广州太阳能热水器_太阳能出热水慢又小

使用太阳能形成冷水是太阳能领域中最成熟的技术。随着人们生活质量的不断提高和环保意识的不断提高，太阳能热水器市场也在不断扩大。根据有关部门的统计，1998年广州太阳能热水器，全省累计拥有太阳能热水器1500万平方米。当年产品销售总额为400万平方米，总产值约35亿元，居世界第一。近年来，广东省太阳能热水器的推广应用也迅速发展，年销售量已超过15万平方米。公众对太阳能热水器的理解和知识正在进一步加深，许多人已经加入或正在选择加入依靠太阳能的用户行列。为了选择理想的产品，谨慎的用户自然必须比较各自的太阳能热水器的节能效果，产水量和水温。他们发现一些制造商声称其产品的有效日热量增加为4500 kcal / m2（1. 881？104KJ / m 2），每天可生产45℃〜80℃热水100〜120kg / m2 ;有些水的产量为100〜150kg / m2；有些仅为2000 kcal / m2（8. 361？103KJ / m 2），水的产量为70kg / m2，是“最佳”和“最差”产品。产水量与有效热量获取之间的差异是原来的两倍以上！

广东太阳能热水器的每日有效热能是多少？每单位面积的冷水生产价值是多少？这些问题的答案取决于当地的太阳辐射，温度，风速，水温和其他气象条件，以及太阳能收集器，水箱和管道的结构，材料和绝缘。

（一)太阳能热水器的能量平衡方程

太阳能热水器实际吸收的一部分太阳辐射能量用于加热水，另一部分用于加热集热器，水箱，管道等部分，并弥补系统的各个部分。根据能量平衡理论，太阳能热水器的能量平衡方程可以表示为：

QA = QU + QL + QS

公式中的

QA-太阳能热水器每天每平方米的辐射面吸收的太阳辐射，kJ或kcal

QU-太阳能热水器中的工作流体每天每平方米获得的热量，也称为有效增益

热，千焦或千卡

QL-每天每平方米的太阳能热水器通过辐射，对流和传导损失到周围的环中

环境热量，也称为热量损失，kJ或kcal

QS-太阳能热水器（kJ或kcal）存储的能量

QA =（??）HT之上

QU = MCp（te-ti）或M = QU / Cp（te-ti）

QL = UL（Te-Ta）？t

其中HT是集热器倾斜表面上每单位面积kJ / m2或kcal / m2的日总太阳辐射量

（??）-透射率吸收率乘积％

te，ti，ta —热水器停止温度，初始温度和环境温度

M-太阳能热水器的单位面积出水量kg / m2

Cp-恒压下水的比热kJ / kg℃或kcal / kg℃

UL-太阳能热水器的总热损失系数W / m2℃或kcal / m2℃h

？t-收集器吸收辐射s的累积时间s

Cc-太阳能热水器各部分的单位面积潜热kJ / m2℃

Tf-热水器的平均温度℃

？ T—太阳能热水器各部分的温升℃

t-时间s

（二)估计斜面上太阳辐射的月平均值

在安装太阳能热水器时，为了获得最大的辐射，集热器的采光面必须在中午时尽可能垂直于日光。通常认为，当全年使用太阳能热水器时，集热器的角度等于当地的经度。冬季使用热水器时（从春分到夏热），集热器的倾斜角度为当地经度减100。使用时，集热器的倾斜角为当地经度加100。广州的地理经度为北纬230度，太阳能热水器在春季的下半年主要使用。在计算中，收集器的南倾角可以选择为330。

（1)估计斜面上太阳辐射日总数的月平均值

可以通过以下公式估算斜面上太阳辐射总天数的月平均值：

HT = RH

公式中，H是水平面太阳辐射总天数的月平均值

R是倾斜平面和水平面之间的总辐射天数之比

HT是斜面上太阳辐射总天数的月平均值

考虑到倾斜面上的总辐射由三部分组成：直接辐射，散射辐射和地面反射辐射，并假设天空的散射辐射和地面反射辐射是各向同性的，则

哪里是太阳直射总天数的月平均值

是太阳散射辐射总天数的月平均值

S是倾斜平面和水平面之间的倾斜角度

ρ是地面的反射率。当没有积雪的地面时，平均值为ρ= 0. 2

它是从倾斜平面到水平平面的直接辐射天总数的比例

对于正南（方位角r = 0 0）倾斜平面，

ωS——水平面日落时的角度

s——斜面上的日落角

δ太阳磁偏角

φ——地理纬度

（2)选择每个月的代表天

计算每个月中太阳辐射天总数的月平均值。根据中央气象局有关专家的建议，在下表中选择每个月的代表天数，以简化估算。

表1每月代表天的选择表

月份日期太阳偏斜序言日

1 17 -2 0. 84 17

2 14 -1 3. 32 45

3 15-2. 40 74

4 15 9. 46 105

5 15 1 8. 78 135

6 10 2 3. 04 161

7 18 2 1. 11 199

8 18 1 2. 28 230

9 18 1. 97 261

10 19-9. 84 292

11 18 -1 9. 02 322

12 13 2 3. 12 347

（[三)广东省的太阳辐射资源与气象条件

广东省地处低纬地区。按总辐射量估算，全省大面积为4. 18×106〜5. 434×106kJ /㎡·年（100〜130万千卡/㎡·年）。省太阳辐射三、四种类型的区域（资源通常是区域）。太阳辐射的区域分布的特点是广州太阳能热水器，岛屿数量少于台湾，岛屿和沿海地区少于山区，而东部则少于东部地区。粤东汕尾市的年总辐射量为5. 518×106kJ /㎡·年，是台湾年总辐射量最大的地方。连山县北部的总辐射量为４. 14×106kJ /㎡·年，是全国最少的地方。平均日照率为44％。在大多数地区，每年的日照时间在1750到2000小时之间，但在大多数地区，日平均温度都在10°C以上。

根据广东省气象局提供的历史统计资料，广州市的气象条件见表2。其他地区的气象条件与北京大致相似。

表2广州地区每月和每年的太阳辐射和气象数据

每月日照时数的百分比％平均风速m / s极端最高温度℃极端最低温度℃平均温度℃相对湿度％总辐射kJ /㎡直接辐射kJ /㎡散射辐射kJ /㎡自来水温度

℃

每月平均

每日平均每月平均

每日平均值每月平均值每日平均值

１ 13 8. 6 5 2. 8 2. 3 2 7. 9 0. 1 1 3. 3 69 309290 9967 158980 5128 15000 4839 15.1

2 8 7. 7 2 9. 6 2. 2 2 8. 6 0. 0 1 4. 4 78 248240 8866 95180 30 5466

3 7 9. 9 2 2. 2 2. 1 3 1. 0 3. 3 1 7. 9 8329299470 3208 192950 6224

4 8 9. 4 2 4. 3 2. 0 3 3. 0 7. 7 2 1. 9 84 302740 10091 81690 2723 221030 7367

５ 14 4. 3 3 6. 3 2. 0 3 6. 0 1 4. 7 2 5. 9 85 403430 13014 145320 4688 258110 8326

6 15 6. 2 3 8. 7 1. 8 3 6. 6 1 8. 9 2 7. 2 86338139800 4803 260320 11533

7 23 1. 0 5 6. 1 1. 9 3 7. 5 2 1. 6 2 8. 4 84 481960 15547 223550 7211 258420 8336

8 21 0. 1 5 3. 7 1. 8 3 8. 7 2 1. 1 2 8. 1 83 470420 15175 150650 7186 247650 8013

9 19 6. 7 5 3. 6 2. 0 3 7. 6 1 5. 5 2 6. 9 80 436760 14558 145580 7005 226610 7554

10 21 0. 5 5 9. 2 2. 0 3 3. 6 1 1. 3 2 3. 4 72 436060 14066 140670 7735 196280 6331

11 19 2. 5 5 7. 5 2. 3 3 2. 4 5. 3 1 9. 4 69 373150 12438 124380 7084 160630 5354

12 17 0. 1 4 9. 8 2. 3 2 9. 6 1. 8 1 5. 2 68 323680 10429 104290 5597 150160 4844

年平均190 6. 0 4 4. 3 2. 1 3 8. 7 0. 0 2 1. 9 78年累计4477900 12268年度累计

2002700 54870年累积

2475200 6781

根据上述估算公式，根据广州地区Φ= 23 0、 S = 330，并根据表1和表2提供的有关数据，得出每月每个月的太阳辐射日总数可以估算出广州地区的坡度。由于广州的太阳能热水器主要在冬季半年内使用，因此下表仅列出了广州9、 1 0、 1 1、 1 2、 1、的估算结果：< / k107] 1 0、 1 1、 1 2、 1、 p>

表3

每月总水平辐射kJ /㎡

水平直接辐射kJ /㎡

水平散射辐射kJ /㎡

在倾斜表面上的总辐射量为330 kJ /㎡

9 1455 8. 5 700 4. 8 755 3. 7 1. 0360 0. 9916 1443 6. 0

10 1406 6. 5 773 4. 7 633 1. 5 1. 2580 1. 0207 1435 7. 5

11 1243 8. 4 708 3. 8 534 4. 2 1. 4738 1. 2512 1556 2. 6

12 1042 9. 1 559 7. 4 484 3. 8 1. 5860 1. 2943 1349 8. 9

1 996 5. 7 512 8. 4 483 8. 8 1. 5237 1. 2464 1242 3. 0

2 886 5. 8 339 9. 6 546 6. 6 1. 3118 1. 0860 962 7. 8

（四)太阳能热水器的透射率，吸收率和热损失系数的计算

太阳能热水器由太阳能集热器，热水储罐，循环管，支架等组成。太阳能热水器的透光率和吸收率是太阳能集热器的表面覆盖率和吸收率。太阳能热水器的热损失系数包括集热器的热损失，储热水箱的热损失和管道系统的热损失。显然，太阳能热水器的热损失小于太阳能集热器的热损失。如果热水储罐和循环管的热损失为零，并且假定热水器处于稳定状态，即热水器的组件不发热或不吸收热量，则热量损失太阳能热水器的热量等于太阳能集热器的热量损失。

关于透过率和吸收率的乘积，国家标准GB / T6424-1997“平板太阳能集热器技术条件”规定集热器的FR（Δε）e不高于0. 68。 ，这是透明的。盖板的日光透射率不得高于0. 78。对于工程应用，可以将太阳透射率的值近似地表示为（Δε）e。通常，家用3〜5mm玻璃的日光透过率为0.] 8〜0. 85，相关文献报道了集电板的吸收率，如果0. 9〜0. 95， ？= 0. 83，？= 0. 93，则收集热量该设备的光效率大约等于0. 77。

关于集热器的热损失系数，国家标准GB / T6424-1997规定，热损失系数FRUL不得低于6. 0W /㎡℃（即5. 167kcal /㎡℃h ），假设广东省冬季为半年。太阳能热水器的有效工作时间为6小时。对于温度上升30℃的集热器，每平方米6小时的热损失为3888kJ /㎡（或930kcal /㎡）。如果当天的总太阳辐射为16720kJ /㎡（4000kcal /㎡），则集热器的热损失约占总辐射能的2 3. 3％。

（五)广州地区太阳能热水器的产水量预测

根据本田太阳能热水器的近似估算公式

根据θ= 33 0、τ= 0. 8 5、α= 0. 9 5、 UL = 4W /㎡，（Te-Ti）= 30℃，Δt= 6小时，Ta = Ti，并且假设水箱管已绝缘，则可以估算出下表：

表4表现优异的太阳能热水器的月平均产水量（广州地区）

每月水平总辐射量

kJ /㎡

在倾斜表面上的总辐射量为330 kJ /㎡

平均温度

℃冷水温度

℃冷水产值

kg有效热量增加

kJ /㎡效率

％

9 1455 8. 5 1443 6. 0 2 6. 9 5 6. 9 7 2. 26 906 1. 4 6 2. 8

10 1406 6. 5 1435 7. 5 2 3. 4 5 3. 4 7 1. 75 899 7. 5 6 2. 7

11 1243 8. 4 1556 2. 6 1 9. 4 4 9. 4 7 9. 51 997 0. 6 6 3. 7

12 1042 9. 1 1349 8. 9 1 5. 2 4 5. 2 6 6. 22 830 4. 0 6 1. 5

1 996 5. 7 1242 3. 0 1 3. 3 4 3. 3 5 9. 30 743 6. 2 5 9. 8

2 886 5. 8 962 7. 8 1 4. 4 4 4. 4 4 1. 30 517 9. 0 5 3. 8

平均1172 0. 7 1331 7. 6 1 8. 8 4 8. 8 6 5. 1 815 8. 1 6 0. 7

表5广州地区日效率不同的太阳能热水器的产水量

每月总太阳辐射天数的月平均值kJ /㎡项目太阳能热水器的日效率（％）

45 50 55 60

9 1443 6. 0有效热增益kJ /㎡649 6. 1 721 8. 0 793 9. 9 866 1. 8

产水量kg 5 1. 8 5 7. 6 6 3. 3 6 9. 1

10 1435 7. 5有效热增益kJ /㎡646 1. 0 717 8. 7 789 6. 4 861 4. 6

产水量kg 5 0. 5 5 7. 3 63 6 8. 7

11 1556 2. 6有效热增益kJ /㎡700 3. 2 778 1. 4 855 9. 4 933 7. 7

产水量kg 5 5. 8 6 2. 1 6 8. 3 7 4. 5

12 1349 8. 9有效热增益kJ /㎡607 4. 4 674 9. 4 742 4. 5 809 9. 2

产水量kg 4 8. 4 5 2. 8 5 9. 2 6 4. 6

1 1242 3. 0有效热增益kJ /㎡559 0. 3 621 1. 5 683 2. 6 745 3. 8

产水量kg 4 4. 6 4 9. 5 5 4. 5 5 9. 4

2 962 7. 8有效热增益kJ /㎡43326 481 4. 1 529 5. 2 577 6. 8

产水量kg 3 4. 6 3 8. 4 4 2. 2 4 6. 1

表6广州地区晴天（温度升高30℃）日照效率不同的太阳能热水器的产水量

每日效率％45 50 55 60

有效地发热量

kJ /㎡7524 8360 9196 10032

大卡/平方米1800 2

产水量kg 6 0. 0 6 6. 7 7 3. 3 8 0. 0

注意：太阳辐射为16720 kJ /㎡（4000 kcal /㎡）

（[六）初步推断

根据笔者在太阳能热水器研发方面的多年经验，我提出以下几点看法：

1.北京（广东）太阳辐射资源不丰富，属于我国四个太阳辐射资源带

通常具有资源。广州今年下半年太阳能热水器的产水量可能不会很高。

2.太阳能热水器的性能出色（热效率为60％），广州冬季半年内每平方米集热面积的有效热能约为815 8. 1kJ /㎡d（ 195 1. 7 kcal /㎡）d）温度升高30℃的冷水输出量约为65kg。

3.性能卓越（热效率60％）的太阳能热水器在广州在半年的冬天阴天时会产生30℃的温度升高（太阳辐射为16720 kJ /㎡d（ 4000 kcal /㎡d））冷水约80kg（有效热量增加为10032 kJ /㎡d（2400 kcal /㎡d））。

4.在广州地区极端低温的条件下，即使没有辅助加热，即使在多云的情况下，

在一天之内很难将太阳能热水器的出水量提高到40°C，而这种热水器的出水量为每平方米70kg。