全玻璃真空管式太阳热水器的热性能

　　吉首大学学报自然科学版全玻璃真空管式太阳热水器的热性能宋爱围首都师范大学学报编辑部，北京100037分析。结果明。水量配比伽人是影响日平均效率的主要因素；真空管式太阳热水器的瞬时效率不是线性分布。

　　中1分炎号1515之献标识码真空管式太阳热水器自20世纪90年代初问世以来，经广大科研人员和众多企业的努力，己经取得了十分骄人的成绩。仅1998年，我国真空管式太阳热水器的销售量己占太阳热水器总销售量的38，近两年来，真空管式太阳热水器的生产和销售均以较高的比例增长着，所占的比例早己超过50.不能不说，这样的发展速度是令人欣喜的。但在欣喜的同时，我们不能不指出，与产品数量迅速发展形成鲜明反差的是，相关的理论分析研究相当的少。即便是在这较少的研究中，也存在着不同的观点。例如，对全玻璃真空管式太阳热水器瞬时效率曲线的认识，有人认为应与平板式太阳热水器的瞬时效率曲线样，是条负斜率的线；也有人认为，全玻璃1.空管式太阳热水器的瞬时效率曲线是条曲线。而不站直线。另外，在热水器问等方面还许多。1作要做，我们应该对真中符式太热水器有个更为。令面史为深入更为统的认识。

　　笔者依据年来太阳热水器热性能检测站在对太阳热水器检测时积累下的大量测试数据，通过数据处理和分析，力对全玻璃真空管式太阳热水器的热性能有个感性认识，从而，也为理论分析研究提供个实验上的结论。当然，由于笔者的分析判断是以实测数据为基础，而且是在多种因素同时存相互影响的情况单因尜影响的讨论将在理论计算进进于的探讨，所得出的结论只圮实验性的分析结论，是否正确还需得到理论上的印证。

　　1实验概况由北京市质量技术监督局北京市农村能源行业协会和首都师范大学家联合组建的太阳热水器热性能检测站，自1998年成立以来，己进行了年的检测工作。年中，共对来自全国各地的百余台太阳热2器进疔了检测，中，全玻璃空矜式灿热水器绝大多数。这些热水器的1汶管符长和管间距各心采光面积大小不；水箱容水量多少不等；测试时间大部分在每年的4月到10月；热水器的制造厂家也各不相同，因而具有定的代性，符合样本抽取的随机性原则，从而使测试的可信度较高，或许可以从众多不同中找出相同的规律。

　　论分析及其检测评估研宄。

　　测试工作完全按国家标准，61291591家用太阳热水器热性能试验方法进行的。其中，太阳辐射量的测量使用累计式辐射测试仪；温度测量使用多点温度巡检仪；风速测量使用热球风速仪。测量工作分为白天和夜晚两个时段进行。白天测量，由此计算热水器的日平均效率和瞬时效率；夜间测量6由此计算热水器的平均热损系数。

　　2日，均效率化在国标中，太阳热水器的日平均效率被定义为在规定的测试条件下，热水器天内总有效得热量与采光面上累计的总日辐照量日曝辐量之比，艮口温度，为采光面上的日曝福量。，2在⑴式屯似乎影响化的因素比较少且简取但是于太阳热水器是个由多因素制约的整体各个因素相互关聪都有可能影响影响的方式也有可能是错综复杂的因此讨论影响的因素不能只考虑1式中的物理量。下面重点讨论几个实用因子对化产生的影响。

　　从实测数据上看，日平均效率，对太阳热水器的水量配比水箱容水量与采光面积的比值82，简称河人扪是比较敏感的。可以想像，在采光面积不变的前提下，若，大水箱容水量财，则水箱的水温将相对降低，相付的低温水进入识热器进疔热交换时。其热损将减少。水箱的热损也将减少。从而可以提高热效率；反之，热效率将降低。阳1人测试数，给出的1随此沾的分布。从1忖以看出，7与肌沾有，明显的正相关的关系。在河入只为50852的范围内，在4358的范围内变化。由此可只对日平均效率的影响是不容忽视的。对上述的数据作线性回归处理，得到的回归方程为其利关系数为0.49.

　　需要指出的是，尽管与河人只有明显的正相关的关系，但这绝不是说，只越大的热水器就越好。

　　因为只越大，尽管可使增大，但同时也会使水箱内的水温降低而过低的贮水水温是不可取的1；同理，那种为了片面提高贮水水温，而尽量减小值，从而使日平均效率降得过低的做法也不是科学合理2.2〃付1的影响当，达到22而加2时，其日平均效率也没有明显的，大或减小的变化。从理论研究的角度上看，当自然循环的管道阻力较小时真空管式太阳热水器的管道阻力就很小，由于天中水箱内的水将不止次地被戌环，闪此，1照的强弱只能对瞬，效率产生明显的作用。而对平均效率的作叫并不明显。这1点与系列测试的结果是致的。

　　另外，从纵向的角度看2在同丹同测量日，热水器倾角相同处，不同热水器的日平均效率可以有明显的不同。如，好=18.3，如2处的台热水器，其日平均效率分别为43.6，52.4和54.8.可，造成有明显差别2中点的纵向分布的主要原因不是，而是肘人只它们的厘人只值分别为58.

　　7，68.5和70.7.这也从另个侧面说明了河人只对1的影响。

　　2.3年序日对1的影响年序日是从1月1日开始算起，对全年中各日的总的排序。讨论1对1的影响，实际上就是讨论季节的影响，这6个很有实际总义的论。

　　由3可以看出，日平均效率随年序日有定的变化，尽管不是十分的明显，但还是可以轮廓地看出，有波动性的变化。在几为150奶月底前后，日平均效率较大，其他日期则相对较小。

　　系列2 3瞬时效率曲线瞬时效率非稳态效率的定义式是，为测试时间隔的初末贮水水温，出。1.历是测试，间间隔的初末太阳曝辐量瞬时效率曲线般指的瞬时效，随，的变化曲线。你191591中要求的就圮这样条曲线。但在分析时，有时也常用随时间变化的曲线。笔者用前种方式进行讨论。

　　3.1企玻璃真空矜式太阳热水器瞬时效率曲线验数据误差等原因，每个瞬时效率的数据分布点间不那么连贯，有上下的起伏，但是，瞬时效率的总体规律还是较明显的，即瞬时效率的变化是先下降，后上升，属于凹形分布。需要特别指出的是，此分布并不是线性分布。因此，芯按标；6291591中的要求对其回归成线性方程的，则得到的线竹方利，其斜率常常会出现正值；而平板型太阳热水器瞬时效率方程的斜率为负值。

　　3.2勾板式太阳热水器瞬时效率的比较分析平板式太阳热水器瞬时效率的分布实验值是个较标准的线性分布，其线性回归方程的斜率为负值。它与真空管式太阳热水器的瞬时效率分布截然不同。造成这种明显差异的原因主要是在采光构件上。

　　平板式太阳热水器的采光面是个平面，而真空管式太阳热水器的采光面是组圆柱面。笔者曾对者由于采光构件的差异对的影响进行了较为详细的定性的讨论2.其主要解释是由于平板式太阳热水器所使用的是平曲1采光此，因此。后，随着阳光入射角的逐渐增大，使射能叫显减小，终导致水箱贝水温度汗始明显地缓慢，长而由于真空管式太阳热水器的晷柱面采光面。闪此，即便到了午后。1光射角也+会很大的变化与平板式相比较。从而终导致水筘贮水温度的什温速率没有太大的减小。根，瞬时效率公式，午后，在相同的时间间隔内，4丑丑汁1值逐渐减小，奸1！的值也逐渐减小。当么的降低比4丑的减小来得大时，则瞬时效率1将降低，这正是平板式太阳热水器午后的情况，因而，呈线性下降的分布而当的降低比的减小来得小时值将，尤这就是真空管式太阳热水器午后的情况，因而呈凹形分布。

　　平均热损系数平均热损系数是描述热水器保温性能的个重要的热性能指标，它的定义式是在对河人札以年序日似及的实验数据关系研究中纷布略谏明与的关系火体上还能现随的增大稍梢下降的趋势主要体现在9，10月份而他和1的分布都属于非相关型的分布。说明河人队1甚至可以包括1都不是的影响因子。实际上，从传热学的角度看，影响，的主要因子在于水箱的大小隔热材料及真空管的保温性能。因此，般来讲，产品旦出厂，它的热损系数在相当段时间内应不会有太大的变化。

　　5几点讨论5.1日平均效率的统修正在前面的分析中得知，影响的主要因素是河人队即便只在合理范围内的变化，也会使的变化超过⑴因此想对各种型号规格的太阳热水器进行公平的评价就应该使它们在同河值的条件下进行。但是，由于热水器在不同地区不同季节以及不同的使用用途下，其对只的要求也会有所不同。因此。不能要求所有热水器都脾的似1值。那么。既要考虑到实际应叫的1；求。，要做到使公平的评价得以进行，则正确的方法应该是进行评价时，将日平均效率按统的值进行修正。修正时要涉及两个问，个是修正的方法，个是修正的标准，即脎只的取值标准的问。关于修正的方法，目前还没有可行的方案，但可以从以下两个方面入手进行研究是从理论上探讨统修正的方法从理论上得到修正的计算公式这部分工作有定的难度；另方面是从实验入手，通过对热水器的大量测试数据的整理分析，得到1；的相关关系式，以此作为确定修正公式的基础。这部分工作难度较小。但需要大量的测试数据，需要时间。关于修正的标准，则应该在充分考虑我国太阳热水器应用地区的辐射环境温度以及生活习惯等多种因素后，由专家共同讨论后，制定出全国统的财标准，或按几个地区，给出各个5.2瞬时效率曲线前面的分析中己指出了全玻璃真空管式太阳热水器的瞬时效率分布与平板式太阳热水器的瞬时效率在关于真空管式太阳热水器的新的国标制定实施之前，不要再将其回归成线性方程。在制定新的国标时，建议只保留瞬时效率的点分布，好给出瞬时效率随时点变化的点分布，从而使使用者对日内瞬时效率的变化有个明晰直观的认。

　　宋爱国。全玻璃真空管式太阳热水器水量配比厘他的优化分析。南京师范大学学报工程技术版，2001.1352宋爱国。平板式与真空管式太阳热水器瞬时效率实验曲线分析。首都师范大学学报，2000上接第3页