太陽能供熱系統(tǒng)中蓄熱水箱性能分析與優(yōu)化

賀煒

摘?要： 隨著對于可再生能源利用的推進(jìn)，對于太陽能資源的利用逐步成為熱門話題。本文基于此太陽能供熱系統(tǒng)中蓄熱水箱性能分析與優(yōu)化，以水為儲熱介質(zhì)，設(shè)置了季節(jié)性儲熱地下水箱，對季節(jié)性儲熱箱進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞： 太陽能;蓄熱水箱;優(yōu)化

【中圖分類號】TU822?【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A?【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.263

作為可再生能源，太陽能的使用可以大大減少環(huán)境污染和建筑能耗。近年來，大量公司進(jìn)入了太陽能采暖領(lǐng)域，許多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究。對供暖用的太陽能季節(jié)性儲能系統(tǒng)進(jìn)行了研究。筆者和其他人研究并分析了季節(jié)性儲熱供熱系統(tǒng)中集熱器的面積和熱水儲罐的容量。模擬和分析了影響水箱分層的因素。在太陽能采暖技術(shù)的應(yīng)用中，存在冬夏供熱不平衡的技術(shù)問題?？梢詽M足冬季的供熱需求。夏季生產(chǎn)的太陽能集熱器會產(chǎn)生大量的熱量，超過供暖區(qū)的使用需求，供需之間的不平衡尤為突出。本文著重研究太陽能供熱系統(tǒng)的供熱與供需之間的矛盾，以及太陽能季節(jié)性儲熱系統(tǒng)的儲熱問題，并對儲熱系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析。

1?太陽能季節(jié)性儲熱系統(tǒng)的原理

每年的太陽輻射與住宅熱負(fù)荷需求之間存在差異。，深色部分是房屋的年度總熱負(fù)荷。年太陽總輻射量，集熱，儲熱和加熱的整個過程的完整周期。在此期間，采暖季節(jié)的太陽輻射遠(yuǎn)大于住宅的熱負(fù)荷，而采暖季節(jié)的太陽能所提供的熱量遠(yuǎn)小于住宅的熱負(fù)荷。如果可以將非采暖季節(jié)的太陽能用于采暖，則可以提高采暖系統(tǒng)的節(jié)能效果。太陽能季節(jié)性儲熱系統(tǒng)，主要由太陽能集熱器，儲熱裝置和輔助熱源及換熱器組成。夏季，太陽能集熱器收集的熱量被傳遞給冷水供用戶使用，部分太陽能由蓄熱裝置存儲。在冬天，蓄熱裝置中的熱水通過管道輸送到熱交換器，被加熱并輸送給用戶。如果存儲的熱量不足以使水溫達(dá)到所需溫度，則可以使用其他輔助熱源來補(bǔ)充熱量。

2?太陽能季節(jié)性儲熱供暖系統(tǒng)

使用TRNSYS軟件模擬和計算已建立的太陽能季節(jié)性儲熱實(shí)驗系統(tǒng)。顯示了北京全年的每小時太陽輻射。顯示了全年的每小時太陽能。集熱器的熱量收集。從中可以看出，集熱器的熱量收集在1月至3月和10月至12月期間顯著減少，這是由于季節(jié)性原因?qū)е绿栞椛錅p少所致;4月至9月的熱量收集量相對較大，與其他月份相比，7月和8月的熱量收集量呈下降趨勢。這是因為北京的七月和八月是雨季，通常是陰天。

3?蓄熱系統(tǒng)蓄熱水箱的研究分析

3.1?儲熱水箱外保溫層厚度與散熱量的關(guān)系

不同容積的儲熱水箱的散熱能力隨保溫層厚度的變化趨勢基本相似。保溫層的厚度越小，則隨著儲熱水箱容積的增加，散熱量也會增加。當(dāng)保溫層的厚度大于200mm時，散熱的變化將逐漸減慢。

3.2?儲熱水箱的容積與散熱的關(guān)系

研究儲熱水箱的容積對熱量損失的影響，并分析不同厚度下的散熱量和散熱率。隨儲熱水箱的容積變化。通過分析，確定儲熱水箱的合理范圍。從儲水箱的散熱公式可以看出，散熱與水箱的容積和保溫層的厚度有關(guān)。在一定量的儲熱水箱的前提下，隨著保溫層厚度的增加，儲熱水箱的散熱量逐漸減小。根據(jù)分析，可以得出，當(dāng)散熱時間為100d，150d，200d和250d時，在不同保溫層厚度下，儲熱水箱的散熱時間隨體積而變化。示出了當(dāng)散熱時間為250d時具有不同隔熱層厚度的熱水儲存箱的散熱時間。音量的變化。從可以看出：隨著水箱容積的增加，水箱容積對散熱的影響越來越大。在不同的保溫層厚度下，散熱量隨體積的變化趨勢基本相似。絕緣層的厚度變化相同時，相應(yīng)的體積越大，散熱量越大。

3.3?儲熱水箱的容積與散熱率的關(guān)系

隨儲熱水箱的散熱損失的變化公式同樣適用于散熱損耗與絕緣層厚度的關(guān)系。在熱水儲罐的絕熱層一定厚度的前提下，隨著體積的增加，熱水儲罐的散熱逐漸增加。顯示了不同的絕緣層厚度。下部儲水箱的散熱率隨容積的變化而變化，水箱內(nèi)的平均水溫為65℃。當(dāng)儲熱水罐的絕熱層厚度為200-300mm時，不同厚度下的散熱率隨體積變化的總體趨勢是相同的。當(dāng)體積小于500m3時，散熱率比較大，散熱率受體積的影響很大，隨著體積的增加，散熱率顯著下降。當(dāng)體積大于2000m3時，散熱率變化曲線趨于平坦，散熱率受體積的影響較小。通常，當(dāng)體積在500-2000m3范圍內(nèi)時，不僅可以保證較低的散熱率，而且可以控制成本。因此，建議項目中的儲熱水箱容積為500-2000m3。

4?結(jié)論

1）隨著儲熱水箱隔熱層厚度的增加，隔熱層的厚度對水箱散熱的影響越來越小。水箱;當(dāng)體積變化時，散熱的變化趨勢與隔熱層的厚度基本相似。絕熱層越厚，則越小，則隨著儲熱水箱的容積增加，散熱量相對增加，并且當(dāng)絕熱層的厚度在200mm至300mm之間時，散熱量的變化開始減慢。2）當(dāng)儲水罐隔熱層的厚度小于200mm時，如果水箱的散熱率明顯受厚度影響，則水箱的散熱率會隨著隔熱層厚度的增加而顯著降低。當(dāng)保溫層的厚度小于200mm時，儲熱水箱的散熱率較大;當(dāng)保溫層的厚度大于300mm時，變化趨于平緩，水箱的散熱率受厚度的影響較小。3）隨著儲熱水箱容積的增加，儲水箱的容積對散熱的影響越來越大;在不同的保溫層厚度下，散熱率隨水箱的容積而變化?；旧舷嗨啤．?dāng)絕緣層的厚度變化相同的量時，相應(yīng)的體積越大，散熱量就越大。4）由于儲水箱隔熱層的厚度和體積的綜合作用影響了水箱的散熱，因此隔熱層的厚度為200-300mm時，散熱率的總體趨勢是不同厚度下的體積變化是相同的。當(dāng)容積小于500m3時，散熱率受熱水箱容積的顯著影響，并且隨著水箱容積的增加，散熱率顯著下降。當(dāng)體積小于500m3時，散熱量當(dāng)體積大于2000m3時，散熱量受體積的影響較小。5）熱水箱的散熱率較低，成本可以接受的參數(shù)范圍是：保溫層的厚度為200-300mm，水箱的體積為500-2000m3。

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