屋顶太阳能集热器对顶层房间冷热负荷的影响研究

屋顶太阳能集热器的存在改变了屋顶的太阳辐射得热,在一定程度上影响建筑的冷热负荷,特别是对于顶层房间,屋顶是受室外热作用影响最大的外围护结构。本文通过实验测量有太阳能集热器的屋顶和无太阳能集热器的屋顶的外表面温度,建立一维非稳态传热模型,对屋顶的内表面温度及传热量进行数值求解,获得屋顶的热流量数据并对实验结果进行分析。实验结果表明:太阳能集热器的存在会减少屋顶的辐射得热,降低建筑物的夏季冷负荷,增大建筑物的冬季热负荷。     

平板型太阳能空气集热器的研究进展

太阳能空气集热器由于其在化工干燥等工程应用中的独特优势,已成为人们关注的焦点。由于空气介质自身性质,太阳能空气集热器的热性能普遍较低。为解决此问题,人们通过实验研究、数值模拟等方法对太阳能集热器的运行参数进行了优化,结构进行了改进。本文对已有国内太阳能空气集热器的研究进行了总结,分析太阳能空气集热器热性能的主要影响因素及提高热性能的主要途径,以及今后的发展趋势预测。     

平板太阳能空气集热器的数值模拟研究

为评估4种不同类型平板太阳能空气集热器的热性能,本文建立了平板空气集热器的二维稳态CFD模型,对集热器内部空气的流动及热量的传递过程进行数值模拟,并获得了集热器热性能曲线。模拟结果表明,在标准流量下,双流道型(c型)平板空气集热器最大热效率达79.44%,热损系数为5.80,热效率高于其他3种类型的空气集热器,热性能最优。随着空气流量的增加,b型平板太阳能空气集热器由于具有较好的保温特性而表现出更优的集热性能。     

空气源热泵热水器设计改造方案

北方某高层住宅小区热水供应系统原设计方案为集中-分体(日照不足低层数区域)、单户壁挂太阳能系统(日照充足高层数区域),因考虑集中-分体系统需要设置屋顶太阳能机房、管井热媒管路较长、集热器及供热循环泵物业维护管理复杂等因素,拟采用空气源热泵热水器系统替代集中-分体太阳能系统,就系统的替换提出设计修改方案,以探究两种热水系统替换的互补性。     

空气源热泵热水器设计改造方案

北方某高层住宅小区热水供应系统原设计方案为集中-分体(日照不足低层数区域)、单户壁挂太阳能系统(日照充足高层数区域),因考虑集中-分体系统需要设置屋顶太阳能机房、管井热媒管路较长、集热器及供热循环泵物业维护管理复杂等因素,拟采用空气源热泵热水嚣系统替代集中-分体太阳能系统,就系统的替换提出设计修改方案,以探究两种热水系统替换的互补性。     

太阳能烟囱强化自然通风的数值模拟

太阳能烟囱的应用可以加强太阳能自然资源的利用,削减不可再生能源的耗费。本文通过使用数值模拟的方法对太阳能烟囱房间的气流流动进行了模拟分析,特别研究了太阳辐射量、环境温度以及太阳能烟囱截面宽度对房间通风量的影响。数值模拟计算结果与理论计算结果吻合很好,为加强房间通风效果提供了理论依据。     

开孔折流板型太阳能空气集热器的数值模拟研究

为进一步提高空气太阳能的集热性能,折流板开孔型平板太阳能空气集热器被设计出来,文章采用数值模拟方法,研究了其流动传热特性,并且分析了开孔数量、大小以及在不同开孔数量下进口流速对折流板空气集热器集热效率的影响。研究结果发现:在入口流量为0.015 kg/(s·m²),内设4块折流板上开孔数量为3时,集热效率为44.33%,集热效率最高,比未开孔的折流板型空气集热器的集热效率提高了4.11%。     

日光温室专用多曲面槽式太阳能空气集热器热工性能试验研究

受到建筑材料热物性能的限制,透射在被动式日光温室北墙的太阳能对墙体内部层温度影响范围较浅,墙体的显热蓄热功能得不到充分利用。为此,基于提出的日光温室太阳能主-被动式三重结构相变蓄热墙体构筑方法,项目组团队研发了一种可直接安装在日光温室后墙顶部、体积小、安装方便且不占用耕地的日光温室专用多曲面槽式太阳能空气集热器,将该集热器加热的空气通过小型风机输送到墙体内部以提高中间厚重墙体的显热蓄热能力。为了探究所研制的多曲面槽式太阳能空气集热器热工性能,本研究搭建了关于该空气集热器热工性能试验台,重点研究了太阳辐照度、集热器内空气流速与进口温度、集热器保温性能及集热器长度等因素对其出口温度、集热量与集热效率等热工性能参数的影响规律。试验结果表明:所研制的多曲面槽式太阳能空气集热器管内空气流速宜为1.6~1.8 m/s,集热器单元的串接长度宜为16~18 m;晴好天气时,空气集热器的最大瞬时集热效率可高达56.7%,单位面积日累积集热量可达6.2 MJ/(m2·d)。     

太阳能强化烟囱技术在通风采光装置中的应用研究

通过对室外的通风采光装置的通风管改造成透明玻璃管,形成集热器式太阳能烟囱,测试了烟囱的通风速率和温度变化情况,根据其工作原理计算了从9:00-17:00时之间的室内外空气压力差,证实了太阳能烟囱可以提高室内外的通风速度。     

斜坡太阳能热气流发电系统数值模拟

对斜坡太阳能热气流发电系统进行数学建模,并根据数学模型编制相关的计算程序。在改变烟囱高度和改变热流密度两种工况下进行数值模拟,计算结果表明：随着烟囱高度的增大,集热棚出口风速逐渐增大、空气温度逐步降低;随着热流密度的增大,集热棚出口风速、温度逐渐增大。通过该模型的数值计算结果与实验测量值有较好吻合度,验证了该模拟方法的正确性。     

多孔盖板型太阳能平板空气集热器热性能模拟

建立多孔盖板型太阳能平板空气集热器的数值计算模型,利用已有实验数据验证模型的准确性。基于该数值模型研究单位面积系统风量、太阳辐射照度和集热层吸收率对集热器热性能的影响。结果表明,多孔盖板型太阳能平板空气集热器的热性能较普通平板集热器有明显改善。系统风量增大,集热效率相应地增大,而空气通过集热器的压力降也会迅速增大,从而造成系统风机耗电量增加,所以应综合考虑系统的热性能和风机耗电量,合理选择系统风量。空气温升随太阳辐射照度增大而升高,并且接近线性增长,集热效率随着辐射照度增大呈缓慢下降趋势。集热效率随着集热层吸收率增大而显著增大,且接近线性增长。     

太阳能集热器-内嵌管式相变顶板房间能效模拟分析

建筑节能与可再生能源利用是实现碳达峰碳中和的重要技术手段.太阳能集热器-内嵌管式相变顶板系统通过太阳能集热器吸收太阳辐射能量,相变材料储存能量以实现全天室内供暖,从而降低室内采暖能耗.本文建立了内嵌管式相变顶板的二阶可变热容热阻简化传热模型,建立太阳能集热器-内嵌管式相变顶板房间模拟平台,并对房间热特性与能耗特性进行模...     

直通式真空管太阳能空气集热器的实验研究

研究了一种新型的直通式多根真空管空气集热器装置,包括直通式(两端开口)真空集热管和上下分集管。直通式真空管太阳能空气集热器安装在南墙的外面,室内空气进入集热器,加热后送回房间,实现了太阳能供暖,不需要风机或者水泵,简单可靠。搭建了试验台并测试了冬季供暖时的热性能。通过实验得出,该装置集热效率最高的点出现在14:00,集热效率为51%,其集热效率最低的点出现在16:00,集热效率为46%,全天的总效率为36.3%,具有较高的热效率。     

正弦型肋片太阳能空气集热器的数值模拟

本文提出了一种正弦型肋片太阳能空气集热器,采用三因素三水平的正交试验法,对不同肋片参数的模型进行数值模拟,得出最优肋片参数组合为:波纹幅值15mm,波纹周期100 mm和肋片高度45 mm.研究表明:在10时至15时的典型工况下,太阳辐射照度变化集热效率的影响较小.空气流量在0.03～O.08kg/s范围内,相较平板型肋片太阳能空气集热器,正弦型肋片太阳能空气集热器的平均集热效率高约4.9％、热迁移因子高约0.045,其热损系数则降低0.112 W/(m2·K),表明优化后太阳能空气集热器具有较高的集热性能和较低的热损失.     

不同安装角度下平板集热器阳台壁挂式太阳能热水系统性能分析

本文将对阳台壁挂系统太阳能平板集热器的安装角度(集热器与南立面墙的夹角分别为∠28°和∠0°)建立对比实验,依据国家相关规范及标准做详细的热性能研究,结果表明倾斜安装的平板集热器热水系统的水箱温升、日用得热量等明显高于平板集热器竖直安装(与地面垂直)的系统。     

正交试验法探讨太阳能-空气源热泵影响因素

将太阳能技术与热泵系统相结合,可以实现二者的优势互补。为确定太阳能空气源热泵热水系统优化设计过程中的优先优化次序,利用暖通模拟软件搭建模型,以正交试验为手段,以系统COP为目标函数,分别以极差分析和方差分析法对目标函数进行分析,从而获得太阳能集热器面积、集热器倾角、水箱容积对系统性能的影响程度。研究表明:集热器面积和水箱容积对太阳能空气源热泵系统性能有高度显著影响,在进行系统优化设计时可优先对集热器面积和水箱容积进行优化设计。     

复合型太阳能溶液除湿空调的性能模拟

结合热湿地区的气候特点,设计了复合型太阳能溶液除湿空调系统,并通过数值模拟,分析了除湿器和再生器入口空气参数对系统性能的影响.结果表明,除湿器入口空气温、湿度从36℃和80%冷却减湿预处理到26℃和90%时,除湿器的体积可减小约63%,溶液循环量减小约58%;使用房间排风作为再生空气源,可明显提高溶液的再生效率和浓度,有效降低再生热源温度.     

两种新型太阳能空气集热器热性能研究

研究两种采用冲缝吸热板的渗透式太阳能空气集热器,对Ⅱ型集热器建立传热数学模型,模拟结果与实测结果吻合较好,验证数学模型可以作为理论研究的基础。分别模拟研究结构参数、运行参数对两种集热器热性能的影响。当集热器空腔内空气来源于室外环境时,两种集热器的集热效率均随太阳辐射照度的增大而增加,均随室外风速和环境温度的增大而减小;Ⅰ型集热器的集热效率随太阳辐射照度、室外风速和环境温度的变化率高于Ⅱ型集热器;当玻璃盖板透过率大于0.69时,Π型集热器的集热效率高于Ⅰ型集热器。     

新型热管平板太阳能热水器性能研究

提出了1种基于常规圆热管和高效平板热管结合利用的新型热管式平板式太阳能集热器,并对集热器及其组成的热水器性能进行了实验研究。集热器实验结果表明,瞬时效率曲线的斜率为4.8,截距为0.73,均优于国家标准。在满足国家标准测试要求的条件下,由该集热器组成的两种热水器的实验测试结果表明,紧凑式和分体式热水器的日有效得热量分别为8.6 MJ/m~2和10.4 MJ/m~2,日均集热效率分别为56.7%和60.7%,均于国家标准。采用Polysun软件对新型平板太阳能热水器进行典型日与全年性能模拟,验证了热水器的热性能,并模拟得到在北京地区全年供给系统光热能量为910 kW·h/m~2。热水器有热稳定性强、无炸裂、抗冻能力强的特点,且热性能优良,具有广泛的应用前景。     

空调用太阳能集热器适用性分析

计算了平板集热器、真空管集热器、热管真空管集热器和CPC真空管集热器的太阳能利用系数,分析了几种太阳能集热器在空调系统中的适用性。结果表明,太阳能空调(热泵)系统集热器的热性能随着气象条件、热源温度的变化而变化,具有不同热源温度要求的系统应选用不同的集热器。