太阳能集热器种类与集热性能提升技术研究进展

 太阳能集热器是太阳能热利用技术的核心部件，其集热性能、集热效率决定了太阳能热利用技术的成熟化发展及适用性推广。本文总结了太阳能热利用的典型方式和应用领域，归纳了集热器的集热原理和类型结构，以提高太阳能集热器集热性能为目标，系统分析了太阳能集热器结构优化、新型集热器吸收材料、太阳能集热器集成相变储能技术和聚光（聚焦）集热技术等方面的最新研究进展及技术动向，进一步指出现阶段太阳能集热器技术研究上的不足，并对下一步的研究提出展望。     

一种CPC型热管式太阳能集热器的实验研究

将复合抛物面聚光器（CPC）和热管平板式集热器相结合，研究了一种以平面形吸热板为接收器的CPC型热管式太阳能集热器．采用碘钨灯模拟太阳光辐射，在不同辐射强度下，对CPC型热管式太阳能集热器和普通热管平板式太阳能集热器的集热温度、瞬时效率、平均效率及平均热损系数等热性能进行了对比实验研究．研究结果表明：与普通热管平板式太阳能集热器相比，CPC型热管式太阳能集热器不但提高了集热温度和集热效率，而且降低了热损失．这一研究结果为太阳能集热器的进一步发展提供了有意义的参考．     

高原地区太阳能热水系统开发利用探析

通过与青海华园新能源应用技术开发有限公司的合作,为核工业"221局"西宁管理处居民小区研发一种配备辅助热源的太阳能热水系统,通过大面积太阳能集热器采集热水,为其提供集热洗浴一体化的全方位热水供应.系统工作原理、实施方案及节能效益得以分析,可高效、安全、环保、节能实现全天候自动运行,以便满足生态节能建筑发展的需要.     

太阳能集热干燥技术的研究

太阳能集热干燥技术在物料干燥中应用广泛.以集热器型、温室-集热器型、集热-热水器型系统为代表,并结合具体的研究工作,从结构、机理及其应用等方面对太阳能干燥系统进行了详细阐述;最后,对太阳能集热干燥技术的未来发展及研究方向作了更进一步的展望.     

扰流板型太阳能平板空气集热器集热性能

对一种扰流板型太阳能平板空气集热器的集热性能进行了研究,并对各种影响集热器热性能的因素进行了分析,揭示了总热损失系数、扰流板肋片效率、流道内空气流速和扰流板的间距对效率因子和热迁移因子的影响机理.获得了扰流板型太阳能平板空气集热器的集热效率理论表达式,为此类太阳能空气集热器的设计及应用提供了参考.     

全玻璃真空管太阳能水蒸气集热系统实验研究

设计了一种使用全真空玻璃集热管、简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和金属换热套管组合的中温太阳能水蒸气集热系统.系统由60个集热单元串联而成,每个集热单元包括简化CPC集热板、全真空玻璃集热管和换热套管三部分,在全真空玻璃集热管和换热套管之间填充了一种高导热性能固液混合型导热介质增强其导热性能.研究了系统的集热性能和天气条件、集热单元级数等不同工况对系统集热性能的影响.实验结果表明:该系统能够获得200℃的高温蒸汽,集热效率达到0.332,表现出优异的集热性能,是一种有工业应用前景的太阳能水蒸气集热器,为将该高温太阳能集热器用于更广阔的领域提供了设计基础.     

太阳能热泵在建筑物节能中的应用前景

采用太阳能作为辅助热源不仅是提高热泵系统性能的有效方式,也是建筑物节能的一种重要途径。本文介绍了太阳能热泵的工作原理和几种不同形式及其在提高系统COP值和节能方面的突出优点,研究了不同的太阳辐射强度及室外气温条件对系统性能的影响。集热面积和压缩机额定功率大小对太阳能分数的影响最大,其次太阳能集热器的几何和光学性能对系统的性能也产生较大影响。     

利用太阳能屋面集热器供暖通风的 被动式太阳房

提出并设计了一种利用屋面太阳能集热器供暖通风的被动式太阳房,建立了太阳能屋面集热器的数学模型和该太阳房系统模型,进行了实例计算分析。结果表明,20m~2房间如果采用的太阳能集热面积为4m~2,通过太阳能集热器供热保证率为52%,能使过渡季延长40天。     

槽式太阳能集热与燃煤热发电的高效集成

为了研究槽式太阳能集热与燃煤热发电的高效集成方法,基于槽式太阳能集热器的最佳运行条件,建立300 MW燃煤机组与太阳能集热的混合发电系统,理论分析混合发电工况下机组的热力学性能和热经济性.结果表明,太阳能辐射强度为600 W/m2时,槽式集热器的最佳运行温度为306.55℃;300 MW燃煤发电机组中,离开槽式集热器的热水直接与回热器的热水混合时,太阳能热水与进入3#回热器的热水混合是槽式集热器与燃煤发电机组集成的最佳方案,此时太阳能热发电效率达到23.60%,节省煤耗5.53 g/(kW.h).     

太阳能中央热水系统节能控制算法的设计与实现

通过实验方法获得平板集热器的效率随自身温度的变化规律及其能量平衡温度,并以此为依据,分析了传统太阳能集热器热循环控制方式存在的不足;提出以集热板的温升速率和太阳能辐照度来简化评估集热器集热效率的方法;给出了对太阳能集热器控制算法的优化方案和控制流程.实验数据表明:优化后集热器的集热效率随太阳辐照度的变化明显变小,太阳能的利用率得到明显提高.     

Operation Performance of Central Solar Heating System with Seasonal Storage Water Tank in Harbin

This paper presented a preliminary research on the central solar heating system with seasonal stor-age(CSHSSS)used in cold climate in China.A mathematical model of the solar energy seasonal storage water tank used in the central solar heating system was firstly developed based on energy conservation.This was fol-lowed by the simulation of the CSHSSS used in a two-floor villa in Harbin,and analysis of the impacts on storage water temperature of tank volume,solar collector area,tank burial depth,insulation thickness around the tank,etc.The results show there is a relatively economical tank volume to optimize the system efficiency,which de-creases with increasing tank volume at the constant collector area,and increases with increasing collector area at the constant tank volume.Furthermore,the insulation thickness has obvious effect on avoiding heat loss,while the tank burial depth doesn't.In addition-the relationship between the solar collector efficiency and storage wa-ter temperature is also obtained,it decreases quickly with increasing storing water temperature,and then in-creases slowly after starting space heating system.These may be helpful for relevant design and optimization in cold climates in China and all over the world.     

非直膨式太阳能水源热泵地板辐射采暖实验系统研究

为解决太阳能供热系统间歇性和不稳定性的问题,对以水源热泵作为辅助热源,以热管式真空管太阳能集热系统为主要热源形式,以地板辐射采暖系统为末端装置的太阳能-水源复合热泵地板辐射供暖系统进行研究。分析该系统在不同工况运行原理的前提下,建立系统性能系数的数学模型。分析了集热器进出口温度、水箱平均温度、地板采暖系统进出口温度和热泵蒸发温度对系统供热性能的影响。提出此系统的运行策略和控制方案,为该系统的设计和运行控制提供了依据。     

集中供热热管太阳能集热器系统的研究

在原有铜铝复合板的基础上,试制了一种适合多层建筑的集中供热太阳能供热系统,克服了原有的平板式及真空管式集热系统的易炸管?易冻?易结垢?单管损坏后整个系统失效等问题.利用集热板价格低的特点,结合多层建筑,充分利用楼层的集热面积,集体安装,其结构体现了集中供热的特点,其热量可以互为补充.     

长沙地区太阳能水源热泵系统冬季工况模拟

为了研究太阳能水源热泵系统供热工况下的运行特性,引入了可再生能源建筑应用工程评价标准中相关方法.通过对长沙地区冬季工况模拟研究和分析,得到太阳能集热系统和水源热泵系统在不同工况下的制热效率.研究结果表明,在引入太阳能后避免了水源热泵机组冬季长时间运行使制热性能下降并频繁进入保护工况,且当蒸发器进口水温为22℃附近时,机组COP较10℃提高了9.13%,达到最优值.     

西藏地区太阳能、毛细管网采暖系统应用分析

在日照特别充足的地区使用太阳能作为空调的热源能节能60％,太阳能粟暖系统包括集热系统、蓄热系统、辅助热源系统、室内采暖系统、控制系统;毛细管网具有热效率高、节能、舒适度高、方便施工、寿命长等优点,室内使用毛细管网将更大程度的节省运行费用。     

微通道太阳能平板集热器的集热性能试验

为进一步提高传统太阳能平板集热器的集热性能,对一种自主设计的新型微通道太阳能平板集热器进行探究.通过采用矩形微通道吸热板结构,减小传统流道的截面面积及增加吸热板与循环工质的热传导面积,使流体吸收热能的时间延长,并提高总的传热量.同时,对该集热器在山西省某农村住宅供暖系统进行试验测试.试验结果表明:在冬季晴朗天气的典型工况下,微通道太阳能平板集热器日平均集热效率为63.6%,最高集热效率可达80.4%,系统平均能效比为16.1,单块集热板平均热损失为233.3 W,且集中在顶部;下进上出流动形式的瞬时效率较高,热损失较小.     

集中供热热管太阳能集热系统

大面积集中供热已成为节能降耗的新途径 ,也是太阳能热利用发展的趋势。在原有铜铝复合板的基础上 ,试制了一种结合多层建筑的集中供热热管式太阳能供热系统。我们对该集热系统进行了设计 ,并对系统的性能进行了测试。该系统结合建筑 ,利用集热板价格低的特点 ,充分利用楼层的集热面积 ,结构上体现了集中供热的特点 ,热量互为补充 ,能得到足够的热水     

两级多效太阳能增湿除湿苦咸水淡化装置的性能研究

基于增湿除湿(HDD)的原理,设计了一种两级多效太阳能苦咸水淡化装置,用电加热水箱模拟太阳能集热器,对该装置进行了性能研究,目的是了解装置产水性能及效率. 试验中,给出了装置在不同加热温度、苦咸水进水流量以及补水流量下的各测点温度变化和淡水产量,并理论分析了苦咸水进水流量对装置产水量的影响,与试验结果进行了对比,得到了不同进水流量下的装置性能系数(GOR). 研究结果表明,系统产水量随苦咸水进水流量和加热温度增加而增大,在苦咸水进水流量为1 000 kg/h时,装置产水量可以达到63.55 kg/h. 由于该装置多次利用了湿空气的凝结潜热以及排浓盐水所含的显热,其性能系数在加热温度为85 ℃时,最大可以达到1.98. 且装置性能系数的理论计算值和试验测试值吻合较好.      

太原地区太阳能耦合空气源热泵一体化热水系统性能分析

为解决太阳能热水系统占地大、供热水稳定性差、空气源热泵冬季易结霜、能效比较低的问题,提出太阳能/空气能蒸发集热器并构建其热泵热水系统.建立该系统的TRNSYS模型,分别研究太原地区的夏季和冬季工况的系统制热性能参数变化情况.研究结果表明:在夏季高温太阳辐射照度大典型工况下,该系统平均制热性能系数(COP)值为6.026,较空气源热泵热水系统提高44.16%;在冬季低温高湿易结霜典型工况下,该系统平均COP值为3.25,较空气源热泵热水系统提高6.56%.