目前世界上的测试太阳能集热器的标准为欧盟的EN12975,我们中国采用GB19141等标准,目前进行了统一,里面含有多个面积的定义;所以在设计和应用的时候需要分清楚。不同的面积对应不同的效率,乘积以后是一样的。
集热器的吸热体面积、采光面积、轮廓采光面积、总面积、占地面积
1、 吸热体面积:Abosrber Area
太阳能集热器内吸收太阳辐射能并向传热工质传递热量的部件叫吸热体。吸热体面积在已经废止的GB/T
12936标准中是这么定义的:吸热体外表面未被隔热的总面积,单位为平方米(m2)。注:为抑制吸热体对周围环境散发热量,需要用隔热体进行隔热保护,未被隔热的面积系指和传热工质接触的部分。
(1)非聚光型集热器的吸热体面积 absorber area of non-concentrating collector
AAN
非聚光型集热器吸热体的最大投影面积,单位为平方米(m2)。吸热体面积不包括那些当太阳辐射从垂直于采光平面方向入射时太阳辐照不能到达的部分。
01)平板集热器的吸热体面积
AAN=(Z×L3×W3)+[Z×W4×(L4+L5))]+(2×W6×L6)
式中: Z 吸热板的翅片数量 L3 吸热板的翅片长度 W3
吸热板的翅片宽度; W4、W6、L4、L5、L6为吸热体两端的裸露的铜管外径和长度。
02)真空管集热器的吸热体面积 AA=N×(L3×W3)
式中: N 真空管数量 L3
吸热体长度 W3 吸热体直径或宽度;
目前这个面积很少被使用。
2、 采光面积 Aperture Area (Solar
Kermark中的瞬时效率截距就是采用此面积,国外的计算大多采用此面积,所以效率都很高,一般在70%-80%之间)
采光面积是指非会聚太阳辐射进入集热器的最大投影面积。不包括那些太阳辐射从垂直于采光面方向入射时太阳辐射被遮挡的透明部分。中国《太阳能集热器热性能试验方法GBT
4271-2007》标准规定:集热器瞬时效率曲线是基于采光面积和集热器进口温度得到的线性拟合;《真空管型太阳能集热器GBT17581-2007》也明确指出:集热器的瞬时效率截距η0(零损失集热器效率
zero―loss collector
efficiency:在工质平均温度或工质进口温度等于环境温度时集热器的效率零损失效率)为集热器基于采光面积和进口温度的瞬时效率。在国外,集热器的热性能也是基于采光面积来测试的。当你使用F-Chart、Trnsys、polysun、RETScreen
International、des或其他类似的软件进行系统设计时,采光面积和基于采光面积的集热效率是必须知道的。采光面积的计算方法如下:
(1)无反射板的平板集热器 Aa=L2×W2
式中
L2为扣除铝边框后的纯吸热部分的长度;
W2为扣除铝边框后的纯吸热部分的宽度。
(2)无反射板的真空管集热器
Aa=L2×d×N 式中:
Aa 采光面积; L2 真空管未被遮挡的平行和透明部分的长度;
d 罩玻璃管内径(外径减去两边的厚度); N
真空管数量; η0,a
就是这么来的。一根直径58mm的真空管,EN标准的采光面积是0.093m2;GB标准的采光面积是0.133
m2。如今,《太阳能热利用术语GBT12936-2007》标准已经和欧盟接轨,改为以上的计算标准。一般情况下,真空管未被遮挡的平行和透明部分的长度取1.71m;罩玻璃管壁厚1.8mm,则58管内径0.0544m,47管内径0.0434m。如:
直径58mm,长度1800mm真空管的采光面积:1.71m×0.0544 m =0.09302
m2
直径47mm,长度1500mm真空管的采光面积:1.41m×0.0434 m =0.0612 m2
备注:在《太阳能集热器热性能试验方法GBT 4271-2007》中,计算公式为:
Aa=La×Wa=La×n×D0 式中:
La指除去联集管和尾架遮挡部分外的真空管太阳能集热管长度,单位为米(m); Wa为真空管型太阳能集热器采光口宽度,Wa=n×D0 ;
n 真空管数量; D0 罩玻璃管外径;
二者的真空管直径取值不同。
(3)有反射板的真空管集热器
Aa=L2×W2 式中;
Aa 采光面积
L2 外露反射器长度 W2
外露反射器宽度 (外露的意思就是没有被边框等部分遮挡的)
3、轮廓采光面积 Contour Aperture Area(Ac)
(国内测算集热面积应该使用此面积)
轮廓采光面积是太阳光投射到集热器的最大有效面积(包括了真空管间距,不包括边框部分)。中国太阳能热水器的日有用得热量、贮水温度等热性能检测都是基于轮廓采光面积得到的数据。
(1)
平板型太阳能集热器 Ac=L×W
L 指除去边框遮挡部分外的吸热体长度; W为除去边框部分的吸热体宽度;
(2)
无反射器的真空管集热器
Ac=L×W=L×[(n-1)S+D] 其中: L
指除去联集管和尾架遮挡部分外的真空管太阳能集热管长度; n 真空管数量; S
相邻太阳集热管的中心距; D 罩玻璃管外径;
(3)
有全部平面漫反射器的真空管集热器 Ac=L×n×S
其中: L
指除去联集管和尾架遮挡部分外的真空管太阳能集热管长度; n 真空管数量; S
相邻太阳集热管的中心距;
(4)
有曲面聚光反射器的真空管集热器 Ac=L×W=
L×(n×S-G) 其中: L
指除去联集管和尾架遮挡部分外的真空管太阳能集热管长度; n 真空管数量; S
相邻太阳集热管的中心距; G 相邻曲面的间隙(CPC的G=0);
4、总面积 GROSS AREA
(但是目前国内很多集热器实际上标注的集热面积都是此面积,来作为了Ac,实际上是不合理的,除非对应的效率要进行折算=采光面积效率*采光面积/总面积)
集热器的总面积是整个集热器的最大投影面积,不包括那些固定和连接传热工质管道的组成部分(集热器采光平面上包括外壳边框在内接收太阳辐射的最大投影面积)。
AG=L1×W1 其中: AG
集热器的总面积() L1
最大长度(不包括固定支架和连接管道) W1 最大宽度(不包括固定支架和连接管道)。
5、占地面积:是集热器水平安装在地上所占据的最大的面积,包含支架和连接管道的面积。用于计算工程占地面积和排布集热器布局图之用。
参考标准:
太阳能热利用术语GBT12936-2007
太阳能集热器热性能试验方法GBT 4271-2007
家用太阳热水系统技术条件GBT19141-2003
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