261-太阳能热水系统与建筑一体化技术分析与测试.pdfVIP

太阳能热水系统与建筑一体化技术分析与 测试∗ 1)** 1) 1) 2) 聂悦 张蓓红 潘黎 王斌 1) 上海市建筑科学研究院（集团）有限公司 2)无锡红日太阳能科技有限公司 摘 要：本文针对既有居住建筑的太阳能热水系统和其适用性进行分析，重点针对直膨 式太阳能热泵系统与建筑一体化技术进行研究；通过针对性应用效果测试比较分析各类太 阳能热水系统的经济性；详细解读分析典型案例；总结并提出适宜于既有建筑改造的太阳 能光热及建筑一体化应用技术。 关键词：夏热冬冷地区；太阳能热水；直膨式太阳能热泵；建筑一体化 0 前言 随着能源紧缺对我国国民经济发展带来的影响，社会各界普遍重视对新能源和可再生能 源的开发应用，已成为能源发展的必然趋势。太阳能作为分布和应用最为广泛的可再生能源， 正越来越多地应用于建筑领域，以代替矿物能源为建筑采暖、空调、热水供应、照明等提供 [1] 能量。在我国《绿色建筑评价标准》中提出太阳能的贡献率要达到建筑能耗的5% 以上 。 针对太阳能热水系统在建筑中的应用技术开展研究，将有助于科学指导新能源在绿色建筑中 应用。 上海地区属于太阳能资源可利用区域，年日照时数近2000h[2] ，但存在例如较长期梅雨、 冬季寒冷、夜间辐射较大等问题，需要对太阳能系统在复杂因素下的实际效能进行客观分析。 其中太阳能热水系统的技术最为成熟，经济最具竞争力，应用最为广泛，产业化发展最为迅 速。综合考虑环保、节能等因素，在住宅中使用太阳能热水系统提供居民生活热水已经是社 会发展的必然趋势。太阳能热水系统与建筑一体化可将太阳能热水系统融入建筑整体，同时 保持建筑外观效果，从技术和美学两方面有机结合建筑设计与太阳能技术。 不同类型太阳能热水系统具有其特有的运行特性，研究建筑一体化较好且运行效率较高 的系统是当前太阳能热水系统设备研究与应用技术研究的主要方向。其中，直膨式太阳能热 水系统以其适应气象范围广、运行稳定、建筑一体化效果好而受到业内的广泛关注。本文将 重点针对直膨式太阳能热水系统建筑一体化应用及性能效果进行分析研究。 1 不同太阳能热水系统比较分析 1.1 不同系统类型比较 太阳能热水系统根据系统原理不同可分为太阳能光热系统和太阳能热泵热水系统两种。 (1) 太阳能光热热水系统 以太阳能集热器作为建筑采暖的热源，通常以空气或水为工质。太阳能光热系统示意图 ∗ 上海市优秀技术带头人计划项目（16XD1422400） ** 聂悦，女，1988 年4 月，硕士，中级工程师，Tel: 021 E-mail: nie_yue@126.com ，上海市申富 路568号，200032 1 （图1）可以看出，主要由集热器、管道、储热物质及散热器等组成主动供暖系统。在工质 为水的情况下，循环动力常由水泵提供。 图1 太阳能光热热水系统示意图 (2) 太阳能热泵热水系统 太阳能热泵热水系统是把热泵技术和太阳能热利用技术有机地结合起来，不仅能够有效 地克服太阳能稀薄性和间歇性的弱点，还能节约高位能源和减少环境污染。 与常规太阳能热水器相比，克服了阴雨天及夜间无法使用的缺点，且制冷剂直接流经集 热器，集热板表面温度较低，集热效率高。与空气源热泵热水器相比，以太阳能为直接热源， 能够提高热泵系统的蒸发温度，从而提高系统COP，节能效果更加显著。 根据太阳能集热器与热泵蒸发器的组合形式，如图2 所示，太阳能热泵可分为直接膨胀 式（简称“直膨式”）和非直接膨胀式。其中，直膨式太阳能热泵的概念早在1955 年就由 [3] Spom 等人提出，他们的研究表明直膨式结构可以同时提高热泵机组和太阳集热器的性能 。 直膨式太阳能热泵系统是将