太陽能保證率

太陽能保證率實際上是系統來自太陽的有效得熱Q_u與系統所需熱負荷L之比。即

式中：F_R——集熱器熱轉移因子 ；

A—集熱器面積；

I_T—照射在集熱器表面的總輻射量，焦 耳 /米 ^{2 ●}小時 ( 大 卡 /米 2 , 小 時 )；

τ—集熱器罩系統透射係數；

α—集熱器吸收板表面的吸收係數；

U_L—集熱器熱損失係數，瓦 /米 2 · ℃ ( 大卡/米 2 · ℃ · 小 時 )；

T_i—集熱器流體進温度；

T_α—室外空氣温度 ；

Δt—所討論的時間週期。

上式中括號外上角 的 “ + ” 號，表示僅考慮正值，也就是説只有當集熱板吸收的太陽能大於它向周圍環境散失的熱 量時，才開泵使系統運行。 ^[2] 

系統熱負荷一定時，影響太陽能保證率f的一些因素：

（1）輻射量的分佈

設兩個地區一天的太陽總輻射量相等，但各個小時的輻射量不同。當其他運行條件相同時，則一地區的有效得熱為面積bgd加上面積bdef；而另一地區的有效得熱為面積abdcfe。顯然前者大於後者，也就是説，輻射量的分佈影響有效得熱，進而影響系統的太陽能保證率f。

( 2 ) 集熱器運行温度

集熱器運行温度越高，熱損失越大。圖3中，a c 線上 移 為a'c' 線 , 而有效得熱減 少; 集熱器起始運行温度 為 丁min 時，有效得熱為實斜線加虛斜線的面積；集熱器起始運行温度為T’min時，有效得熱則只為虛斜線的面積。所以，其他條件相同時，集 熱器運行温度越 高，太陽能保證率就越小。

( 3 ) 負荷分佈

集熱器運行期與所需負荷高峯期是否一致， 影響蓄熱量的大小和集熱器進口流體温 度的變化，即影響有效得熱和太陽能保證率 f 值。

( 4 ) 集熱器面積和蓄熱箱體積

若有兩個系統,所需熱負荷和集熱器起始運行温度Tmin均相同。如果集熱器面積和蓄熱箱體積不同。在運行過程中，集熱器流體進口温升程度不同，其有效得熱和太陽能保證率就不同。集熱器面積越大，蓄熱箱體積越小，單 位集熱面積的有效得熱和太陽能保證率越低。如圖4所示，因集熱器面積和蓄熱箱體積不同，兩個系統在運行過程中集熱器温升程度不同；則一個系統的有效得熱為斜實線加斜虛線的面積，而另一個系統的有效得熱只為斜實線部分，因而太陽能保證率f值也就不同。

( 5 ) 系統其他部件的熱損失

若系統中管道、蓄熱箱等部件的熱損失越大，有效得熱的利用率越低，因而太陽能保證率 f 值越低 。

（ 6 ） 系統型式

若在集熱器和蓄熱箱之間加一個熱交換器，當蓄熱箱供應的流體温度相同時，這種系統比沒有熱交換器的系統的集熱器運行温度高，故有效得熱和圖4太陽能保證率降低。此外，太陽能保證率也與系統的輔助熱源投入方 式有關。 ^[2] 

太陽能熱利用系統的保證率的短期和長期測量辦法，但長期測量辦法測試周期至少要一年，因此，在示範工程的評價中，通常採用短期測量辦法。但短期測量受氣候條件、熱負荷需求和系統在不同工況下效率不同等多個因素影響，很難準確測量。

短期測試單日或長期測試期間的太陽保證率應按下式計算：

f=Q_j/Q_z

式中：f一太陽能保證率f；

Q_j——太陽能集熱系統得熱量(MJ)；

Q_z——系統總能耗(MI)。

採用長期測試時，設計使用期內的太陽能保證率應取長期測試期間的太陽能保證率。 ^[3] 

測試條件：環境温度8℃≤t_a≤39℃；測試期間，試驗結果具有的太陽輻照量J應至少有4天分別分佈在下列區間：

1)J<8MJ/m²·d；

2)8 MJ/m²·d≤J<13 MJ/m²·d；

3)13 MJ/m²·d≤J<18 MJ/m²·d；

4)18 MJ/m²·d≤J．

對於短期測試，太陽能熱利用系統的全年的太陽能保證率f按下式計算：

f=(x₁f₁+x₂f₂+x₃f₃+x₄f₄)/(x₁+x₂+x₃+x₄)

式中：f——全年太陽能保證率f，無量綱；

f₁一當地日太陽輻照量小於8 MJ/m²的太陽能保證率；

f₂——當地日太陽輻照量小於13 MJ/m²且大於等於8MJ/m²的太陽能保證率；

f₃一當地日太陽輻照量小於18 MJ/m²且大於等於13 MJ/m²的太陽能保證率；

f₄——當地日太陽輻照量大於等於18 MJ/m²時的太陽能保證率；

x₁——全年中當地日太陽輻照量小於8 MJ/m²的天數；

x₂——全年中當地日太陽輻照量小於13MJ/m²且大於等於8MJ/m²的天數；

x₃——全年中當地日太陽輻照量小於18MJ/m²且大於等於13 MJ/m²的天數；

x₄——全年中當地日太陽輻照量大於等於18 MJ/m²時的天數。

以昆明為例：X_l=63；X₂=67；X₃=105；x₄=130 ^[4] 

在太陽能熱利用中，太陽能保證率體現了系統太陽能熱利用程度,，它是一個太陽能熱水系統的設計參數(確定系統集熱面積的基本參數)，同時也是確定太陽能系統長期性能的指標，因此，無疑是一個非常重要的指標。