住宅太阳热水器的技术经济性分析.pdf

第32卷第2期 太阳能学报 Vd．32。№．2 2011年2月 AclA ENERG【AESOIARISSINlCA n=b．．20ll 住宅太阳热水器的技术经济性分析 陈晓明，罗清海，解晓蕾，王衍金，刘泽华 (南华大学城市建设学院，衡阳421001) 摘要：以福州地区典型气象年逐时气象数据为基础，对平板型太阳热水器的热性能进行逐时模拟。利用综合能 源价格法，分析集热器面积对太阳热水器经济性的影响，并比较各类热水器的技术经济性。在当前能源价格体系 下，集热器面积为8．5矗时，系统的年平均太阳能保证率最大(为67．72％)；集热器面积为40时，综合能源价格现 值最小(为0．283￥，k珊，)，此时系统的年平均太阳能保证率为62．65％。 关键词：太阳热水器；技术经济性；集热器面积；综合能源价格现值；能源价格体系 中图分类号：懈19 文献标识码：A 时，用电加热。 O 引 昌 模拟计算时，假定：①水平面上每小时的太阳辐 当前我国居民家庭拥有的热水器中，燃气热水 射和环境温度采用典型气象年逐时参数[61；②模拟时 器占57．4％，电热水器占31．3％，太阳热水器占 间段为7：00一18：00。太阳热水器在早晨7：00进水， 11．3％…。随着人民生活水平的提高，热水器日益 月平均初始进水温度采用月平均干球温度，见表1；太 成为绝大多数家庭的必需品。太阳热水器是目前实 阳热水器提供的日最终热水温度为18：00时的水箱热 际应用最多、技术最成熟的太阳能利用系统。与常 水温度；③太阳集热器稳定工作；④参照我国相关标 规热水器相比，太阳热水器是否具有竞争力，主要取 准一]，平板型太阳集热器的瞬时效率截距F。(m)为 决于其技术经济性。本文针对三口之家的典型住宅 的热水供应，对太阳热水器的技术经济性进行分析， 率曲线为呀=0．72—6．o×(￡i一￡。)，G；集热器倾角 并与常规热水器的经济性进行对比。 等于当地纬度，即口=26．08。；集热器方位角为零(朝 1模拟方法 正南)；⑤辅助电加热器的热效率为95％；⑥水箱和 管道保温良好，热损失为零；水箱内的水混合良好， 1．1研究对象 不存在温度分层；⑦日热水需求为常量，且只在晚上 太阳热水器的太阳能保证率和经济性是随时间 取热水。日热水需求量为60℃的热水60L／(人·d)， 和空间动态变化的。以往对太阳热水器的技术经济 水箱容量与三口之家的日热水需求量相等，即圪= 性进行分析的研究，大多数采用年平均或者月平均 y曲=180L。与只在晚上取热水相比，对于分散取热 气象数据[2。]，由于需求与供给之间的不匹配，太阳 水，由于集热器进水温度相对较低，集热器效率更 能未必能够得以充分利用(比如，夏天收集的热量往 高，太阳热水器效率也更高。 往用不完，只能放掉)。本文以福州地区典型气象年 1．2数学模型 逐时气象数据为基础，对太阳热水器进行逐时工况 1．2．1倾斜面上的小时总辐照量 模拟，模拟年限10a，在此基础上进行技术经济性分 由于典型气象年逐时气象数据的太阳辐射为水 析。目前国内市场常见的住宅太阳热水器都是紧凑 平面上每小时的太阳辐照度，通过将辐照度在lh内 式系统，本文分析对象为自然循环平板型光电互补 积分求得水平面上每小时的辐照量。实际使用中， 太阳热水器，水箱内置辅助电加热器，太阳辐射不足 集热器一般倾斜安放，因此在模拟计算中，必须将 收稿日期：2009雌28 通讯作者：罗清海(1969一)，男，