陽臺欄桿式集熱器在建筑物中熱性能的試驗研究

梁　盼,李靜靜（鄭州科技學院,鄭州450064）

陽臺欄桿式集熱器在建筑物中熱性能的試驗研究

梁盼,李靜靜
（鄭州科技學院,鄭州450064）

本實驗通過對太陽能輻射量、陽臺欄桿式集熱器進出水溫度的實際檢測，分析了此種裝置的使用效果，以及對集熱器的熱性能進行了研究，并得出陽臺欄桿式集熱器出水溫度比進水溫度平均高29.27℃，最高溫差達32.4℃，最低溫差為23.6℃。

太陽能；陽臺欄桿；集熱器；綠色建筑；檢測與分析

0　引言

與常規(guī)能源礦石燃料相比，太陽能具有普遍、清潔、長久和量大四大優(yōu)點[1]。太陽能利用的形式多種多樣，包括光電、光熱等，其中陽臺欄桿式太陽能熱水器的應用就是一種有效的形式。

隨著建筑的高層化、大型化，特別是生態(tài)建筑、節(jié)能建筑的提出，為太陽能真空管集熱器提供了一個很好的應用方式。陽臺欄桿式集熱器與建筑相結合，將集熱器設計為建筑結構的一部分，不但不影響建筑的風格、外觀及性能，還具備作為建筑構件的性能，成為建筑的靚麗的風景線，而且還要充分發(fā)揮出其本身節(jié)能的作用，以此來提高建筑節(jié)能指標[2]。

本實驗工程是在河南省鄭州市——鄭州市節(jié)能建筑示范樓，位于河南省中部，有著豐富的太陽能資源。年總輻射量在420—500KJ/ cm2，全年日照時數(shù)為1600—2400H[3]，在我國屬于可利用屬于太陽能可利用區(qū)域。在此利用太陽能熱水器有著很好的條件，也符合河南省對節(jié)約能源、環(huán)境保護的要求。本實驗通過對太陽能輻射量、陽臺欄桿式集熱器進出水溫度的實際檢測，分析了此種裝置的使用效果，以及對集熱器的熱性能進行了研究。

1　試驗方法

1.1試驗工況

試驗工點為節(jié)能建筑的二層空中花園欄桿，約20m2的陽臺欄桿式熱水系統(tǒng)，系統(tǒng)中集熱器為超導熱管熱水集熱器（型號：SD—IV型）。其結構設計為將超導熱管代替以往的水泥、鋁合金等欄桿，在其下側的圍護結構設計為集熱水箱，外層保溫材料采用聚氨酯保溫材料，其結構簡圖見圖1、實圖見圖2。

1.2測試儀器與方法

1.2.1測試儀器

測試儀器主要為總日射表、溫度測試儀[4]等。試驗儀器與設備的技術指標見表1、表2。

表1　太陽能總輻射表（型號：TBQ-2-B-I）技術指標

表2　溫度計（型號：testo106）技術參數(shù)

1.2.2測試方法

測試方法按《家用太陽熱水系統(tǒng)熱性能試驗方法》（GB/T18708-2002）和《太陽能熱水系統(tǒng)性能評定規(guī)范》（GB/T20095—2006）[5]要求進行測試。

2實驗結果及分析

2.1日平均太陽輻射度

本實驗是采用短時間內(nèi)連續(xù)測試的方法，對陽臺欄桿式集熱器進行了一個月連續(xù)測試，相關數(shù)據(jù)測試時間為2014年7月。圖3為集熱器垂直面上日平均輻射度。

2.2進出水溫度測試

測試時間選為20014年7月6、11、12、14、23、24、29日，這七天在欄桿式集熱器上垂直面日平均輻射度均在750kw.m2以上。測試結果見圖4。

通過上述陽臺式太陽能集熱器進出水溫度比較曲線圖，可以看出出水溫度達到了2007年12月1日起實施的《環(huán)境標志產(chǎn)品技術要求家用套樣能熱水系統(tǒng)》規(guī)定的標準，太陽能熱水器出水溫度要達到45℃[6]。由曲線圖可以看出，測試結果已經(jīng)超出了這個標準。通過測試數(shù)據(jù)顯示，在無熱源及輔助熱源的條件下，陽臺欄桿式集熱器出水溫度比進水溫度平均高29.27℃，最高溫差達32.4℃，最低溫差為23.6℃，由此表明，效果良好。

3結論

根據(jù)作者在河南地區(qū)所做的陽臺欄桿式太陽能集熱器的測試效果分析，可以得出：

在河南地區(qū)利用陽臺欄桿式太陽能集熱器進行戶型熱水供應是完全可行的，其經(jīng)濟性以及環(huán)境效益都不可小視。

在進行熱水供應時，無熱源及輔助熱源的條件下，陽臺欄桿式集熱器出水溫度比進水溫度平均高29.27℃，最高溫差達32.4℃，最低溫差為23.6℃，完全可以滿足用戶的需求，只需附加輔助熱源使其陰雨天也可使用即可。

在河南地區(qū)推廣陽臺欄桿式太陽能集熱器是切實可行的，但仍存在一些問題有待進一步研究完善，譬如集熱水箱的體積大小、陽臺承重荷載分析等等。因此如何合理優(yōu)化設計陽臺荷載承重問題是進一步研究的重點。

[1]張健,周文和,丁世文.被動式太陽房供暖實驗研究[J].太陽能學報,2007,28(08):861-864.

[2]鄧從元.淺談分體壁掛式太陽能熱水器在建筑中的應用[J/OL],濟南宏力太陽能有限公司網(wǎng).

[3]張曉娟，王紅興，晉建設，姚遠.影響鄭州市太陽短波輻射量大小的主要相關氣象要素分析[J].鄭州市氣象局綜合，2008：289-290

[4]鄭瑞澄主編.《民用建筑太陽能熱水系統(tǒng)工程技術手冊》[M],北京：化學工業(yè)出版社，2006.

[5]何梓年.太陽能熱水系統(tǒng)[J].可再生能源，2005(02):70-73

[6]HJ/T363-2007，環(huán)境標志產(chǎn)品技術要求家用太陽能熱水系統(tǒng)[S]，中國：中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準，2007.

梁盼（1983—），男，河南商丘人，講師，碩士，研究方向：建筑環(huán)境與能源應用。

鄭州市科技攻關項目（131PPTGG428）