陽臺欄桿式集熱器在建筑物中熱性能的試驗研究

梁　盼,李靜靜（鄭州科技學院,鄭州450064）

陽臺欄桿式集熱器在建筑物中熱性能的試驗研究

梁盼,李靜靜
（鄭州科技學院,鄭州450064）

本實驗通過對太陽能輻射量、陽臺欄桿式集熱器進出水溫度的實際檢測，分析了此種裝置的使用效果，以及對集熱器的熱性能進行了研究，并得出陽臺欄桿式集熱器出水溫度比進水溫度平均高29.27℃，最高溫差達32.4℃，最低溫差為23.6℃。

太陽能；陽臺欄桿；集熱器；綠色建筑；檢測與分析

0　引言

與常規能源礦石燃料相比，太陽能具有普遍、清潔、長久和量大四大優點[1]。太陽能利用的形式多種多樣，包括光電、光熱等，其中陽臺欄桿式太陽能熱水器的應用就是一種有效的形式。

隨著建筑的高層化、大型化，特別是生態建筑、節能建筑的提出，為太陽能真空管集熱器提供了一個很好的應用方式。陽臺欄桿式集熱器與建筑相結合，將集熱器設計為建筑結構的一部分，不但不影響建筑的風格、外觀及性能，還具備作為建筑構件的性能，成為建筑的靚麗的風景線，而且還要充分發揮出其本身節能的作用，以此來提高建筑節能指標[2]。

本實驗工程是在河南省鄭州市——鄭州市節能建筑示范樓，位于河南省中部，有著豐富的太陽能資源。年總輻射量在420—500KJ/ cm2，全年日照時數為1600—2400H[3]，在我國屬于可利用屬于太陽能可利用區域。在此利用太陽能熱水器有著很好的條件，也符合河南省對節約能源、環境保護的要求。本實驗通過對太陽能輻射量、陽臺欄桿式集熱器進出水溫度的實際檢測，分析了此種裝置的使用效果，以及對集熱器的熱性能進行了研究。

1　試驗方法

1.1試驗工況

試驗工點為節能建筑的二層空中花園欄桿，約20m2的陽臺欄桿式熱水系統，系統中集熱器為超導熱管熱水集熱器（型號：SD—IV型）。其結構設計為將超導熱管代替以往的水泥、鋁合金等欄桿，在其下側的圍護結構設計為集熱水箱，外層保溫材料采用聚氨酯保溫材料，其結構簡圖見圖1、實圖見圖2。

1.2測試儀器與方法

1.2.1測試儀器

測試儀器主要為總日射表、溫度測試儀[4]等。試驗儀器與設備的技術指標見表1、表2。

表1　太陽能總輻射表（型號：TBQ-2-B-I）技術指標

表2　溫度計（型號：testo106）技術參數

1.2.2測試方法

測試方法按《家用太陽熱水系統熱性能試驗方法》（GB/T18708-2002）和《太陽能熱水系統性能評定規范》（GB/T20095—2006）[5]要求進行測試。

2實驗結果及分析

2.1日平均太陽輻射度

本實驗是采用短時間內連續測試的方法，對陽臺欄桿式集熱器進行了一個月連續測試，相關數據測試時間為2014年7月。圖3為集熱器垂直面上日平均輻射度。

2.2進出水溫度測試

測試時間選為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。測試結果見圖4。

通過上述陽臺式太陽能集熱器進出水溫度比較曲線圖，可以看出出水溫度達到了2007年12月1日起實施的《環境標志產品技術要求家用套樣能熱水系統》規定的標準，太陽能熱水器出水溫度要達到45℃[6]。由曲線圖可以看出，測試結果已經超出了這個標準。通過測試數據顯示，在無熱源及輔助熱源的條件下，陽臺欄桿式集熱器出水溫度比進水溫度平均高29.27℃，最高溫差達32.4℃，最低溫差為23.6℃，由此表明，效果良好。

3結論

根據作者在河南地區所做的陽臺欄桿式太陽能集熱器的測試效果分析，可以得出：

在河南地區利用陽臺欄桿式太陽能集熱器進行戶型熱水供應是完全可行的，其經濟性以及環境效益都不可小視。

在進行熱水供應時，無熱源及輔助熱源的條件下，陽臺欄桿式集熱器出水溫度比進水溫度平均高29.27℃，最高溫差達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。

在河南地區推廣陽臺欄桿式太陽能集熱器是切實可行的，但仍存在一些問題有待進一步研究完善，譬如集熱水箱的體積大小、陽臺承重荷載分析等等。因此如何合理優化設計陽臺荷載承重問題是進一步研究的重點。

[1]張健,周文和,丁世文.被動式太陽房供暖實驗研究[J].太陽能學報,2007,28(08):861-864.

[2]鄧從元.淺談分體壁掛式太陽能熱水器在建筑中的應用[J/OL],濟南宏力太陽能有限公司網.

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

[4]鄭瑞澄主編.《民用建筑太陽能熱水系統工程技術手冊》[M],北京：化學工業出版社，2006.

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

[6]HJ/T363-2007，環境標志產品技術要求家用太陽能熱水系統[S]，中國：中華人民共和國環境保護行業標準，2007.

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

鄭州市科技攻關項目（131PPTGG428）