太阳能供热系统中蓄热水箱性能分析与优化

贺炜

摘 要： 随着对于可再生能源利用的推进，对于太阳能资源的利用逐步成为热门话题。本文基于此太阳能供热系统中蓄热水箱性能分析与优化，以水为储热介质，设置了季节性储热地下水箱，对季节性储热箱进行了分析。

关键词： 太阳能;蓄热水箱;优化

【中图分类号】TU822 【文献标识码】A 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.41.263

作为可再生能源，太阳能的使用可以大大减少环境污染和建筑能耗。近年来，大量公司进入了太阳能采暖领域，许多学者进行了相关研究。对供暖用的太阳能季节性储能系统进行了研究。笔者和其他人研究并分析了季节性储热供热系统中集热器的面积和热水储罐的容量。模拟和分析了影响水箱分层的因素。在太阳能采暖技术的应用中，存在冬夏供热不平衡的技术问题。可以满足冬季的供热需求。夏季生产的太阳能集热器会产生大量的热量，超过供暖区的使用需求，供需之间的不平衡尤为突出。本文着重研究太阳能供热系统的供热与供需之间的矛盾，以及太阳能季节性储热系统的储热问题，并对储热系统进行了研究和分析。

1 太阳能季节性储热系统的原理

每年的太阳辐射与住宅热负荷需求之间存在差异。，深色部分是房屋的年度总热负荷。年太阳总辐射量，集热，储热和加热的整个过程的完整周期。在此期间，采暖季节的太阳辐射远大于住宅的热负荷，而采暖季节的太阳能所提供的热量远小于住宅的热负荷。如果可以将非采暖季节的太阳能用于采暖，则可以提高采暖系统的节能效果。太阳能季节性储热系统，主要由太阳能集热器，储热装置和辅助热源及换热器组成。夏季，太阳能集热器收集的热量被传递给冷水供用户使用，部分太阳能由蓄热装置存储。在冬天，蓄热装置中的热水通过管道输送到热交换器，被加热并输送给用户。如果存储的热量不足以使水温达到所需温度，则可以使用其他辅助热源来补充热量。

2 太阳能季节性储热供暖系统

使用TRNSYS软件模拟和计算已建立的太阳能季节性储热实验系统。显示了北京全年的每小时太阳辐射。显示了全年的每小时太阳能。集热器的热量收集。从中可以看出，集热器的热量收集在1月至3月和10月至12月期间显着减少，这是由于季节性原因导致太阳辐射减少所致;4月至9月的热量收集量相对较大，与其他月份相比，7月和8月的热量收集量呈下降趋势。这是因为北京的七月和八月是雨季，通常是阴天。

3 蓄热系统蓄热水箱的研究分析

3.1 储热水箱外保温层厚度与散热量的关系

不同容积的储热水箱的散热能力随保温层厚度的变化趋势基本相似。保温层的厚度越小，则随着储热水箱容积的增加，散热量也会增加。当保温层的厚度大于200mm时，散热的变化将逐渐减慢。

3.2 储热水箱的容积与散热的关系

研究储热水箱的容积对热量损失的影响，并分析不同厚度下的散热量和散热率。随储热水箱的容积变化。通过分析，确定储热水箱的合理范围。从储水箱的散热公式可以看出，散热与水箱的容积和保温层的厚度有关。在一定量的储热水箱的前提下，随着保温层厚度的增加，储热水箱的散热量逐渐减小。根据分析，可以得出，当散热时间为100d，150d，200d和250d时，在不同保温层厚度下，储热水箱的散热时间随体积而变化。示出了当散热时间为250d时具有不同隔热层厚度的热水储存箱的散热时间。音量的变化。从可以看出：随着水箱容积的增加，水箱容积对散热的影响越来越大。在不同的保温层厚度下，散热量随体积的变化趋势基本相似。绝缘层的厚度变化相同时，相应的体积越大，散热量越大。

3.3 储热水箱的容积与散热率的关系

随储热水箱的散热损失的变化公式同样适用于散热损耗与绝缘层厚度的关系。在热水储罐的绝热层一定厚度的前提下，随着体积的增加，热水储罐的散热逐渐增加。显示了不同的绝缘层厚度。下部储水箱的散热率随容积的变化而变化，水箱内的平均水温为65℃。当储热水罐的绝热层厚度为200-300mm时，不同厚度下的散热率随体积变化的总体趋势是相同的。当体积小于500m3时，散热率比较大，散热率受体积的影响很大，随着体积的增加，散热率显着下降。当体积大于2000m3时，散热率变化曲线趋于平坦，散热率受体积的影响较小。通常，当体积在500-2000m3范围内时，不仅可以保证较低的散热率，而且可以控制成本。因此，建议项目中的储热水箱容积为500-2000m3。

4 结论

1）随着储热水箱隔热层厚度的增加，隔热层的厚度对水箱散热的影响越来越小。水箱;当体积变化时，散热的变化趋势与隔热层的厚度基本相似。绝热层越厚，则越小，则随着储热水箱的容积增加，散热量相对增加，并且当绝热层的厚度在200mm至300mm之间时，散热量的变化开始减慢。2）当储水罐隔热层的厚度小于200mm时，如果水箱的散热率明显受厚度影响，则水箱的散热率会随着隔热层厚度的增加而显着降低。当保温层的厚度小于200mm时，储热水箱的散热率较大;当保温层的厚度大于300mm时，变化趋于平缓，水箱的散热率受厚度的影响较小。3）随着储热水箱容积的增加，储水箱的容积对散热的影响越来越大;在不同的保温层厚度下，散热率随水箱的容积而变化。基本上相似。当绝缘层的厚度变化相同的量时，相应的体积越大，散热量就越大。4）由于储水箱隔热层的厚度和体积的综合作用影响了水箱的散热，因此隔热层的厚度为200-300mm时，散热率的总体趋势是不同厚度下的体积变化是相同的。当容积小于500m3时，散热率受热水箱容积的显着影响，并且随着水箱容积的增加，散热率显着下降。当体积小于500m3时，散热量当体积大于2000m3时，散热量受体积的影响较小。5）热水箱的散热率较低，成本可以接受的参数范围是：保温层的厚度为200-300mm，水箱的體积为500-2000m3。

参考文献

[1] 王敏，刘艳峰，王登甲，等.西北乡村太阳能供暖辅助热源适宜性分析[J].暖通空调，2018，48（4）：22-27，41.

[2] 张睿，肖益民，赵翠娥，等.太阳能供暖在大理地区应用的可行性调研[J].制冷与空调（四川），2017，31（3）：304-306，312.

[3] 赵军，曲航，崔俊奎，等.跨季节蓄热太阳能集中供热系统的仿真分析[J].太阳能学报，2018，29（2）：214-219.