[发明专利]一种合理配置太阳能热水工程主体设备的设计参数算式

摘要

一种合理配置太阳能热水工程主体设备的设计参数算法，是在国家GB50364‑2005技术规范提供的计算集热总面积公式基础上创建，一是将计算集热器总面积表达式调整为计算集热器产水量算式，二是将公式中的平均日辐照量、水的初始温度由确定值，更改为逐日变化的随机变量值，三是将设计热水负荷从公式中分离出来，成为集热器产水量的基准值。通过多次聚类分析，提出了集热器面积、贮水箱容量、辅助加热装置容量配置的设计参数算法，并经海口、三亚、西沙三地太阳能热水工程的测算验证，实现了集热器、贮水箱、辅助加热装置三个主体设备符合太阳能辐射生产热水内在特征的最佳合理匹配，达到既省投资又节能的双赢效益。

主权项

1.一种合理配置太阳能热水工程主体设备的设计参数算式，其特征在于：一是将现行GB‑50364‑2005技术规范提供的计算集热器总面积公式：A_c = Q_wC_p(t_end ‑ t_i)f/ J_Tη_cd (1‑η_L)调调为计算集热器产水量随气象资源数据而变化的算式 ：∑Q_x=∑A_cJ_Tη_cd(1－η_L)/(t_end－t_i)C_pf＝A_c J_Tη_cd(1－η_L)/ C_pf∑J_T/(t_end－t_i)式中Q_x为集热器产水量，A_c为集热器总面积㎡，Q_w为设计热水负荷T， J_T为当地集热器采光面上日辐射量M_J/㎡，η_cd为集热器年平均集热效率%，η_L为贮水箱和管路热损失率%，t_end为贮水箱内水的设计温度℃，t_i为水的初始温度℃，C_p为水的定压比热容M_J/(T·℃)，f为太阳能保证率%；设A_c为运算时的不变参数值，η_cd(1－η_L)/C_pf为经验取值设为K, A_c与K作为常数提在∑J_T/(t_end－t_i)前面，则∑Q_x= KA_c∑J_T/(t_end－t_i)…………………(1)该式为本算法的基本算法之一，体现了集热器产水量随气象资源变化而变化的内在本质特征与客观规律,是设计集热器面积、贮水箱容量、辅助加热装置容量的计算依据；调整现有技术规范提供的计算集热器总面积公式为本算式的步骤是：第一、将Q_w调整为Q_x，而Q_w作为本算法所有测算结果进行分析比较与分类的基准值；第二、将集热器产水量Q_x调整为产出项，而集热器总面积调整为输入项，调整的实质是 在A_c、η_cd、η_L、C_p 、f、设置为经验取值与不变参数值后，Q_x随J_T、t_end 、t_i实测值的不同而变化，并与工程设计热水负荷Q_w进行互动比较，将集热器、贮水箱与辅助加热设备连接为一个有机系统，实现三者的最佳匹配；第三、为体现气象资源的随机性特点，将年平均日辐射量J_T与年平均日气温t_i调整为逐日辐射量∑J_T与逐日气温∑(t_end－t_i)，即由确定值输入值，调整为两组365天的随机变量输入值，输入项为随机变量，则输出的产水量也是一组随机变量值∑Q_x；二是编制集热器逐日产水量运算表，按计算产水量算式（1）的要求，以Excel作为平台或设计专用软件，编制不同地区1年365天的集热器逐日产水量运算表；三是计算集热器面积、贮水箱与辅助加热装置容量及其匹配比例，以设计热水负荷Q_w为基准值，应用聚类分析法，对∑Q_x中的Q_x进行分类统计，建立求解集热器面积、贮水箱与辅助加热装置容量的计算公式。