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太阳能光热系统设计软件研究现状与发展

刘昌盛;李丽霞;李娟;詹源

【期刊名称】《太阳能》

【年(卷),期】2013(000)006

【总页数】3页(P13-15)

【作者】刘昌盛;李丽霞;李娟;詹源

【作者单位】皇明太阳能股份有限公司

【正文语种】中文

一引言

太阳能建筑一体化是太阳能热利用方面的重要组成部分，太阳能工程化系统得到了

越来越广泛地推广与应用。为了克服在太阳能系统建筑应用过程中的方案选择不统

一、安装规范不标准、设备选型不准确等问题和弊端，需要一款专门为太阳能工程

系统开发的设计软件，不但可以迅速快捷地给用户一整套系统设计的优化方案，而

且还能够对投资回收比和经济、环境效益分析做出综合科学的评价，也为太阳能的

大面积推广和实现可再生能源替代起到一定的推动作用。

二太阳能设计软件研究现状

1国外现状

太阳能系统设计软件在欧美一些发达国家发展的较早，致力于太阳能系统设计软件

开发利用的科研机构包括：美国威斯康辛大学、SPF瑞士太阳能技术研究所(国际

权威检测机构)以及加拿大自然资源署等等。自从上个世纪九十年代起，这些科研

机构就将太阳能家用和工程系统的设计与计算机辅助功能结合起来，先后研制开发

了数款适用于不同条件下的系统设计软件，促进了太阳能热利用和太阳能建筑一体

化的进程。

2国内现状

目前，在我国的太阳能系统设计领域，无论是家用小型的太阳能热水器还是大型的

太阳能光热工程系统，对于整个系统的优化设计软件研究基本上还是空白的。国内

还没有一款独立开发的适合我国条件的太阳能系统设计软件。

中国建筑科学研究院在2003年承担了联合国基金会(UNF)项目——“太阳热水器

一体化住宅的试点项目改型设计、实用设计手册编写及相关培训”，初步形成了太

阳能系统软件开发的设计思路，但是由于国内太阳能系统设计行业的发展限制和一

些硬件基础、软件人才的欠缺，我国自主开发的太阳能设计软件迟迟没能问世，在

一定程度上影响了我国太阳能产业规模化发展进程。

三太阳能设计软件介绍

1F-chart

F-chart是美国在2001年研究开发的一款用于太阳能供热系统设计及性能和经济

分析的软件，是一种国际通用的稳态太阳能供暖和热水系统性能分析方法。在输入

气象数据、建筑物供暖和热水数据、集热器性能参数、经济性参数后，系统设计软

件可以计算出一年中每个月供热总负荷中太阳能系统所能提供的份额、集热器表面

接受太阳辐射量、建筑物供暖负荷、热水负荷等。

图1F-chart操作界面

此外F-chart所具有的经济性分析程序还可以计算出系统的初投资、投资回收年限、

总节省能源、经济性分析年限内每年的系统投资、系统节省燃料费用等。工程设计

人员可以利用本程序对系统的热性能及其经济性进行全面分析。

2RET-Screen

RET-Screen是由加拿大自然资源部属下CANMET能源中心向全球提供的一款免

费的可再生能源项目分析软件，用来评估各种能效、可再生能源技术的节能量、节

能效益、寿命周期成本、减排量和财务风险。

图2RET-Screen操作界面

RET-Screen分析软件除了本身囊括了世界范围内的气象数据库和典型品牌集热器

性能数据库以外，还包括以下五个模块：项目初始化模块、能源计算模块、成本分

析模块、经济效益分析模块、环境效益分析模块，从各个方面与角度实现对系统的

效益分析。

图3Poly-sun操作界面

3Poly-sun

Poly-sun太阳能系统模拟软件是由瑞士太阳能研究所SPF下属VelaSolarisAG

公司专为太阳能系统设计、安装开发的一款软件，包含太阳能光热系统、光伏系统、

热泵和太阳能空调4个模块。

Poly-sun太阳能系统模拟软件分为普通版、专业版和设计版三个版本。普通版可

以使用软件数据库中现有部件和系统进行模拟计算，输出的计算结果较简单。专业

版可以使用数据库中现有部件，也可对部件参数进行修改，不能创建系统图，只能

使用软件数据库中的系统图。设计版为最高版本，不仅可以修改、输入部件参数，

也可以创建设计者自己设计的系统，输出结果也十分详细和多样化，功能最强大。

4TRN-sys

TRN-sys是美国威斯康辛大学太阳能实验室1981年建立的大型太阳能系统瞬态

模拟软件，后在法国建筑技术与科学研究中心、德国太阳能技术研究中心以及美国

热能研究中心的共同努力下逐步完善。

TRN-sys系统的最大特色在于其模块化的分析方式。一个模块实现一种特定的功

能，