波纹板太阳能集热器吸热板表面太阳辐照度分布特性研究

采用蒙特卡洛射线追踪法,研究不同季节和安装角度等关键参数对波纹板太阳能集热器与平板太阳能集热器吸热板表面太阳辐照度的影响,并对得到的数据进行分析。模拟结果显示,在相同安装角度下,波纹板太阳能集热器吸热板表面太阳辐照度比平板太阳能集热器大。二者相差的百分比随光线对集热器的入射角而变化,入射角较小时,相差的百分比较大。90°安装时,冬季波纹板太阳能集热器累积辐照度比平板太阳能集热器提升6.2%,夏季二者接近。40°安装时,冬季和夏季波纹板太阳能集热器累积辐照度分别比平板太阳能集热器提升7.1%和6.9%。     

南北向真空管太阳能集热器日采光量的简化计算方法研究

真空管太阳能集热器的热性能检测应该以其实际接收的太阳辐照量为基准。然而,目前评定真空管太阳能集热器热性能的依据为集热器平面接收到的太阳辐照量,因此,现有检测方法得到的结果并不能反映真空管太阳能集热器的真实热性能。文章基于辐射计算的经验关系式构建了南北向真空管太阳能集热器(NSETC)日采光量的简化计算方法。计算结果表明:当真空管太阳能集热器安装倾角偏离当地纬度10°、方位角偏离正南20°以内时,基于简化计算方法和直接数值计算方法得到的Rb,t-s之间的相对偏差均小于2%;Rb的估算值与直接数值计算值之间的相对偏差小于2.2%;采用二维和三维天空辐射模型计算得到的真空管太阳能集热器天空辐射采光量之间的相对偏差小于0.65%;由太阳直接辐射简化计算方法结合二维天空辐射模型计算得到的真空管太阳能集热器年采光量,与直接数值计算结合三维天空辐射模型计算得到的年采光量之间的相对偏差小于1%。     

曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器的性能对比实验研究

目前传统的平板太阳能集热器存在占地面积大、集热性能差等缺点,在一定程度上制约了其在中国的推广及应用,而新型的曲面太阳能集热器的集热性能有大幅提升。通过实验平台测试了曲面太阳能集热器与平板太阳能集热器在2种安装角度时的集热性能,并分析了这2种太阳能集热器的集热性能差异。结果显示,在相同安装角度时,曲面太阳能集热器的集热效率高于平板太阳能集热器的。     

光伏组件倾角最优化研究与应用

光伏组件按照一定的倾角安装能够提高接收到的太阳辐照量,但目前在光伏组件倾角的选择上和调节时间的划分上存在一定的盲目性。结合各向异性天空辐射模型,提出了倾斜面上太阳辐射量的计算方法。基于最优化理论,以倾斜面接收辐照量最大为目标,在MATLAB中编程实现对不同时间区间内的倾角最优化算法。最后,以上海地区为实例,通过数据对比不同安装倾角下全年光伏组件倾斜面接收辐照量,结果表明最优化角度调节可以提高光伏组件接收的年太阳辐照量,具有较高的实用价值。     

真空管内吸热体接收太阳辐照量的研究

该文对真空管内吸热体分别为平板，圆柱体南向斜置，圆柱体东西横置3种形式在晴天时的日接受太阳辐照量进行了分析研究，推导出了它们与纬度、放置倾角和时间的函数关系，并对北京地区采用的3种安装角度对上述3种形式的集热管的日接收太阳辐照量进行了计算和比较。结果表明，不同纬度地区东西横置圆柱吸热体的日接收太阳辐照量是相同的，有一定倾角的朝南放置圆柱吸热体年平均日接收太阳辐照量高于其东西横置，并且还高于同一倾角的平板吸热体。     

不同气候条件下平板太阳能集热器动态热性能的解析

利用一种可结合环境气象数据等参数来计算平板太阳能集热器一段时间内集热效率动态分布的数学模型,对比研究了不同气候区典型城市年平均效率及逐月效率分布的差异,分析了入口温度与环境温度温差、太阳辐照度对集热器全年瞬时效率的影响,并将该模型与《太阳能供热采暖工程技术规范》中的集热效率计算方法进行了对比。通过分析说明了在研究太阳能集热器的集热效率时,应结合气象条件和运行参数动态进行研究分析,冬季的瞬时效率并非总是低于夏季。该模型可更精确地模拟实际工程情况来计算集热器平均效率,是一种更加适应不同气候地区的太阳能集热器热性能模型,为工程实例中平板太阳能集热器平均效率的选取提供了参考。     

拉萨太阳能集热器竖排安装最佳倾角分析

太阳能集热器的集热量与集热器的安装倾角有关。在竖排集热器朝正南向放置时,其集热量与集热器安装倾角之间存在一定的函数关系。结合拉萨地区典型年气象资料,通过对不同安装倾角真空管太阳能集热器在整个采暖季的集热量动态计算分析和寻优,结果表明：真空管型太阳能集热器在该地区的最佳倾角为46°,考虑到拉萨整个地区的纬度和气象条件不同,建议最佳安装倾角范围为40°～50°。     

U型管式真空管集热器的仿真及集热瞬态效率的计算

根据U型管太阳能集热器的内部结构的换热特点推导了U型管式太阳集热器的瞬时效率公式,建立了U型管太阳能集热器的能量平衡和等效肋片模型两种传热模型,通过数值计算在不同的环境温度、铝翼的平均温度和不同的太阳辐照强度下计算出U型管集热器的瞬态效率,并利用最小二乘法分别拟合出真空管的瞬态效率公式。与实测结果相比,两种方法均与试验数据基本吻合,其中能量平衡模型的归纳式误差更小一些。     

纵向V型波纹板平板空气集热器的热性能实验研究

本文旨在从安装倾角对纵向V型波纹板平板太阳能空气集热器热性能影响出发,用实验的方法,通过对得到的实验数据进行分析和拟合,探求一个适合于昆明地区纵向V型波纹板平板太阳能空气集热器最佳安装倾角的范围和流道内温度场的分布情况。通过实验和理论分析,得出结论:安装倾角为条件下,纵向V型波纹板平板太阳能空气集热器的瞬时效率最优;在稳态条件下,流道内温度随离进口的垂直距离的增加,温度增速先快后慢。     

以太阳模拟器为光源的集热器室内稳态性能对比

以大面积太阳模拟器考察了平板式太阳能集热器、热管真空管式太阳能集热器、全玻璃真空管式太阳能集热器室内稳态下的性能。经测定,全玻璃真空管式太阳能集热器的时间常数为1235 s,其压力曲线随流速变化平缓。在辐照强度为900 W/m2、进口温度低于57℃时,平板太阳能集热器的效率高于热管真空管式和全玻璃真空管式太阳能集热器;进口温度高于57℃时,式真空管式太阳能集热器的效率高于平板式太阳能集热器;进口温度高于64℃时,全玻璃真空管式太阳能集热器的效率高于平板式太阳能集热器。在工作温度范围内,全玻璃真空管式太阳能集热器的效率低于热管真空管式太阳能集热器。设计、流动和换热特征影响了集热器的性能。     

考虑热负荷的太阳能热水系统集热器最佳倾角确定

结合不同月份的热负荷和太阳辐射量变化,从补充热量的经济性考虑,提出了计算集热器最佳倾角的方法,并用计算机以兰州地区为例进行了模拟计算。计算结果表明,不同的热负荷其对应的最佳倾角并不固定,最佳倾角是集热器在该角度下全年各月的得热曲线与耗热曲线最接近的倾角。     

CPC不同方位辐射量及最佳倾角计算

针对复合抛物面集热器(CPC)接收辐射量和集热性能受方位角和倾角影响的关系.分别分析了CPC不同放置方式下接收到的太阳辐射及对应最佳倾角,得到方位角与最佳倾角的关系,结合不同地区研究CPC最大太阳辐射量与倾角、方位角之间的关系.结果发现,大多数地区全年最佳倾角位于当地纬度附近,相差5°以内,侧重冬半年使用应采用较大的倾...     

非正南方向太阳集热器面积补偿的理论研究

该文以昆明和北京为例,对我国南北地区分别选用平板型管翼式集热器和圆柱吸热体真空管集热器进行了模拟计算。结果显示,水平面上日均太阳辐射、环境温度、屋顶方位及倾角对集热面积补偿有不同程度的影响;其中,屋顶方位角和倾角是影响集热器处于非正南和正南方向且最佳倾角时采光面积之比A/A0的主要因素。本文的研究成果可为太阳能建筑一体化设计提供部分有价值的参考数据。     

真空集热管内不同形状吸热体表面相对太阳辐照强度的实验研究

以太阳模拟器为光源，对平面吸热板和半圆柱吸热板热管式真空集热管测定了玻璃罩管内吸热板表面各点随光线入射角变化的相对太阳辐照强度分布，给出了平面与半圆柱吸热板平均相对太阳辐照强度随人射角变化的规律及三维拟合公式，并对两种情况的实验结果进行了初步分析。结果表明，半圆柱吸热板的全天得热量大于平面吸热板。     

基于TRNSYS的CPC集热器太阳能热水系统的模拟分析

通过TRNSYS软件搭建了复合抛物面聚光器(CPC)集热器太阳能热水系统模型,对广州地区某小型别墅的太阳能热水系统进行了设计,并观察系统在1年(8760 h)中的运行情况。选取了系统在4个典型日的运行情况进行分析,得到了CPC集热器在春分日和冬至日的最高出口温度分别为67.5℃和68.2℃,在夏至日和秋分日的最高出口温度分别为85.7℃和83.3℃。CPC集热器的集热效率随进口流量的增大而增大,随进口温度的下降而升高;经测试,CPC集热器的最佳安装倾角为22°。对CPC集热器和平板集热器的集热性能进行比较后发现,二者的集热功率基本均随太阳辐照度的增加而增加,在冬至日12:00~15:00这个时段,CPC集热器的集热功率是平板集热器的1.5倍。     

Radiation modelling and performance evaluations of fixed,single- and double-axis tracking surfaces: a case study for Dhahran city,Saudi Arabia

This work overviews the solar radiation basics and insolation of different surfaces is presented. A complete solar radiation modelling and investigation on the effect of horizontal plate, yearly tilt, monthly tilt, and single-axis and double-axis tracking surface on the insolation are carried out to conduct performance evaluation using the case study in Dhahran city of Saudi Arabia. The increments received by insolation for the yearly tilt, monthly tilt, and single-axis and dual-axis tracking surface with respect to traditional flat-plate collector is estimated. The results show that the yearly optimal tilt angle due to the south is close to the 0.913 time latitude of Dhahran. It is found that the yearly irradiation gains using yearly and monthly optimal tilts relative to flat panel installation are 7% and 14%, respectively. The yearly insulation gains made by single-axis and dual-axis continuous tracking surfaces are 33% and 48%, respectively.     

非金属管式平板太阳能集热器研究

运用平板太阳能集热器热迁移因子F_R的表达式,研究集热器管间距W和管外径D_o对F_R的影响规律。研究发现,随着W的减小,F_R逐渐增大,当W趋近于D_o时,F_R趋近最大,此时集热管导热系数对F_R影响甚微,即可采用非金属材料替代金属材料制作集热管;随着D_o增大,F_R先增加而后逐渐下降。研制了非金属管式平板太阳能集热器,建立了其性能试验测量系统。试验结果表明,当工质流量为0.165 kg/s时,F_R为0.738,平均集热效率为54%。运用BP神经网络算法,建立了非金属管式平板太阳能集热器出口热流体温度的预测模型,并将预测结果与试验结果进行了比较。     

非金属管式平板太阳能集热器研究

运用平板太阳能集热器热迁移因子F_R的表达式,研究集热器管间距W和管外径D_o对F_R的影响规律。研究发现,随着W的减小,F_R逐渐增大,当W趋近于D_o时,F_R趋近最大,此时集热管导热系数对F_R影响甚微,即可采用非金属材料替代金属材料制作集热管;随着D_o增大,F_R先增加而后逐渐下降。研制了非金属管式平板太阳能集热器,建立了其性能试验测量系统。试验结果表明,当工质流量为0.165 kg/s时,F_R为0.738,平均集热效率为54%。运用BP神经网络算法,建立了非金属管式平板太阳能集热器出口热流体温度的预测模型,并将预测结果与试验结果进行了比较。     

半球集热器的试验研究

通过半球集热器和平板集热器的理论计算和对比试验，介绍了半球集热器的性能。