梁　盼,李靜靜（鄭州科技學(xué)院,鄭州450064）

陽(yáng)臺(tái)欄桿式集熱器在建筑物中熱性能的試驗(yàn)研究

梁盼,李靜靜
（鄭州科技學(xué)院,鄭州450064）

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能輻射量、陽(yáng)臺(tái)欄桿式集熱器進(jìn)出水溫度的實(shí)際檢測(cè)，分析了此種裝置的使用效果，以及對(duì)集熱器的熱性能進(jìn)行了研究，并得出陽(yáng)臺(tái)欄桿式集熱器出水溫度比進(jìn)水溫度平均高29.27℃，最高溫差達(dá)32.4℃，最低溫差為23.6℃。

太陽(yáng)能；陽(yáng)臺(tái)欄桿；集熱器；綠色建筑；檢測(cè)與分析

0　引言

與常規(guī)能源礦石燃料相比，太陽(yáng)能具有普遍、清潔、長(zhǎng)久和量大四大優(yōu)點(diǎn)[1]。太陽(yáng)能利用的形式多種多樣，包括光電、光熱等，其中陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用就是一種有效的形式。

隨著建筑的高層化、大型化，特別是生態(tài)建筑、節(jié)能建筑的提出，為太陽(yáng)能真空管集熱器提供了一個(gè)很好的應(yīng)用方式。陽(yáng)臺(tái)欄桿式集熱器與建筑相結(jié)合，將集熱器設(shè)計(jì)為建筑結(jié)構(gòu)的一部分，不但不影響建筑的風(fēng)格、外觀及性能，還具備作為建筑構(gòu)件的性能，成為建筑的靚麗的風(fēng)景線，而且還要充分發(fā)揮出其本身節(jié)能的作用，以此來(lái)提高建筑節(jié)能指標(biāo)[2]。

本實(shí)驗(yàn)工程是在河南省鄭州市——鄭州市節(jié)能建筑示范樓，位于河南省中部，有著豐富的太陽(yáng)能資源。年總輻射量在420—500KJ/ cm2，全年日照時(shí)數(shù)為1600—2400H[3]，在我國(guó)屬于可利用屬于太陽(yáng)能可利用區(qū)域。在此利用太陽(yáng)能熱水器有著很好的條件，也符合河南省對(duì)節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)的要求。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能輻射量、陽(yáng)臺(tái)欄桿式集熱器進(jìn)出水溫度的實(shí)際檢測(cè)，分析了此種裝置的使用效果，以及對(duì)集熱器的熱性能進(jìn)行了研究。

1　試驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)工況

試驗(yàn)工點(diǎn)為節(jié)能建筑的二層空中花園欄桿，約20m2的陽(yáng)臺(tái)欄桿式熱水系統(tǒng)，系統(tǒng)中集熱器為超導(dǎo)熱管熱水集熱器（型號(hào)：SD—IV型）。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為將超導(dǎo)熱管代替以往的水泥、鋁合金等欄桿，在其下側(cè)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為集熱水箱，外層保溫材料采用聚氨酯保溫材料，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖1、實(shí)圖見(jiàn)圖2。

1.2測(cè)試儀器與方法

1.2.1測(cè)試儀器

測(cè)試儀器主要為總?cè)丈浔怼囟葴y(cè)試儀[4]等。試驗(yàn)儀器與設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1、表2。

表1　太陽(yáng)能總輻射表（型號(hào)：TBQ-2-B-I）技術(shù)指標(biāo)

表2　溫度計(jì)（型號(hào)：testo106）技術(shù)參數(shù)

1.2.2測(cè)試方法

測(cè)試方法按《家用太陽(yáng)熱水系統(tǒng)熱性能試驗(yàn)方法》（GB/T18708-2002）和《太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)性能評(píng)定規(guī)范》（GB/T20095—2006）[5]要求進(jìn)行測(cè)試。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1日平均太陽(yáng)輻射度

本實(shí)驗(yàn)是采用短時(shí)間內(nèi)連續(xù)測(cè)試的方法，對(duì)陽(yáng)臺(tái)欄桿式集熱器進(jìn)行了一個(gè)月連續(xù)測(cè)試，相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)試時(shí)間為2014年7月。圖3為集熱器垂直面上日平均輻射度。

2.2進(jìn)出水溫度測(cè)試

測(cè)試時(shí)間選為20014年7月6、11、12、14、23、24、29日，這七天在欄桿式集熱器上垂直面日平均輻射度均在750kw.m2以上。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖4。

通過(guò)上述陽(yáng)臺(tái)式太陽(yáng)能集熱器進(jìn)出水溫度比較曲線圖，可以看出出水溫度達(dá)到了2007年12月1日起實(shí)施的《環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求家用套樣能熱水系統(tǒng)》規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，太陽(yáng)能熱水器出水溫度要達(dá)到45℃[6]。由曲線圖可以看出，測(cè)試結(jié)果已經(jīng)超出了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，在無(wú)熱源及輔助熱源的條件下，陽(yáng)臺(tái)欄桿式集熱器出水溫度比進(jìn)水溫度平均高29.27℃，最高溫差達(dá)32.4℃，最低溫差為23.6℃，由此表明，效果良好。

3結(jié)論

根據(jù)作者在河南地區(qū)所做的陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能集熱器的測(cè)試效果分析，可以得出：

在河南地區(qū)利用陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能集熱器進(jìn)行戶型熱水供應(yīng)是完全可行的，其經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)境效益都不可小視。

在進(jìn)行熱水供應(yīng)時(shí)，無(wú)熱源及輔助熱源的條件下，陽(yáng)臺(tái)欄桿式集熱器出水溫度比進(jìn)水溫度平均高29.27℃，最高溫差達(dá)32.4℃，最低溫差為23.6℃，完全可以滿足用戶的需求，只需附加輔助熱源使其陰雨天也可使用即可。

在河南地區(qū)推廣陽(yáng)臺(tái)欄桿式太陽(yáng)能集熱器是切實(shí)可行的，但仍存在一些問(wèn)題有待進(jìn)一步研究完善，譬如集熱水箱的體積大小、陽(yáng)臺(tái)承重荷載分析等等。因此如何合理優(yōu)化設(shè)計(jì)陽(yáng)臺(tái)荷載承重問(wèn)題是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。

[1]張健,周文和,丁世文.被動(dòng)式太陽(yáng)房供暖實(shí)驗(yàn)研究[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào),2007,28(08):861-864.

[2]鄧從元.淺談分體壁掛式太陽(yáng)能熱水器在建筑中的應(yīng)用[J/OL],濟(jì)南宏力太陽(yáng)能有限公司網(wǎng).

[3]張曉娟，王紅興，晉建設(shè)，姚遠(yuǎn).影響鄭州市太陽(yáng)短波輻射量大小的主要相關(guān)氣象要素分析[J].鄭州市氣象局綜合，2008：289-290

[4]鄭瑞澄主編.《民用建筑太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)工程技術(shù)手冊(cè)》[M],北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[5]何梓年.太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)[J].可再生能源，2005(02):70-73

[6]HJ/T363-2007，環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求家用太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)[S]，中國(guó)：中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，2007.

梁盼（1983—），男，河南商丘人，講師，碩士，研究方向：建筑環(huán)境與能源應(yīng)用。

鄭州市科技攻關(guān)項(xiàng)目（131PPTGG428）