单、双风道折形折流板式空气集热器对比分析

为了进一步提升太阳能空气集热器的集热效率,文章在单风道折形折流板空气集热器的基础上,提出了双风道折形折流板式空气集热器,通过在集热器中加入回风通道,并按照一定的比例将新风和回风进行配比,以增加集热器的热利用率。研究结果表明,双风道折形折流板式空气集热器的集热效率高于单风道折形折流板空气集热器,双风道折形折流板式空气集热器的压损系数低于单风道折形折流板式空气集热器;随着进口温度逐渐升高,两种空气集热器的集热效率均逐渐下降,单风道折形折流板式空气集热器全新风和全回风集热效率分别为53.35%,49.17%;在全新风工况下,双风道折形折流板式空气集热器的集热效率最高,为59.89%,在全回风工况下,双风道折形折流板式空气集热器的集热效率最低为59.09%;随着进口风速逐渐增大,双风道折形折流板式空气集热器的集热效率和压力损失均逐渐上升,该集热器的最高集热效率为70.49%;冬季,当太阳能空气供暖系统的进口风速为0.3 m/s时,室内的舒适度最佳。     

非均匀多孔太阳能新风预热墙热性能实验研究

该新风预热墙是一种兼顾供暖和新风预热需求的太阳能墙体,由渗透型集热板、空气夹层、出风口、保温墙体等组成。通过人工气候室实验测试的方法,分析该太阳能墙系统在不同太阳辐射强度、开孔高度和集热板高度比例、抽吸速度以及渗透孔径等工况下各运行阶段集热板、出风口等热性能。结果表明:随着太阳辐射强度、开孔高度和集热板高度比例的增加,系统的热效率和新风温度显著提升,集热效率最高达到75%,最高温升约为15.0℃;并根据风温和风量需求,给出合理的风机抽吸速度和渗透孔径取值,可为太阳能墙体的实际应用提供依据。     

太阳/空气能集热蒸发器换热性能的数学建模与仿真

提出的太阳/空气能集热蒸发器是一种表面涂有太阳能选择性吸收材料的新型翅片管式换热器,可在换热过程中同时吸收太阳能和空气能。在常规空气源热泵蒸发器的稳态分布参数模型中引入辐射换热传热系数和辐射得热传热系数,建立与太阳/空气能集热蒸发器换热特点相匹配的新型数学模型,并编写相应的Matlab仿真程序。经计算,常规数学模型计算误差较大,而新型数学模型的计算值与实验值误差仅在5%以内,准确性更高。     

集热蓄热墙热工设计优化分析

民用被动式太阳房住宅大多数采用直接受益式和集热蓄热墙相结合的方式,而蓄热墙的效率会直接影响供暖和太阳能利用效率。下面我们通过热工分析对这个问题进行一些探讨。一、蓄热墙夹气层的厚度蓄热墙夹气层厚度S直接影响内部气体流动状况,进而影响对流换热的强弱。如果夹气层过厚,不仅建筑上不合理,造成浪费,更主要的是内部空气流     

太阳能集热墙与地下室复合系统冬季供暖试验研究

提出一种适用于被动式太阳能空气供暖的地下室蓄热系统,并对西北严寒地区采用该系统的农村住宅进行供暖试验研究。通过试验,分析太阳能集热墙与地下室复合系统对室内热环境的影响。试验结果表明:有太阳能集热墙与地下室复合系统的房间内平均空气温度比对比房的室内空气平均温度高7.5℃,最高温差达13.6℃,最低温差为2.5℃。通过对太阳房供暖节能率的分析计算得出其节能率为62.3%,验证在该地区建立太阳能集热墙与地下室复合系统建筑的可行性和经济性。     

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。     

陶瓷太阳能板换热CFD初步研究

陶瓷太阳能板是一种新型太阳能集热设备,具有耐腐蚀、抗老化、使用寿命长等特点。在应用中,太阳能板的换热特性影响集热系统的运行实效。本文通过CFD研究陶瓷太阳能板的换热特性,分析影响其性能和系统组合配置的因素,为陶瓷太阳能板的应用提供借鉴,提出进一步研究和改进技术的地方。     

改进型微热管平板太阳能空气集热器性能分析

近年来,以空气作为换热介质的太阳能集热器越来越受到重视。本文以微热管阵列为核心传热元件,设计并搭建了改进型微热管平板太阳能空气集热器性能测试系统。通过实验研究了不同空气流量和不同进口温度对集热器集热性能的影响,获得相应参量对集热器的出口空气温度、集热效率和微热管阵列蒸发段温度的影响特性,分析对比了改进前后集热器的集热性能,得到了集热器效率的归一化曲线。实验结果表明,改进型微热管平板太阳能空气集热器在夏季240 m³/h空气流量时集热性能最佳,改进后的集热器相比原集热器在夏季的平均集热效率最高同比提升13.8%;在240 m³/h风量下的平均集热效率最高达到了74%,对应集热器的压降为9.2 Pa。     

蛇形太阳能空气集热器流道布置的优化分析

加装扰流板的蛇形太阳能空气集热器是平板式太阳能空气集热器的常见改进形式。文章对上风道、双风道、下风道蛇形太阳能空气集热器的集热效率和热量损失进行模拟分析。分析结果表明:3种太阳能空气集热器的集热效率随着测试时间的变化均呈现出先升高后降低的变化趋势;上风道、双风道、下风道蛇形太阳能空气集热器的平均集热效率分别为57.53%,64.69%,65.24%,热量损失分别为429.26,323.97,317.01 W。     

基于太阳能炕的主被动复合采暖建筑的实验研究

研究一种新型的太阳能主被动复合采暖民居设计,对该系统的运行情况进行系统的实验研究。该系统结合太阳能被动式空气集热器及太阳能炕系统:太阳能炕将太阳能的应用与炕床高效的能量利用相结合,替代火炕提供舒适的睡眠环境;太阳能空气集热系统对日间的室内环境进行加热。实验工作在青海省实地展开,对系统的3种不同工作模式(太阳能炕子系统单独运行、太阳空气集热系统单独运行、太阳能炕系统与太阳能空气集热系统同时运行)进行测试。结果表明,太阳能炕夜间表面温度可保持在27~38℃之间。空气集热系统可提高室内温度4℃。     

被动式太阳房

三、集热蓄热墙式被动房这种被动式太阳房的结构如第一讲中图1(c)所示,它利用南向垂直蓄热墙吸收穿过玻璃的阳光以进行集热和蓄热。因为它最初是由法国国家科学研究中心太阳能研究室主任特朗勃教授提出的,故一般称其为特朗勃墙。在实用中建筑师米谢尔又做了大量工作,所以有时也称它为特朗勃一米谢尔墙。集热蓄热墙式被动房墙体由蓄热性能好的混凝土、砖或盛水容器构成,表面涂成黑色。玻璃盖板和墙壁之间留有空气层,空气被太阳照射变热而上升,通过上、下两个通风口与室内空气进行自然循环达到采暖的目的。     

新型太阳能集热墙冬季保温性能分析

建立新型结构的太阳能集热墙,给出新型太阳能集热墙的结构组成.利用CFD技术对新型太阳能集热墙系统采暖房间的温度场进行了模拟,给出室内温度场的分布规律,并分析了室内温度日变化情况;通过对比分析新型太阳能集热墙与传统太阳能集热墙的温度场分布,验证了新型太阳能集热墙具有良好的保温节能性能.     

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。     

扰流板式太阳墙内部流动传热分析

为了减少太阳墙的换热损失,提高其集热效率,文章提出了一种扰流板式太阳墙,并对普通太阳墙和扰流板式太阳墙进行数值模拟。研究结果表明:典型工况下,扰流板式太阳墙的平均集热效率和平均出风温度分别比普通太阳墙高30.03%,10.1℃;当太阳辐射强度由200 W/m~2逐渐升高至800 W/m~2时,两种太阳墙的出风温度、集热效率和热损失系数均呈现出逐渐增加的变化趋势,但总体来讲,太阳辐射强度对集热效率影响较小,对出风温度和热损失系数影响较大;当送风量发生变化时,若保证室内的最低送风温度为30℃,则扰流板式太阳墙的集热效率比普通太阳墙高32.59%,扰流板式太阳墙的热损失系数比普通太阳墙低0.94 W/(m~2·℃)。     

利用条缝射流强化无盖板型太阳能集热器性能

为提升无盖板型太阳能空气集热器热性能，设计一种条缝射流型太阳能空气集热器，并利用数值模拟和实验验证对其热性能进行分析。集热器内部流动及换热特性的模拟结果表明，利用圆孔和挡片形成的条缝射流能对集热板形成有效覆盖，进而提高进气与集热板的对流换热。射流条缝存在最优结构参数，当圆孔直径为25 mm时，条缝宽度在3 mm处接近最优；集热效率则随挡片直径的增大而增大，是由于射流贴附效应在变强。实验结果表明，条缝射流型集热器的全天热效率稳定且高效。当处理气量为39 m3/h时，该集热器全天热效率稳定在约48%，优于传统的无盖板渗透型太阳能集热器。     

平板型双流道太阳能空气集热器热性能研究

基于已产业化应用的平板型太阳集热器,在长度方向上加工形成空气流道,进出口位置以对角线形式布置,提出一种平板型双流道太阳能空气集热器,搭建空气集热器实验平台,对改型后的集热器进行空气集热实验与分析。研究结果表明:在太阳辐射强度及环境温度平均值分别为535.2 W/m~2和22.2℃、空气质量流量为0.024 kg/s时,基于采光面积的集热效率平均值与最大值分别为51.29%和53.93%,空气最大温升与最大温差分别为60.4℃和40.6℃,热迁移因子为0.55;以对角线形式布置的空气进、出口和空气的双流道式流动,可增加空气流道长度,强化与吸热板的对流换热。这种空气集热器具有改型方便、成本低廉、易于产业化生产等优点,可广泛应用于采暖、干燥、通风等方面。     

太阳能平板空气集热器内部流动与传热分析

基于雷诺时均的三维定常粘性N-S方程及能量方程,对内设挡流板的太阳能平板空气集热器内部流动和传热特性进行数值分析和实验验证,模拟结果与实验测量结果显示出良好的一致性。研究表明:挡流板的存在致使内部流动非常复杂,挡流板背侧发生显著的流动分离与再附着现象,同时对温度场产生重要影响,因此消除各种涡流是提高集热效率的有效途径之一;气流在挡流板末端发生180°偏转形成的二次流增加了流动损失,但同时实现了冷热流体的掺混,强化了换热;集热板的多种换热方式中对流换热占主导,辐射换热占总换热量的1/7,为提高集热效率,应设法进一步降低集热板平均温度。     

基于微通道板强化换热的多功能百叶集热墙模块实验研究

提出一种基于微通道板强化换热的多功能百叶集热墙,在集热墙的空气夹层中构建百叶型微通道板,利用水循环带走积蓄在集热腔内部的热量,缓解夏季集热墙过热问题的同时可满足家庭对热水的需求。对比测试表明,多功能集热墙的背板温度相比于传统集热墙最高降低24.4%,而水箱平均水温最高达到46.80 ℃。该研究证明百叶集热墙在减少室内夏季得热、提供生活热水等方面均具有良好的实践效果。     

一种槽式太阳能空气集热器热性能的试验研究

为了研究日光温室用槽式太阳能空气集热器的热性能,基于TracePro光学模拟软件设计了一种槽式太阳能空气集热器,对其进行试验研究,分析了不同因素对集热性能的影响规律。实验结果表明,管中空气流速的变化对集热器集热效率和集热量的影响规律是相同的,在不同的流速下,存在最佳空气流速约为4.4 m/s,使得集热器的集热量和集热效率最大,集热量达到373.2 W,集热效率约为25%,此时集热性能最好。对于不同太阳辐照度,正午时刻之前,太阳辐照度越大,集热器的集热效率越大,正午时刻之后,集热器的集热效率基本保持不变,15:40之后集热器集热效率逐渐减小。当太阳辐照度和管中流速相同时,室外温度越高,集热器集热效率越大,集热性能越好。集热管中空气温度沿着集热管出口方向不断增大,太阳辐照度越大,集热管相同位置空气温度越高。该研究结果可为此种槽式太阳能空气集热器在日光温室的应用中提供参考。     

烟囱阴影下风力增压式太阳能烟囱电站性能探究

文章以西班牙太阳能烟囱电站为原型,采用太阳射线追踪法加载太阳辐射,对太阳能烟囱电站和风力增压型太阳能烟囱电站进行三维数值模拟,探讨烟囱阴影下系统的流场特性和太阳入射角度对系统性能的影响。研究结果表明:烟囱阴影区蓄热层表面、集热棚表面温度突降,导致热气流与蓄热层表面、集热棚表面进行对流换热,造成热量损失;随着太阳入射角增加,系统轴功率和集热棚效率均明显下降;风力增压装置形成的出口负压可以削弱阴影所造成的气流掺混等不利影响,因而风力增压型太阳能烟囱电站涡轮机轴功率的变化幅度相对常规太阳能烟囱电站较为平缓。