阳台栏杆式集热器在建筑物中热性能的试验研究

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工程是在河南省郑州市——郑州市节能建筑示范楼，位于河南省中部，有着丰富的太阳能资源。年总辐射量在420—500KJ/cm2，全年日照时数为1600—2400H[3]，在我国属于可利用属于太阳能可利用区域。在此利用太阳能热水器有着很好的条件，也符合河南省对节约能源、环境保护的要求。本实验通过对太阳能辐射量、阳台栏杆式集热器进出水温度的实际检测，分析了此种装置的使用效果，以及对集热器的热性能进行了研究。
1 试验方法
1.1 试验工况
试验工点为节能建筑的二层空中花园栏杆，约20m2的阳台栏杆式热水系统，系统中集热器为超导热管热水集热器（型号：SD—IV型）。其结构设计为将超导热管代替以往的水泥、铝合金等栏杆，在其下侧的围护结构设计为集热水箱，外层保温材料采用聚氨酯保温材料，其结构简图见图1、实图见图2。
1.2 测试仪器与方法
1.2.1 测试仪器
测试仪器主要为总日射表、温度测试仪[4]等。试验仪器与设备的技术指标见表1、表2。
1.2.2 测试方法
测试方法按《家用太阳热水系统热性能试验方法》（GB/T 18708-2002）和《太阳能热水系统性能评定规范》（GB/T 20095—2006）[5]要求进行测试。
2 实验结果及分析
2.1 日平均太阳辐射度
本实验是采用短时间内连续测试的方法，对阳台栏杆式集热器进行了一个月连续测试，相关数据测试时间为2014年7月。图3为集热器垂直面上日平均辐射度。
2.2 进出水温度测试
测试时间选为20014年7月6、11、12、14、23、24、29日，这七天在栏杆式集热器上垂直面日平均辐射度均在750kw.m2以上。测试结果见图4。
通过上述阳台式太阳能集热器进出水温度比较曲线图，可以看出出水温度达到了2007年12月1日起实施的《环境标志产品技术要求家用套样能热水系统》规定的标准，太阳能热水器出水温度要达到45℃[6]。由曲线图可以看出，测试结果已经超出了这个标准。通过测试数据显示，在无热源及辅助热源的条件下，阳台栏杆式集热器出水温度比进水温度平均高29.27℃，最高温差达32.4℃，最低温差为23.6℃，由此表明，效果良好。
3 结论
根据作者在河南地区所做的阳台栏杆式太阳能集热器的测试效果分析，可以得出：
在河南地区利用阳台栏杆式太阳能集热器进行户型热水供应是完全可行的，其经济性以及环境效益都不可小视。
在进行热水供应时，无热源及辅助热源的条件下，阳台栏杆式集热器出水温度比进水温度平均高29.27℃，最高温差达32.4℃，最低温差为23.6℃，完全可以满足用户的需求，只需附加辅助热源使其阴雨天也可使用即可。
在河南地区推广阳台栏杆式太阳能集热器是切实可行的，但仍存在一些问题有待进一步研究完善，譬如集热水箱的体积大小、阳台承重荷载分析等等。因此如何合理优化设计阳台荷载承重问题是进一步研究的重点。
参考文献：
[1]张健，周文和，丁世文. 被动式太阳房供暖实验研究[J].太阳能学报，2007，28（08）：861-864.
[2]邓从元.浅谈分体壁挂式太阳能热水器在建筑中的应用[J/OL]，济南宏力太阳能有限公司网.
[3]张晓娟，王红兴，晋建设，姚远.影响郑州市太阳短波辐射量大小的主要相关气象要素分析[J].郑州市气象局综合，2008：289-290
[4]郑瑞澄主编.《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》[M]，北京：化学工业出版社，2006.
[5]何梓年.太阳能热水系统[J].可再生能源，2005（02）：70-73
[6]HJ/T 363-2007，环境标志产品技术要求家用太阳能热水系统[S]，中国：中华人民共和国环境保护行业标准，2007.
基金项目：郑州市科技攻关项目（131PPTGG428）
作者简介：梁盼（1983—），男，河南商丘人，讲师，硕士，研究方向：建筑环境与能源应用。