太阳能热水系统性能测试技术及结果分析

彭莉 郭良

（江西省建筑科学研究院 江西南昌 330046）

自2009 年住建部与财政部联合启动可再生能源建筑应用示范市和农村地区示范县的工作以来，江西省先后确定了可再生能源建筑应用市级示范城市6 个，农村可再生能源建筑应用示范县4 个、镇1 个，省级推广县2 个。我省可再生能源主要利用形式为太阳能热水系统。为了准确掌握和了解可再生能源建筑应用示范工程节能效果，确保示范工程的成功，进行示范工程测评工作，为我省大规模可再生能源建筑应用提供数据，是整个可再生能源技术应用结果评估和可行性推广验证的重要手段。

1 江西省太阳能热水系统主要利用形式

太阳能热水系统，是指将太阳能转换成热能，为建筑物进行供热水的系统。主要由太阳能集热系统、热水供热系统、辅助加热系统、控制系统组成。太阳能热水系统按照不同的方式有不同的分类。在我省可再生能源建筑示范项目中以集中集热集中供热、空气源热泵辅助加热或电辅助加热太阳能热水系统为主，也有部分项目用家用太阳能热水分户供热、电辅助加热太阳能热水系统，太阳能集热器采用平板型太阳集热器和真空管太阳集热器两种集热形式。集热器安装方式以屋面安装居多，偶见外墙壁挂形式。

2 江西省太阳能资源概况

江西省地处中国东南偏中部长江中下游南岸，位于北纬24°29'14" 至30°04'41"、东经113°34'36" 至118°28'58" 之间。气候特点是：春寒夏热，秋燥冬冷，四季分明，单春秋季短，夏冬季长。全省气候温暖，雨量充沛，光照充足，无霜期长，属亚热带湿润气候。

根据南昌和赣州市1961~2008 年各月总辐射和日照百分率观测数据推算出[1]：江西省年太阳总辐射量为3700MJ/m2~4600MJ/m2，从时间分布上看7、8 月辐射量达到最大值，1、2 月辐射量最小。从空间分布上来看，太阳总辐射分布两个高值区分别为赣北北部和赣东南，低值区在赣西山区。夏秋季为江西太阳能资源最丰富的两个季节。

3 太阳能热水系统性能测试技术疑点分析

由于太阳能热水系统、不同地区的气候条件、系统增量成本等的不同，所以在检测技术上，和结果分析时均有差异，为了得到的数据尽可能的真实有效的反应系统的运行状态，我们在不同地区对不同项目进行了太阳能系统现场性能检测，对太阳能热水系统性能检测技术疑点研究浅析如下：

检测时，应避开最冷月和最热月，测试时的室外环境平均温度应为当地年平均环境温度±10℃，在这个区间内的气象条件可以基本反映全年的平均水平。尽可能的选择不同的天气以求获得不同频段的太阳辐照量，由于地域的特点、天气的不确定性，要求人员要有一定的经验和长时间的监测，实际测试时存在很大的困难，所以，特殊情况无法达到时可采取太阳辐照量截取法，以部分时间的测试数据进行代替。

太阳能热水系统检测时要求各参数尽可能的接近设计工况，如果系统负荷率过低，早上水箱仍贮满几天前的热水时，必定会影响当日系统的集热，无法反映出系统的真实性能，检测人员应该提前和建设方管理人员协调在测试之前放掉水箱热水，并重新注入冷水至临近设计冷水温度后再测试，测试时注意系统负荷率不应小于50%。

太阳能热利用系统测试内容为：集热系统得热量、集热系统效率、系统常规热源耗能量、贮热水箱热损因数、太阳能保证率。这些测试项目均由流量，进、出口水温、功率等参数计算而来（用热量表测量直接得出数据的除外），所以在测试时，应保证各仪器设备时间上同步。

图1 太阳能热水系统现场性能测试

4 太阳能热水系统测试结果分析

经过对不同地区的不同项目进行了大量的太阳能热水系统的现场性能测试，得到的测试结果以景德镇某1 个项目为例，分析如下：

图2 景德镇市日干球温度统计[2]

图3 景德镇市太阳日及辐射年变化图[2]

表1 景德镇市太阳辐照量各区间天数统计

表2 景德镇市某太阳能热水系统工程实测数据

表3 景德镇市某太阳能热水系统工程评估结果

该项目测试期间，始终没有一天的太阳能辐照量值是≥18MJ/（m2·d）的，所以第四个区间的集热系统得热量是按设计参数计算出来的系统设计总能量，另外测试时关闭了辅助加热设备，结果中的系统常规热源耗能量是由系统设计总能量减去实际测出的集热系统得热量计算而来的。从以上测试结果和评估结果可以分析得出，该太阳能热水系统工程节能量明显，回收期合理，具有推广意义。

5 结语

江西省属于太阳能资源较富区，太阳能作为可再生能源里较经济、较清洁的能源，在我省利用开发潜力巨大。目前市场上，太阳能热水系统形式多样、安装质量无保障，造成了该资源的巨大浪费，太阳能测试能够直观的反映系统性能状态，起到规范、指导该技术科学发展作用，对太阳能热水系统未来的发展将产生积极作用。

[1]占明锦, 等. 江西省太阳能资源评估研究. 能源研究与管理.2010（3）.

[2]中国气象局气象信息中心气象资料室、清华大学建筑技术科学系.中国建筑热环境分析专用气象数据集.北京:中国建筑工业出版社,2005.