太陽能熱水系統並接聯配置之效率探討-能源知識庫

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1、國別□2.國外：（註明國家名稱）□1•能源政策（包含政策工具及碳交易、碳稅等）□2.石油及瓦斯能源業務□3•電力及煤碳（包含電力供應、輸配、煤炭、核能等）■4•新及再生能源能源領域決策知識類別□5•節約能源（包含工業、住商、運輸等部門）□6•其他□1.能源總體政策與法規口2.能源安全口3.能源供需口4.能源環境□5.能源價格口6.能源經濟・7.能源科技口8.能源產業□9.能源措施口10.能源推廣□“•能源統計口12.國際合作□1•建言（策略、政策、措施、法規）■2•評析（先進技術或方法、策略、政策、措施、法規）□3.標竿及統計數據：技術或方法、產業、市場等趨勢分析□4•其他:知

2、識物件上傳表計畫名稱：太陽熱能技術開發與補助作業計畫上傳主題：太陽能熱水系統並接聯配置之效率探討提報機構：財團法人成大研究發展基金會提報時間：103年3月27日與計畫相■1.B□2.否在國內現存最常使用的大型太陽能熱水系統配置方式中，最常使用的並接聯裝置會造成系統內流路不均勻，因而影響整體系統效率。此影響與流量以及重點摘述並接聯片數相關，依照本計劃實驗結果，並接聯配置數量不宜過多，最佳單位面積流量設定應介於0.01kg/m2s-0.02kg/m2s之間。—・熱水系統配置在熱水系統的實際應用上，若非傳統家庭式的小型系統，則多會牽扯到集熱器/熱水器的管路配置問題。目前實際安裝案例上

3、最常見的配置方法，集熱器多為並接聯搭配並聯的方式。在普遍的認知中，以並接聯或串聯的方式作為管路配置時，越往下游的集熱器，其溫度提升的效果越差（效率越低）。因此以這種方式所配置的集熱器數量不宜過多，太多則效率不好，但若配置太少則加熱能力不足，因此並接聯或串聯的集熱器數量多寡，成為太陽能熱水系統配置中一個很重要的議題。在Dunkle與Davey（1970）的研究中顯示，以並接聯方式配置的集熱器到第9塊時，其溫度不增反減，顯示其熱散量已經大於集熱能力（如圖1-1）o為了進一步了解太陽能熱水系統於並接聯時的溫度以及流路分布，擬針對此主題進行相關實驗，藉以實際瞭解系統運作情形。詳細說明O

4、uflttUI7060HiahflowLowflowroteMediumflowrote5040301-1Dunkle與Davey(1970)之實驗結果二.實驗系統設備本研究所建置之系統如圖2-1所示，是一套以12塊集熱器所組成的並接聯強制循環系統。為詳細了解系統溫度分布情形，本研究設備在每塊集熱器的出口安裝溫度計，並在系統前方安裝馬達將水打入系統中，另外在系統後方裝設閥件及流量計以控制並量測系統流量。圖2/先導型太陽能熱水系統實體裝設圖三•實驗結果及分析3.142片集熱器並接聯為了與文獻取得相同的條件，本計劃實驗時以接近文獻中的實驗流量為主，分別為8.5LPM(134.7G/

5、hr)、5.5LPM(87.2G/hr)以及3.4LPM(53.8G/hr),其結果分述如下。另外，由於實際安裝時，實際運作系統經常使用的單位面積循環流量設定為0.02kg/m2s,因此本研究也就此流量進行實驗。其結果如圖3畀所示。圖3畀流量8.5、5.5、3.4LPM、以及0.02kg/m2s時每片集熱器出口之溫度另外針對實際系統安裝時最常見的6片以及4片集熱器並接聯的狀況，同樣將單位面積流量設定為0.02kg/m2s進行試驗，其結果如圖3-2所豆由以上實驗可知,在並接聯的配置狀況下，無論集熱器數量以及單位面積流量為何，最後一片集熱器出口溫度皆有溫度較低的情形。圖3・26塊及

6、4塊集熱器並接聯時每片集熱器出口之溫度分布3.2不同流量比較以上實驗結果示在並接聯的系統中，除了第一塊以及最後一塊集熱器會有水流經過支管外，大部分的水流都是通過上下幹管而到達下游，而這樣流量分佈不均勻的情形也會隨著總體流量的減少而愈趨嚴重。為驗證此現象，本研究也利用紅外線熱像儀拍攝集熱器在不同流量下之溫度分布情形，二者皆是先讓集熱器曝曬一段時間使溫度升高後，再以不同流量將冷水灌入，以便於觀察。拍攝結果如圖3-3所示，由圖可清楚看出，在低流量的實驗中，當冷水開始灌入後，最先降溫的是下排幹管以及最後一片集熱器，且至實驗結束後依然有此趨勢，示大部分水流的確是通過幹管到達下游的，而在高

7、流量的實驗中，這種狀況較不明顯。10:4510:52開始叱0:4011:3411:36I圖3-312片集熱板並接聯於低流量(5.5LPM)與高流量(27.5LPM)時之溫度分布3.3與文獻比較而根據X.A.Wang與L.GWu⑵的研究，以16片集熱器並接聯實驗，在總流量為999kg/hr、日照量為700W/m2的情況下，其「幹管」之溫度分布如圖3-4中的%及Td所示，圖中顯示每片集熱器的溫度逐漸增高至倒數第二片集熱器出口處為最高，而最後一片集熱器出口溫度則較前幾片集熱器之出口溫度低，與本研究