浅谈如何提高家用太阳能热水系统能效等级

【摘 要】太阳能热水器行业第一个强制性国家标准《家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级》GB26969-2011于2012年8月1日起正式实施，相关部门已明确发文规定家用太阳能热水系统自2012年9月1日起实施能源效率标识制度。因此如何提高家用太阳能热水系统的能效等级，成了众多生产企业关心的一个问题。本文按照标准规定的能效等级划分、能效系数的计算方法，结合一定的试验验证，有针对性的提出了几个有效提高家用太阳能热水系统能效等级的方法。

【关键词】家用太阳能热水系统 CTP 能效等级 提高

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）35-028-01

《家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级》GB26969-2011是太阳能热水器行业第一个强制性国家标准，该标准于2012年8月1日起正式实施。相关部门也明确发文家用太阳能热水系统自2012年9月1日起实施能源效率标识。这就意味着从2012年9月1日起，家用太阳能热水系统必须贴上经过相关检测机构认证的能效标识才能面市销售，而达不到最基本的三级能效以上的太阳能热水器产品将逐步被淘汰。因此如何有效提高家用太阳能热水系统的能效等级，达到标准的要求，成了众多生产企业关心的一个问题。

按照GB 26969-2011的规定，家用太阳能热水系统的能效等级是按照其能效系数CTP数值划分的（详见表1至表4）。

CTP定义为在标准规定的测试条件下，家用太阳能热水系统（以下简称系统）日有用得热量实测值与标准规定值之比及平均热损因数实测值与标准规定值之比的综合系数，计算公式：CTP=Qs（e）/Qs（m）-α·Usl（e）/Usl（m）。由此可见，CTP是全面反映系统将太阳能转化为热能以及贮水保温性能的综合热性能系数，其数值与日有用得热量的实测值成正比，与平均热损因数实测值成反比，因此我们可以考虑从提高系统日有用得热量或者降低平均热孙因数两个方面来有效提高CTP的值，从而达到提高家用太阳能热水系统能效等级的目的。

一、合理设计贮热水箱容水量与采光面积的配比

由GB/T19141-2011规定的日有用得热量计算公式：可以看出，日有用得热量跟系统的容水量与采光面积的配比关系密切。根据试验结果看，在满足产品标准GB/T19141-2011终止温度必须大于等于45℃的前提下，设计配比在70L/m2时，效果比较理想。

二、减少管间距

按照产品标准GB/T19141-2011的规定，在计算单位轮廓采光面积时，是以最外侧两根真空管之间的距离作为宽度的，因此减少管间距可以在相同宽度内增加集热管数量，提高系统的吸热能力，即在保持Ac不变的情况下提高系统的最终温度te，从而实现提高日有用得热量的目标。举例：长1800mm、管间距为80mm的20管真空管热水器，其宽度为1578 mm，有效长度1650 mm，单位轮廓采光面积Ac=2.6 m2，贮热水箱容水量为150 L ，按照标准要求设定起始温度为20℃，假设试验结束时其终止温度为55℃，那么日有用得热量为8.1MJ/m2，管间距减小到75 mm后，在原来的宽度内至少可以加一根真空管，试验发现终止温度至少可以提高到56.2℃，那么其日有用得热量可以提高到8.4 MJ/m2。

三、有效增加参与日有用得热量计算的贮热水箱容水量m值

这个方法可以通过增加管中管的方式实现。举例：假设原1800 mm长，16管的真空管热水器的贮热水箱容水量为121 L，日有用得热量为7.5 MJ/m2，当增加管中管时，原来存在于真空管中的水就会进入到贮热水箱中，其容量增加了约1.8×16=28.8 L，相当于贮热水箱的容水量增加了23.8%（28.8÷121×100%），那么此时系统的日有用得热量也就相应地变成了7.5×23.8%=9.285 （MJ/m2）（不考虑高温后升温慢的特点）。

四、提高真空管的品质

提高真空管的吸收比，减少真空管的发射比，提高真空的真空度，提高玻璃罩管的透射比，通过这些方式提升真空管的品质，也是有效提高系统将太阳能转化成热能的一个途径。试验结果显示将真空管的吸收比从0.87提高到0.92后，系统整体性能将提高5.747%，假设系统原来的日有用得热量为7.5 MJ/m2，真空管吸收比提高后，其日有用得热量将提升到7.93 MJ/m2。

五 提高产品的保温性能

目前大部分热水器的贮热水箱保温层都采用的是聚氨脂发泡，那么设计合理的聚氨脂发泡密度，各个连接点采用下置式，同时增加水箱端盖两端的保温厚度，提高工艺稳定性。这些途径都能有效提高系统的保温性能，减少热损。通过表6的试验数据可以看出，系统的保温性能对其CTP的影响比较大，水温每减少0.1℃的损失（热损试验终止温度每提高0.1℃），都能明显改变其平均热损因数，从而影响其CTP值。

家用太阳能热水系统能效标识制度的实施，一方面说明国家对能源和环境等方面的问题日益重视，希望调动全民的积极性来共同应对能源和环境等危机；另一方面，也说明国家在太阳能的利用方面已经进入到实质性阶段，将进一步促进我国太阳能热利用市场规范化、完善化。因此，如何采取有效的措施提高家用太阳能热水系统的能效等级对于大部分生产企业来说，已经迫在眉睫，希望本文提出的这五种方式可以为广大企业提供一些借鉴。

参考文献：

GB 26969-2011《家用太阳能热水系统能效限定值及能效等级》

GB/T 19141-2011《家用太阳能热水系统技术条件》