基本介紹
- 中文名：太陽能保證率
- 外文名：solar fraction
- 測量：常用短期測量方法
- 單位：無量綱參數
- 作用：太陽能熱水系統的設計參數
- 意義：表征系統太陽能熱利用程度
性質,影響因素,計算,意義,
性質
太陽能保證率實際上是系統來自太陽的有效得熱Qu與系統所需熱負荷L之比。即
A—集熱器面積；
IT—照射在集熱器表面的總輻射量，焦 耳 /米小時 ( 大 卡 /米 2 , 小 時 )；
τ—集熱器罩系統透射係數；
α—集熱器吸收板表面的吸收係數；
UL—集熱器熱損失係數，瓦 /米 2 · ℃ ( 大卡/米 2 · ℃ · 小 時 )；
Ti—集熱器流體進溫度；
Tα—室外空氣溫度 ；
Δt—所討論的時間周期。
上式中括弧外上角 的 “ + ” 號，表示僅考慮正值，也就是說只有當集熱板吸收的太陽能大於它向周圍環境散失的熱 量時，才開泵使系統運行。
影響因素
系統熱負荷一定時，影響太陽能保證率f的一些因素：
（1）輻射量的分布
設兩個地區一天的太陽總輻射量相等，但各個小時的輻射量不同。當其他運行條件相同時，則一地區的有效得熱為面積bgd加上面積bdef；而另一地區的有效得熱為面積abdcfe。顯然前者大於後者，也就是說，輻射量的分布影響有效得熱，進而影響系統的太陽能保證率f。
圖2
( 2 ) 集熱器運行溫度
集熱器運行溫度越高，熱損失越大。圖3中，a c 線上 移 為a'c' 線 , 而有效得熱減 少; 集熱器起始運行溫度 為 丁min 時，有效得熱為實斜線加虛斜線的面積；集熱器起始運行溫度為T’min時，有效得熱則只為虛斜線的面積。所以，其他條件相同時，集 熱器運行溫度越 高，太陽能保證率就越小。
圖3
( 3 ) 負荷分布
集熱器運行期與所需負荷高峰期是否一致， 影響蓄熱量的大小和集熱器進口流體溫 度的變化，即影響有效得熱和太陽能保證率 f 值。
( 4 ) 集熱器面積和蓄熱箱體積
若有兩個系統,所需熱負荷和集熱器起始運行溫度Tmin均相同。如果集熱器面積和蓄熱箱體積不同。在運行過程中，集熱器流體進口溫升程度不同，其有效得熱和太陽能保證率就不同。集熱器面積越大，蓄熱箱體積越小，單 位集熱面積的有效得熱和太陽能保證率越低。如圖4所示，因集熱器面積和蓄熱箱體積不同，兩個系統在運行過程中集熱器溫升程度不同；則一個系統的有效得熱為斜實線加斜虛線的面積，而另一個系統的有效得熱只為斜實線部分，因而太陽能保證率f值也就不同。
圖4
( 5 ) 系統其他部件的熱損失
若系統中管道、蓄熱箱等部件的熱損失越大，有效得熱的利用率越低，因而太陽能保證率 f 值越低 。
（ 6 ） 系統型式
若在集熱器和蓄熱箱之間加一個熱交換器，當蓄熱箱供應的流體溫度相同時，這種系統比沒有熱交換器的系統的集熱器運行溫度高，故有效得熱和圖4太陽能保證率降低。此外，太陽能保證率也與系統的輔助熱源投入方 式有關。
計算
太陽能熱利用系統的保證率的短期和長期測量辦法，但長期測量辦法測試周期至少要一年，因此，在示範工程的評價中，通常採用短期測量辦法。但短期測量受氣候條件、熱負荷需求和系統在不同工況下效率不同等多個因素影響，很難準確測量。
短期測試單日或長期測試期間的太陽保證率應按下式計算：
f=Qj/Qz
式中：f一太陽能保證率f；
Qj——太陽能集熱系統得熱量(MJ)；
Qz——系統總能耗(MI)。
採用長期測試時，設計使用期內的太陽能保證率應取長期測試期間的太陽能保證率。
測試條件：環境溫度8℃≤ta≤39℃；測試期間，試驗結果具有的太陽輻照量J應至少有4天分別分布在下列區間：
1)J<8MJ/m·d；
2)8 MJ/m·d≤J<13 MJ/m·d；
3)13 MJ/m·d≤J<18 MJ/m·d；
4)18 MJ/m·d≤J．
對於短期測試，太陽能熱利用系統的全年的太陽能保證率f按下式計算：
f=(x1f1+x2f2+x3f3+x4f4)/(x1+x2+x3+x4)
式中：f——全年太陽能保證率f，無量綱；
f1一當地日太陽輻照量小於8 MJ/m的太陽能保證率；
f2——當地日太陽輻照量小於13 MJ/m且大於等於8MJ/m的太陽能保證率；
f3一當地日太陽輻照量小於18 MJ/m且大於等於13 MJ/m的太陽能保證率；
f4——當地日太陽輻照量大於等於18 MJ/m時的太陽能保證率；
x1——全年中當地日太陽輻照量小於8 MJ/m的天數；
x2——全年中當地日太陽輻照量小於13MJ/m且大於等於8MJ/m的天數；
x3——全年中當地日太陽輻照量小於18MJ/m且大於等於13 MJ/m的天數；
x4——全年中當地日太陽輻照量大於等於18 MJ/m時的天數。
以昆明為例：Xl=63；X2=67；X3=105；x4=130
意義
在太陽能熱利用中，太陽能保證率體現了系統太陽能熱利用程度,，它是一個太陽能熱水系統的設計參數(確定系統集熱面積的基本參數)，同時也是確定太陽能系統長期性能的指標，因此，無疑是一個非常重要的指標。
