太陽能保證率指太陽能集熱系統來自太陽輻射的有效得熱與供暖系統所需熱負荷之比。
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 2 ●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。
( 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。
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。
( 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。
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。
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。
( 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 。
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；
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/m2·d；
2)8 MJ/m2·d≤J<13 MJ/m2·d；
3)13 MJ/m2·d≤J<18 MJ/m2·d；
4)18 MJ/m2·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/m2的太陽能保證率；
f2——當地日太陽輻照量小於13 MJ/m2且大於等於8MJ/m2的太陽能保證率；
f3一當地日太陽輻照量小於18 MJ/m2且大於等於13 MJ/m2的太陽能保證率；
f4——當地日太陽輻照量大於等於18 MJ/m2時的太陽能保證率；
x1——全年中當地日太陽輻照量小於8 MJ/m2的天數；
x2——全年中當地日太陽輻照量小於13MJ/m2且大於等於8MJ/m2的天數；
x3——全年中當地日太陽輻照量小於18MJ/m2且大於等於13 MJ/m2的天數；
x4——全年中當地日太陽輻照量大於等於18 MJ/m2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。
