基于供热温度的太阳能供暖系统关键设计参数优化模拟研究

王世栋

摘要：建立太阳能供暖系统能量平衡方程，揭示太阳能集热器、水箱和建筑热负荷之间的能量流动关系。利用TRNSYS软件对西安某典型建筑供暖季水箱平均温度和系统添加的辅助热量进行了模拟。讨论了改变系统组合和储存温差时的运行条件，发现水箱的蓄热时间与太阳辐射时间有很大的不同。太阳能采暖系统采用温度较低的地板采暖，集热器形式，可保证存储温度范围在15°C。最后给出了集热器单位面积所需储罐容积的推荐值，可为太阳能系统关键部件容量设计提供。

关键词：太阳能供暖;供热温度;TRNSYS;关键参数;优化设计

1. 引言

虽然太阳能供暖技术在实际应用中存在不稳定、保证率低的问题，但其技术已日趋成熟。蓄热罐的存在将有助于改善这种情况，但在设计中，蓄热罐的体积主要是根据相关规范手册中集热器面积的推荐值来确定的[1]。国内外学者对太阳能采暖系统进行了一定的研究，其中以全生命周期能量为基础，Yan等[2]对太阳能采暖系统的选型和设计进行了分析，提出根据集热器面积选择蓄热罐容积。刘艳峰等[3]分析了太阳能供热系统中水箱容积的选择，并根据项目实际情况给出了不同地区单位集热器面积所需水箱容积的推荐值。Kemal等[4]研究了集热器面积与储罐容积的关系，发现当集热器效率在0.35～0.45之间时，储罐容积与集热器面积的比值可以在50～70 L/m2之间。然而，这些研究忽略了热水供应的温差和提供高温水的能力的差异，这都是由不同的冷却系统的末端和不同种类的集热器造成的，不同的存储温度需要不同的储罐存储。……