太陽能熱水系統性能測試技術及結果分析

彭莉 郭良

（江西省建筑科學研究院 江西南昌 330046）

自2009 年住建部與財政部聯合啟動可再生能源建筑應用示范市和農村地區示范縣的工作以來，江西省先后確定了可再生能源建筑應用市級示范城市6 個，農村可再生能源建筑應用示范縣4 個、鎮1 個，省級推廣縣2 個。我省可再生能源主要利用形式為太陽能熱水系統。為了準確掌握和了解可再生能源建筑應用示范工程節能效果，確保示范工程的成功，進行示范工程測評工作，為我省大規模可再生能源建筑應用提供數據，是整個可再生能源技術應用結果評估和可行性推廣驗證的重要手段。

1 江西省太陽能熱水系統主要利用形式

太陽能熱水系統，是指將太陽能轉換成熱能，為建筑物進行供熱水的系統。主要由太陽能集熱系統、熱水供熱系統、輔助加熱系統、控制系統組成。太陽能熱水系統按照不同的方式有不同的分類。在我省可再生能源建筑示范項目中以集中集熱集中供熱、空氣源熱泵輔助加熱或電輔助加熱太陽能熱水系統為主，也有部分項目用家用太陽能熱水分戶供熱、電輔助加熱太陽能熱水系統，太陽能集熱器采用平板型太陽集熱器和真空管太陽集熱器兩種集熱形式。集熱器安裝方式以屋面安裝居多，偶見外墻壁掛形式。

2 江西省太陽能資源概況

江西省地處中國東南偏中部長江中下游南岸，位于北緯24°29'14" 至30°04'41"、東經113°34'36" 至118°28'58" 之間。氣候特點是：春寒夏熱，秋燥冬冷，四季分明，單春秋季短，夏冬季長。全省氣候溫暖，雨量充沛，光照充足，無霜期長，屬亞熱帶濕潤氣候。

根據南昌和贛州市1961~2008 年各月總輻射和日照百分率觀測數據推算出[1]：江西省年太陽總輻射量為3700MJ/m2~4600MJ/m2，從時間分布上看7、8 月輻射量達到最大值，1、2 月輻射量最小。從空間分布上來看，太陽總輻射分布兩個高值區分別為贛北北部和贛東南，低值區在贛西山區。夏秋季為江西太陽能資源最豐富的兩個季節。

3 太陽能熱水系統性能測試技術疑點分析

由于太陽能熱水系統、不同地區的氣候條件、系統增量成本等的不同，所以在檢測技術上，和結果分析時均有差異，為了得到的數據盡可能的真實有效的反應系統的運行狀態，我們在不同地區對不同項目進行了太陽能系統現場性能檢測，對太陽能熱水系統性能檢測技術疑點研究淺析如下：

檢測時，應避開最冷月和最熱月，測試時的室外環境平均溫度應為當地年平均環境溫度±10℃，在這個區間內的氣象條件可以基本反映全年的平均水平。盡可能的選擇不同的天氣以求獲得不同頻段的太陽輻照量，由于地域的特點、天氣的不確定性，要求人員要有一定的經驗和長時間的監測，實際測試時存在很大的困難，所以，特殊情況無法達到時可采取太陽輻照量截取法，以部分時間的測試數據進行代替。

太陽能熱水系統檢測時要求各參數盡可能的接近設計工況，如果系統負荷率過低，早上水箱仍貯滿幾天前的熱水時，必定會影響當日系統的集熱，無法反映出系統的真實性能，檢測人員應該提前和建設方管理人員協調在測試之前放掉水箱熱水，并重新注入冷水至臨近設計冷水溫度后再測試，測試時注意系統負荷率不應小于50%。

太陽能熱利用系統測試內容為：集熱系統得熱量、集熱系統效率、系統常規熱源耗能量、貯熱水箱熱損因數、太陽能保證率。這些測試項目均由流量，進、出口水溫、功率等參數計算而來（用熱量表測量直接得出數據的除外），所以在測試時，應保證各儀器設備時間上同步。

圖1 太陽能熱水系統現場性能測試

4 太陽能熱水系統測試結果分析

經過對不同地區的不同項目進行了大量的太陽能熱水系統的現場性能測試，得到的測試結果以景德鎮某1 個項目為例，分析如下：

圖2 景德鎮市日干球溫度統計[2]

圖3 景德鎮市太陽日及輻射年變化圖[2]

表1 景德鎮市太陽輻照量各區間天數統計

表2 景德鎮市某太陽能熱水系統工程實測數據

表3 景德鎮市某太陽能熱水系統工程評估結果

該項目測試期間，始終沒有一天的太陽能輻照量值是≥18MJ/（m2·d）的，所以第四個區間的集熱系統得熱量是按設計參數計算出來的系統設計總能量，另外測試時關閉了輔助加熱設備，結果中的系統常規熱源耗能量是由系統設計總能量減去實際測出的集熱系統得熱量計算而來的。從以上測試結果和評估結果可以分析得出，該太陽能熱水系統工程節能量明顯，回收期合理，具有推廣意義。

5 結語

江西省屬于太陽能資源較富區，太陽能作為可再生能源里較經濟、較清潔的能源，在我省利用開發潛力巨大。目前市場上，太陽能熱水系統形式多樣、安裝質量無保障，造成了該資源的巨大浪費，太陽能測試能夠直觀的反映系統性能狀態，起到規范、指導該技術科學發展作用，對太陽能熱水系統未來的發展將產生積極作用。

[1]占明錦, 等. 江西省太陽能資源評估研究. 能源研究與管理.2010（3）.

[2]中國氣象局氣象信息中心氣象資料室、清華大學建筑技術科學系.中國建筑熱環境分析專用氣象數據集.北京:中國建筑工業出版社,2005.