[发明专利]太阳能热水供暖系统蓄热容积确定方法

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种太阳能热水供暖系统蓄热容积确定方法。

背景技术

太阳能是地球上一切能源的主要来源，它是无穷无尽的，无公害的清洁能源，也是21世纪以后人类可期待的最有希望的能源。我国地域辽阔，年日照时间大于2000小时的地区约占全国面积的2/3，处于利用太阳能较有利的区域内。

但是太阳能是稀薄的能源，它的地球表面的能源密度较低。并且太阳辐射热量有季节、昼夜的规律变化，同时还受阴晴云雨等随机因素的强烈影响，故太阳辐射热量具有很大不稳定性。由于太阳能集热与建筑供暖热负荷需求具有波动性，以及太阳能集热与供暖热负荷需求具有不同步性等特征，如图1所示，导致要利用太阳能，必须要解决太阳能的间隙性和不可靠性问题。太阳能利用系统中设置蓄热装置是解决上述问题的最有效的方法之一。实践证明，蓄热装置对提高太阳能的利用效率具有特别重要的意义。

常采用的太阳能供暖蓄热的方法有，蓄热水箱蓄热、相变材料蓄热、土壤蓄热等形式。实际太阳能供暖工程中最常采用的是蓄热水箱蓄热的方式，如图2所示，该蓄热系统形式通过集热器1、水箱2以及辅助热源3等主要设备部件，通过集热、蓄热等形式满足室内热需求。

但是，蓄热容积过大会造成水箱温度明显低于设计供水温度，系统需长时间启动辅助热源进行供热，降低了系统的节能性，蓄热容积过小则会造成集热器回水温度偏高，降低集热器的集热量，同样会降低系统的节能性。可见，如何确定蓄热水箱的容积，成为太阳能热水供暖系统设计的重要环节。国家标准《太阳能供热采暖工程技术规范》GB50495-2009中指出，各类太阳能供热采暖系统对应每平方米太阳能集热器采光面积的储热水箱应按照表1进行选取，但是由于不同地区、不同建筑类型以及不同建筑参数的差异，导致最佳蓄热容积不同，现有技术并未给出准确的蓄热容积确定方法。

表1太阳能集热器采光面积的储热水箱

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够以辅助热源全年能耗最低为优化目标函数，获得太阳能热水供暖系统最优蓄热容积的确定方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种太阳能热水供暖系统蓄热容积确定方法，其特征在于：以太阳能供暖系统能流平衡关系为约束条件，蓄热系统容积为优化决策变量，辅助热源全年能耗最低为优化目标函数，建立优化模型，具体为：

a)、约束条件

①系统逐时热量平衡关系：

第h时刻集热器直接供热量可表示为：

Qj.g(h)=Qj(h),Qf(h)>Qj(h)Qf(h),Qf(h)≤Qj(h)]]>

第h时刻水箱余热量的热平衡方程可表示为：