北方农村户用太阳能空气集热采暖系统实验分析

为了研究太阳能空气集热采暖系统在北方农村地区的运行特点,文章以石家庄某农户所用的太阳能空气集热采暖系统为对象,对不同天气条件下该系统的运行效果进行实验分析。分析结果表明:白天,不同天气条件下,房间温度可以保持在18~22℃;夜间,房间温度可以保持在15~18℃。研究结果可为太阳能空气集热采暖系统在北方农村地区的推广提供参考。     

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。     

复合太阳能炕系统运行模式的实验研究

提出一种新型复合太阳能炕系统,该系统由提供被动采暖的太阳能空气集热器和提供主动采暖的太阳能炕系统组成。系统的运行模式是影响室内热环境的重要因素,为寻求最佳的运行模式,在3种运行模式下对系统进行实验测试。结果发现:当系统以晚上模式或下午模式运行时,运行过程中炕体所吸收的热量在之后的放热过程中无法充分释放,且炕面和空气温度的波幅较大;当系统以傍晚模式运行时,炕体能够充分发挥其蓄热优势,使炕面和空气温度的变化相对平缓。     

太阳能与空气源热泵复合式供暖系统在西安地区的应用特性分析及评价

以西安地区的某个房间为研究对象,采用TRNSYS软件针对该房间分别应用太阳能集热系统、空气源热泵系统及太阳能与空气源热泵复合式供暖系统进行供暖时的情况进行了分析.首先,建立了太阳能与空气源热泵复合式供暖系统的仿真模型,并对其正确性进行了实验验证;其次,对比分析了在3种运行模式下各个系统的运行特性;最后,以系统能耗及能效...     

简化CPC式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热器的传热模型研究

对一种新型简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热系统的传热过程进行了理论分析和数值模拟计算,通过实验数据对该传热模型进行了验证分析。该系统由多个集热单元组成,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U形铜管。流动空气在各级U形铜管内被逐级加热。计算研究表明:系统空气最大出口温度可达到200℃,系统平均集热效率达到0.3以上,整个系统表现了良好的高温集热特性。同时,计算也表明当系统工质流量增加时,只要系统增加更多的集热管以增加系统总功率即可满足工质温度达到200℃的设计要求。研究提出的新型简化CPC式全真空玻璃集热管太阳能高温空气集热系统是一种有工业实用前途的太阳能集热器;研究提出的传热模型模拟效果也可以满足一般性工程计算需求。     

利用同心套管的简化CPC式中高温真空管太阳能集热系统设计与实验研究

通过实验研究了一种利用简化复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrato,CPC),全玻璃真空集热管和同心套管组成的太阳能中高温空气集热设备,可以满足工业过程对150℃至200℃的中高温度空气需求。该太阳能空气集热系统由8级集热单元串联而成。各单元都包括一个简化式CPC、一个双层玻璃真空管和一根铜套管。套管被安装在玻璃管内,空气在套管内逐级加热。对各种天气条件和流动参数对集热系统出口空气温度、系统功率和集热效率的影响进行了分析和试验研究。结果表明,整个系统具有良好的中高温集热性能。即使出口空气温度达到210℃,系统平均集热效率仍然达到20%;秋天晴天系统出口空气温度可达210℃,秋季阴雨天也可达168℃。试验结果确认这种简化CPC式全真空玻璃集热管和套管的组合装置是一种有工业实用前途的太阳能高温空气集热器。     

太阳能炕和Trombe墙相结合的新型太阳能采暖系统的数值研究

提出了Trombe墙与太阳能炕相结合的新型太阳能采暖系统,建立了新型太阳能采暖系统的理论模型。采用大连1月份的气象数据对该系统的室内温度、炕表面温度等进行数值模拟,讨论运行方式、有无辅助热源等对室内热环境的影响,并与单独采用太阳能炕或Trombe墙的采暖系统进行对比。计算结果显示,在Trombe墙和新型太阳能炕耦合运行模式,室内温度和炕面温度高于炕单独运行模式或Trombe墙单独运行模式;有辅助加热工况下室内热环境的稳定性优于没有辅助热源工况。     

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。     

一种与空气源热泵结合的太阳能采暖系统性能分析

介绍一种与空气源相结合的太阳能采暖系统,对系统中各部分进行测试,通过测试数据分析系统整体运行性能,包括采暖系统太阳能利用率、辐照对太阳能集热系统的影响,空气源热泵性能随环境温度的变化,以及系统各模块在系统中的占比。研究表明:太阳能集热系统虽受辐照影响较大,但空气源和太阳能的结合使得系统运行更加稳定可靠,另外空气源热泵的COP受环境温度的影响较大,影响整个采暖系统效率。     

太阳能炕采暖系统的试验研究

设计了一种新型太阳能炕采暖系统。在理论分析的基础上建立了实验平台,采用对比分析方法实测太阳能炕采暖房间和传统火炕采暖房间的室内温度和炕面温度分布情况。研究表明,太阳能炕比传统火炕炕头与炕中温差小5℃,炕中与炕尾的温差小2℃,炕面平均温度提高3.4℃,全天室内温度平均提高1.5℃。该新型采暖系统运行安全可靠,能提高室内温度,降低炕面温度的不均衡度。     

太阳能-空气复合热源热泵热水器的性能模拟与分析

介绍了一种新型太阳能—空气复合热源热泵热水装置(SAS-HPWH)。该装置通过使用独特设计的螺旋翅片蒸发管的平板型集热/蒸发器,可以在不同的天气情况下切换运行太阳能热源热泵模式、太阳能与空气双热源热泵模式和空气源热泵模式,制取生活热水。论文主要针对自行设计的一台150L的SAS-HPWH,建立系统的数学模型,并以太阳能输入比例为准则研究系统的运行模式与特性。模拟结果显示该热水器在不同天气特征情况下可高效率地制造55℃热水。论文还分析了太阳辐射、环境温度以及压缩机的容量对系统特性的影响,提出使用变频压缩机,根据不同的天气情况调节制冷剂流量,进一步提高系统的整体性能。     

太阳能-空气源热泵联合干燥系统设计及干燥枸杞的实验研究

为缩短枸杞干燥时间,提高干制枸杞的质量,减少能源消耗,本文提出了一种新型太阳能–空气源热泵联合干燥系统。该系统主要由太阳能集热器和空气源热泵机组等设备组成,可以实现太阳能单独干燥、热泵单独干燥和太阳能–空气源热泵联合干燥三种工作模式。本文根据枸杞的干燥特性,分段设定最佳的干燥温度,进行了热泵单独运行和太阳能–热泵联合运行两种工作模式下干燥枸杞的对比实验。结果表明,干燥50 kg枸杞,太阳能–热泵联合运行比热泵单独运行节省了2.9 kW?h电能,若同时除去系统本身的耗能,节省的电能占热泵单独运行耗电量的29.5%。同时,与太阳能单独干燥相比,太阳能–热泵联合干燥具有较高的除湿能耗比,两者最大差值为0.71 kg/(kW?h)。本文提出的太阳能–热泵联合干燥系统具有提高干燥产品的品质、缩短干燥时间和节约干燥成本等优点,适宜推广。     

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。     

一种小槽聚光——真空管集热整体封装式太阳能集热器性能研究

提出了一种小槽聚光-真空管集热整体封装式太阳能集热器,该集热器具有冬季集热温度高、跟踪要求低和易于与建筑结合等优点;介绍了其结构及工作原理,对其聚光性能进行了光学仿真,给出了最大聚光角范围;对其集热性能进行了实验研究,给出了在冬季使用时的温升曲线。结果表明,该太阳能集热器在冬季环境温度为-10℃时,运行温度可达到60℃左右,效率达到40%,能满足一般用户热水或供暖的需求,具有较广阔的市场前景。     

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。     

与建筑一体化太阳能双效集热器系统在被动采暖工作模式下的热特性研究

针对该新型系统的被动采暖工作模式,基于热箱实验平台,实验研究分析系统该工作模式下运行的热特性情况。研究结果表明,系统在冬季被动采暖工作模式下,房间室内空气温度存在明显的温度分层现象,且温度分层造成的室内上下部的温差与投射在系统集热模块表面的太阳辐射强度存在某种线性关系。此外,实验结果还显示,系统在冬季被动采暖工作模式下依靠热虹吸作用可使集热模块上风口的空气温度加热至50℃以上。     

反射式顺向聚焦整体跟踪式高温太阳能集热装置

提出了一种新型组合抛物面聚光器,实现了对太阳光的反射式顺向聚焦.该新型聚光器与一个腔体式集热器结合,组成了一个具有整体跟踪功能的中高温太阳能集热装置.介绍了该组合抛物面聚光器的工作原理和设计方法,给出了其重要的设计参数.同时,在实际天气条件下,对该新型中高温太阳能集热装置进行了实际测试,给出了实际运行结果.实验结果表明,在北京冬季条件下,装置的空晒温度最高可达330℃,有负载时集热效率可达43%,可广泛应用于太阳能高温集热领域.     

太阳能空气集热建筑模块的运行控制策略

该研究利用可调控的风机和风门,对两种类型集热模块的热输送过程进行了优化实验研究,系统探讨了在供热模式下空气循环方式、模块类型以及质量流率等因素对模块内部空气升温速度、供热量及集热效率等的影响,并提出集热模块运行控制的基本策略。同时通过对模块的简化计算模型进行理论分析,提出了集热模块的运行控制参数方程,为实现模块运行的优化控制提供理论依据。     

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     

双热源太阳能热泵在住宅建筑中的应用研究

提出一种新型的太阳能-空气复合热泵系统,并对其运行策略进行介绍。系统同时满足建筑物室内供暖、制冷及热水需求,具有较高的综合利用性能。通过进行太阳能供暖实验,分析太阳能集热、蓄热系统对室内供暖保证率的影响。