适用于西藏的太阳能空气集热器的研发

太阳能建筑供暖技术的研发在太阳能资源丰富的西藏自治区(下文简称为“西藏”)等地区具有潜在的实际应用价值。研发设计了一种太阳能空气集热器,并制造了该太阳能空气集热器样机;然后在拉萨市自然太阳光条件下(测试当日的太阳辐照度在161.8～1588.0 W/m²之间,均值为1316.3 W/m²),太阳能空气集热器采用跟踪太阳模式时对其集热性能进行了测试。测试结果表明：该太阳能空气集热器的进风口空气温度(即环境温度)均值为22.45℃,经过太阳能空气集热器被太阳辐射加热后,可产出温度在51～85℃之间、风量为150 m³/h的热空气,出风口空气温度均值达到68℃,最高值接近拉萨市水的沸点(86℃),表明该设备的集热效率高。研发设计的太阳能空气集热器在集热性能上具备实际应用价值。     

轻质双层纺织基太阳能空气集热器的集热性能试验研究

纺织基太阳能空气集热器作为轻质柔软的太阳能集热器,在中低温集热领域具有潜在的应用前景。文章设计了新型双层纺织基太阳能空气集热器,并进行户外试验,探究单双层结构、间隔丝密度、空气质量流量对集热器性能的影响。研究结果表明:在空气质量流量为0.023 kg/(m²·s)时,双层纺织基太阳能空气集热器热转移因子和总热损系数分别为0.97和5.87 W/(m²·℃),集热性能优于同条件下单层结构集热器;进出口空气温差和集热效率随间隔丝密度的增加而增加;集热效率随空气质量流量的增加而增加,当空气质量流量为0.037 kg/(m²·s)时,间隔丝密度为36根/cm²的集热器集热效率为0.64。     

基于TRNSYS的太阳能谷电蓄能供热采暖系统性能研究

为了研究太阳能谷电蓄能供热采暖系统运行特性,采用TRNSYS软件建立系统各部件模型,分析了太阳能辐照强度、集热面积和空气流量对系统太阳能保证率的影响,对系统进行优化研究。结果表明：太阳能辐射强度对系统太阳能保证率的影响较大,拉萨全年太阳能保证率波动比上海和北京小;太阳能保证率与集热面积呈正相关;空气流量对太阳能保证率影响较小,当空气流量为40 m³/(h∙m²) 时太阳能保证率最大,相比36 m³/(h∙m²)工况提高了0.26%;选择集热面积为650 m²、最佳空气流量为40 m³/(h∙m²) 的优化系统,相比集热面积为716 m²、空气流量为36 m³/(h∙m²) 工况下的年均太阳能保证率降低了1.22%。本研究可为太阳能谷电蓄能系统的后续研究提供参考。     

铝排管集热器吸收太阳能、空气能和环境能研究

对无透光和保温材料封装的新型铝排管平板集热器进行吸热特性分析,建立了吸收太阳能、空气能和环境能的数学模型,并分析了流体滞止特性对平板集热器吸收空气能的影响。进一步针对铝排管平板集热器的设计参数,通过TRNSYS软件进行仿真。在TRNSYS软件中对于影响集热器吸热性能的参数进行了单一变量分析。仿真结果显示:该平板集热器集热效率相比普通集热器大大提高。风速对空气能吸收量影响较大,风速越大,滞止温度越高,空气能吸收量越多;辐射量对太阳能吸收量影响作用明显,但对环境能吸收有减小趋势;集热面积增大和集热器整体性能提升有很大的关联作用;环境温度对环境能吸收量有很大的决定作用;入口流量对集热性能的提升存在峰值影响力,而进口温度的增加会降低集热器的集热效率。该平板集热器通过实际应用表明,其性能与仿真结果相符,且能够大大提高集热器效率。     

基于平板微热管阵列的新型太阳能空气集热器热性能及阻力特性研究

以平板微热管阵列为核心部件设计一种新型的太阳能空气集热器,对其热性能和阻力特性进行详实的实验研究。探讨不同季节对空气集热器集热效率的影响;空气流量对集热效率的影响;空气集热器的流动阻力特性。实验结果表明:夏季稳定运行状态下集热器的集热效率可达73%,流动阻力小于25 Pa。     

直通式真空管空气集热器热性能实验及干燥应用

在直通式太阳能玻璃真空管空气集热器基础上改进联箱结构,并搭建测试平台对该种改进型空气集热器进行热性能实验研究。通过实验比较改进前后集热器的温升和效率,获得改进后集热器出口温度与太阳辐照度关系的线性回归方程,掌握不同空气质量流量对集热器出口温度和集热效率的影响规律,分析得到该种真空管的最佳串联个数,并对应用该种集热器的太阳能干燥系统的干燥效果进行初步测试分析。该研究结果可为太阳能空气集热干燥系统的设计及应用提供参考。     

圆柱阵列太阳能空气集热器的实验研究

为了提高太阳能空气集热器吸收太阳辐射的能力和换热能力，设计了圆柱阵列太阳能空气集热器及实验台。对圆柱阵列太阳能空气集热器的热性能进行了实验研究，并与同条件下测试的平板集热器的热性能进行比较，效率提高了22％。实验结果可为圆柱阵列太阳能空气集热器的设计提供参考。     

平板太阳能集热器冬季运行策略优选实验与集热性能对比研究

为进一步改善平板太阳能集热器(FPSC)冬季水温提升能力的不足，通过搭建的实验平台对FPSC冬季运行策略展开多项实验，分析不同运行模式所对应的集热性能以及适用条件，为平板集热器更高效利用提供参考方案。研究发现：单块FPSC高流速运行的集热效率可达63.74%，各项热性能指标参数优异，但水箱温度偏低；串联、并联系统的水温提升能力较单块模式显著增强，全天温升超过30℃，■效率达到5.15%。其中，并联系统的热效率、对流换热系数、热损失系数分别为51.52%、41.95 W/(m²·K)、4.74 W/(m²·K)，明显优于串联系统的45.33%、38.74 W/(m²·K)、4.81 W/(m²·K)，集热性能更佳；系统冬季低流速运行将出现断流现象，同时水箱内部温度分层明显；高流速运行工况下，降低水箱容积将缩短有效集热时间，无法充分吸收太阳辐照能；增大水箱容积虽能减少集热损失，但系统温升下降造成热能品质降低。     

微热管阵列平板太阳集热器的数值模拟与优化

介绍一种全新的平板式太阳集热器,该集热器应用微热管阵列作为集热元件,具有成本低、抗冻、承压、不易结垢、易与建筑一体化等优点。对其瞬时热性能进行的实验研究表明,该集热器瞬时效率曲线的截距达83.1%,斜率为-4.77。建立了微热管阵列平板太阳集热器的CFD模型,对集热器内部流体流动与换热进行数值模拟,模拟结果与实验结果吻合较好,从而验证了模型的可靠性。采用CFD模型对集热器干式接触式换热器进行优化,结果表明,该集热器循环水的最佳流量为0.1~0.2 kg/(m2·s),水流量较低时,采用直内肋管可适当提高集热效率,随着流量的增加,管内加肋对集热器性能的提高影响不大。     

无盖板渗透型太阳能空气集热器热性能的实验研究

无盖板渗透型太阳能空气集热器是一种易于实现建筑一体化的高效新风预热及干燥装置。为了掌握无盖板渗透型集热器在实际工况下的热性能,建造了集热面积为2.2 m2的太阳能空气加热系统实验台,并在2009年2月至2009年4月对其热性能进行了户外瞬态实验研究。实验结果表明出口空气温度随辐射强度的增加而升高,太阳辐射强度是影响集热器出口空气温度的最重要因素,而室外空气温度的影响极小。空气温升随风量的增加而减小,集热器热效率随风量的增加而增大。在三个测试日中集热器的平均热效率分别为58%、63%和72%,高于普通平板太阳能空气集热器。     

开放式热管中温太阳能空气集热装置的试验研究

设计一种使用简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和新型开放式热管组合的全真空玻璃集热管中温太阳能空气集热装置。每个集热单元包括一个简化CPC集热板,一根全真空玻璃集热管,在玻璃集热管内安装一个铜管和外部的一个蒸汽包连接构成一个开放式热管结构。蒸汽包内安装螺旋换热管加热通过换热管的流动空气工质。分别使用水和CuO纳米流体作为热管工质,以空气作为集热工质,对热管式中温空气集热器的传热特性进行了实验研究。分析了不同工作压力、不同工质及纳米流体质量分数对热管集热传热特性的影响,详细比较了热管水工质和纳米流体工质在集热传热性能上的优劣。试验结果表明:本系统只使用2根玻璃集热管构成集热器,空气最大出口温度在夏天可达到200℃,在冬天可接近160℃,系统平均集热效率达到0.4以上,整个系统表现了良好的中温集热特性。以纳米流体为工质的热管热阻比以水为工质时平均降低了20%左右     

基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器性能实验研究

设计一种基于平板热管的太阳能-空气能双源集热蒸发器及由其组成的新型直膨式热泵系统,并对其进行实验研究与分析。实验测试平板热管在制冷剂低温取热条件下的均温性与导热性能,热泵运行工况下集热蒸发器表面温度分布、光电光热性能,以及在不同天气条件不同运行模式下热泵系统性能。结果表明,平板热管在低温取热条件下当量导热系数可达6.8×10⁵W/(m·℃),集热蒸发器运行时纵向最大温差为3.9℃;在夏季晴朗天气条件下运行太阳能模式制热水时热泵平均COP为3.62;在低辐照阴天下运行太阳能-空气能双源模式与太阳能模式相比,单位面积集热功率提高18.8%,系统平均COP提高5.7%;在无辐照的夜晚,运行空气源模式系统COP为2.54。     

集热方式对全玻璃真空管太阳能热水器性能的影响

为对比分析自然循环竖排管、强制循环竖排管和强制循环横排管3种集热方式对全玻璃真空管太阳热水器有效集热量、平均有效集热效率和瞬时有效集热量等的影响,以3组30支Φ58×1800 mm的全玻璃真空管太阳热水器为研究对象,在兰州地区搭建试验平台,在太阳辐射为19.0～25.7 MJ/m2,风速为0.5～1.3m/s,平均环境...     

Parameter effects on design and performance of flat plate solar collectors

Under steady-state and transient state conditions, efficiency and warming-up time of flat plate water collectors are calculated. The effects of the variation of a great many parameters are presented. Proper consideration of these effects is important when meteorological conditions are unfavorable. Comparison of collector performance in summer and winter shows the importance of collector inclination, and the effect of pipe spacing. A rule of thumb is given for the approximate transformation of diurnal irradiance curves into effective constant irradiance values. For the conditions considered here an effective irradiance of about 400 W/m² in June yields an efficiency of 57 per cent and an effective irradiance of 300 W/m² in December gives 46.5 per cent.     

多功能太阳能采暖集热器研究

本研究设计了一种可转换冬季与夏季功能的太阳空气集热器,该集热器的集热板为一组叶片,叶片由传动装置联接在一起,吸热板叶片可以转动,并且能够跟踪太阳能运行,最大限度吸收太阳辐射。吸热板背面涂以热反射涂层,夏季叶片翻转180,°反射红外辐射隔热降温。文章分析了影响太阳空气集热器的瞬时集热效率的各种因素,并对其热性能进行了试验。     

The equivalence of outdoor and mixed indoor/outdoor solar collector testing

An extension of the heat transfer analysis for a flat plate collector is presented in order to provide a single equation incorporating the effects of solar heating in the collector cover, variations in longwave atmospheric radiation and variations in the individual heat transfer coefficients in the collector.

By considering this equation it is shown that variations in longwave atmospheric radiation can influence the collection efficiency by up to 3 per cent, and that solar absorption in typical collector cover glasses also has an influence of 2–3 per cent.

The magnitude of the plate efficiency factor (F′) is shown to decrease as the collector temperature increases because it is a function of collector heat transfer coefficients. In poor collectors this effect can alter the collection efficiency by as much as 10–15 per cent.

The sum of these variations in collector efficiency is small for “good” collectors and it follows that the mixed indoor/outdoor test will produce quite representative results for these. However, when the variations are large, such as is the case for poor collector designs, then the mixed indoor/outdoor test will over-estimate the collection efficiency.     

Collector efficiency of upward-type double-pass solar air heaters with fins attached

The collector efficiency of upward-type double-pass flat plate solar air heaters with fins attached and external recycle is investigated theoretically. The double-pass device was constructed by inserting the absorbing plate into the air conduit to divide it into two channels (the upper and lower channels). The double-pass device introduced here was designed for creating a solar collector with heat transfer area double as well as the extended area of fins between the absorbing plate and heated air. Moreover, the advantage of external recycle application to solar air heaters is the enhancement of forced heat convection strength, resulting in considerable device heat transfer performance improvement. This advantage may compensate for the remixing at the inlet which decreases the heat transfer transfer-driving force decrement (temperature difference).     

平板型光伏/光热系统高效换热数值模拟研究

针对光伏/光热（PV/T）系统管板换热结构传热性能差、电池层温度分布不均匀的问题,采用管板连接处增加机械加固的形式强化管板导热接触,同时提出蛇形管、单向螺旋型和双向螺旋形3种换热通道分布结构。通过数值模拟方法对比不同结构的系统热性能,随后在流量、辐照度、入口水温等多工况条件下分析换热性能的变化。结果显示：系统在流量90 L/h、辐照度800 W/m²时呈换热性能最佳状态,热效率能达71.5%;管道具体排布方式对热效率和电池层平均温度的影响不大,而双向螺旋管将冷热管交替布置,较单向螺旋管和蛇形管结构能明显提高电池层温度分布的均匀性,温度分布不均匀度最高可降低37.5%。     

Available solar exergy in an absorption cooling process

Using the global solar radiation on a flat plate converter of selective surface, the process temperature, the ambient temperature and the characteristics of the collector as initial data; the maximum available exergy for feeding a lithium bromide absorption cooling machine and its daily distribution in Madrid is determined. The conversion of solar radiation into exergy is calculated through the Müser endoreversible engine. The model, which takes into account the relative Sun-Earth movements, the presence of the atmosphere, the transitory regime, the losses to the surroundings and the losses caused by the heat capacities effect, allows a maximum hourly exergy efficiency of the available heat between 11 and 14.6% and a daily exergy efficiency in the order of 3% to be obtained. The maximum available daily exergy varies from 800 kJ/(m² day) for a very hot clear day to 950 kJ/(m² day) for a warm clear day.