系统的经济性及环境效益[J].太阳能学报,2012.33(1).24-28.

[5] 张欣苗、梁梦宽.基于太阳能供热应用的探索[A].全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C],2010

[6] 高林朝、沈胜强.多孔体太阳空气集热供暖系统热性能实验研究[J].太阳能学报,2012.33(8).1419-1423.

[7] 民用建筑能效测评标识标准[S].2012.DGJ32/TJ 135

作者:龚红卫

 
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