调整集热面积、日射量、入口水温、环境温度,使用HWB式实时计算瞬时集热量、日积算量、200L水箱升温量、效率曲线。
住宅用供热系统设计:根据家庭人数和地区日射量确定必需的集热面积。模拟器可以用来设置冬季条件(日射量偏低、外气温偏低),检验能否获得充足的温热水。
农业及商业温水需求应用:对于养殖场水温维持、酒店供热等需要大量低温温水的情况很有效。设置较大的集热面积,模拟计算日积算热量(MJ/日)是否满足需求。
集热器性能比较和选型:将制造商样本中的性能数据(F_Rτα、F_RU_L)输入模拟器,在你的使用条件下(预期入口水温、地区气象条件)定量对比不同产品的效率差异。
系统安全检查(停滞温度计算):计算循环泵停止时集热器达到的最高温度(停滞温度)。确认此温度不超过集热器和管道的耐热温度上限,制定过热防护措施。
首先,输入的"日射量"是集热器实际安装面上受到的值,这一点容易被忽视。模拟器里的"面内日射量"与水平面日射量不同。比如在屋顶上以30°倾角向南安装,盛夏南向时可能是水平面的1.2倍;但冬季早晚可能反过来。实际设计应该从气象数据库获取倾斜面日射量。
其次,"瞬时集热量"只表示某一瞬间的值。例如,日射量1000W/m²、效率50%计算的500W/m²热量,如果这个条件维持1小时就对应0.5kWh的热能。日积算量就是把这个"瞬间"的计算对一整天进行积分的结果。因此,从早到晚条件都不会保持一样,逐时段使用气象数据逐次计算会更贴近现实。
最后,模拟器的"效率"是集热器单体的性能,不是整个系统的供热效率。比如集热器能制造80°C的热水,但配管散失很多热量,到达水箱时只有60°C——这种情况很常见。还有"停止损失"问题,当水箱满水时集热停止,这也会降低整体效率。本工具只是评估集热的核心性能,系统设计还需考虑泵耗电、控制逻辑等其他因素。
南西日本安装集热面积6m²、日射量700W/m²、入口水温20°C、FR=0.75、UL=6W/m²K的平板集热器的情况,瞬时集热量Q=(0.75×700×6)-(6×6×(20-25))=3150+180=3330W≒3.3kW。冬季晴天8小时积算可得26kWh/日,200L水箱(比热4.2kJ/kg°C)升温可达31°C。停滞温度根据日射量和外气温估算约85°C。