换热器对平板型太阳热水系统热性能的影响分析

分析了换热器对集热器效率的影响,确定了换热器对集热器的削弱因子;提出了二次换热平板型太阳热水系统的能量方程。对自然循环二次换热平板型太阳热水系统系统的热性能进行了测试与分析,测试表明,自然循环二次换热平板型太阳热水器的平均日效率低于普通平板型太阳热水器,但高于真空管太阳热水器。     

累计太阳辐照量对真空管太阳能热水器日得热量的影响

累计太阳辐照量17MJ/m2对应的日有用得热量Q17是评价太阳能热水系统热性能好坏的重要参数之一.在累计太阳辐照量达到测试要求以及其他测试条件相似的条件下,利用试验测试研究了累计太阳辐照量对真空管太阳能热水器系统日有用得热量Q17的影响.结果表明:日得热量随累计辐照量的增加而呈线性增加的关系,而系统的能效系数和日有用得热量Q17基本不受累计辐照量的影响;当测试条件由累计辐照量不小于17MJ/m2减小至累计辐照量不小于16 MJ/m2时,系统的日有用得热量Q17和能效系数没有明显的降低,说明新国标中对测试累计辐照量的修改是合理的.     

平板型与全玻璃真空管型太阳热水器热性能比较分析

利用对自然循环式家用平板型和全玻璃真空管型太阳热水器的大量检测数据对比分析,结果表明平板型太阳热水器的平均日效率、平均热损系数高于全玻璃真空管型;并提出一种通过分析非稳态效率曲线来选择太阳热水器的简单方法.     

不同结构的平板式阳台壁挂太阳能热水系统性能分析

针对竖直式和水平式两种流道结构的集热器进行对比试验,根据相关参数对两种热水系统的热性能进行了计算和对比分析,结果表明水平式流道的平板热水系统在瞬时效率、日平均效率、日有用得热量和升温性能4个方面均优于竖直式流道的平板太阳能热水系统。     

高精度热泵热水器制热量测试方法的实验研究

通过对国家标准GB/T23137—2008与GB/T 21362—2008中循环加热式及静态加热式热泵热水器制热量的测试方法的分析,发现制热量的测量存在误差,影响机组性能的判定.现提出另一种测试方法——排水法.待热泵热水器将水箱内的水加热至设定温度55℃后,从排水口将热水排出,同时进水口进入15℃的水,至排水温度与进水温度相差小于等于0.5℃,实验结束.绘制排水曲线图,计算出热泵热水器的制热量.结果表明,排水法较国标法测得的循环加热式的制热量平均增加了10.2%,性能系数COP增加了10.2%;静态加热式的制热量增加了12%,COP增加了12%.研究表明,排水法在热泵热水器性能测试中具有较高的精度.     

一种增大真空管采光面积的方法及其对太阳能热水器性能的影响

在昆明地区晴朗天气条件下，对一种通过在真空管开口端加延长管从而增大采光面积的新型真空管太阳能热水器(试验组)与传统热水器(对照组)进行对比测试分析.试验结果表明：试验组与对照组水箱中的水温上升趋势较为接近且分层皆不明显，但同一时刻试验组各层水温均高于对照组；试验组的日有用得热量、17 MJ/m²下日有用得热量、系统能效和热效率分别比对照组高4.03%、4.04%、8.89%和4.87%.     

一种计算太阳能集热器长期性能的新方法

基于大气层透射率时角函数和集热器的稳态模型,提出一种计算集热器长期性能的新方法——日周期法.该方法只需要日均气象参数,可得到与瞬时系统模拟软件计算结果相同的日总集热量.以兰州地区为例,采用数学拟合的方法得到大气层透射率的时角函数.根据日周期法,分析知全年、夏季和冬季的集热器最佳放置倾角分别为25°、11°、49°;计算了平板集热器在全年最佳倾角下的日总集热量,与瞬时系统模拟软件的计算结果相同,验证了模型的可靠性;最后分析了两种不同性能平板型集热器在兰州地区不同时段的平均效率.     

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.     

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.     

水垢对全玻璃真空太阳热水器热性能影响的研究

按不同的使用时间分别抽取郑州在用全玻璃真空太阳热水器真空集热管,通过对水垢厚度和热性能进行测试,结果表明,全玻璃真空太阳热水器,在使用的前24个月内,水垢厚度生成比较快,超过24个月,水垢生成速度减缓;全玻璃真空太阳热水器在使用18个月后应进行除垢,以恢复全玻璃真空太阳集热管的吸热性能.这项研究为全玻璃真空太阳热水器使用及保养提供了有益的参考.     

太阳池热利用率的数学模型研究

通过对太阳池集热和蓄热性能的研究,借助平板型太阳能集热器的分析和计算方法,提出了太阳池热利用率的数学模型,并作了较详尽的讨论。     

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．     

透过遮阳系统的室内太阳辐射得热量实验研究

通过热量平衡原理搭建了室内太阳辐射得热量的测量装置,对透过装有遮阳系统窗户进入室内的太阳辐射得热量进行了试验研究.试验中通过测量电加热量、风机功率,计算风机盘管换热量、围护结构传热量得到室内太阳辐射得热量.并通过运用太阳辐射得热量计算理论模型进行了分析,对测试结果进行了验证.结果表明,测试值和模拟值吻合程度很好,该实验装置对透过装有遮阳系统的太阳辐射得热量的测试是可行的.同时通过测试结果发现,在上海地区11月上旬某典型日,特定的叶片角度下,采用遮阳系统后室内太阳辐射得热量可减少30%以上.     

Application of entransy theory in the heat transfer optimization of flat-plate solar collectors

The flat-plate solar collector is an important component in solar-thermal systems, and its heat transfer optimization is of great significance in terms of the efficiency of energy utilization. However, most existing flat-plate collectors adopt metallic absorber plates with uniform thickness, which often works against energy conservation. In this paper, to achieve the optimal heat transfer performance, we optimized the thickness distribution of the absorber with the constraint of fixed total material volume employing entransy theory. We first established the correspondence between the collector efficiency and the loss of entransy, and then proposed the constrained extreme-value problem and deduced the optimization criterion, namely a uniform temperature gradient, employing a variational method. Finally, on the basis of the optimization criterion, we carried out numerical simulations, with the results showing remarkable optimization effects. When irradiation, the ambient temperature and the wind speed are 800 W/m², 300 K and 3 m/s, respectively, the collector efficiency is enhanced by 8.8% through optimization, which is equivalent to a copper saving of 30%. We also applied the thickness distribution optimized for wind speed of 3 m/s in heat transfer analysis with different wind speed conditions, and the collector efficiency was remarkably better than that for an absorber with uniform thickness.     

多曲面槽式聚光太阳电池电热联供系统性能研究

介绍了一种多曲面槽式太阳能聚光器的工作原理,对该装置进行了三维建模,利用光学分析软件对该聚光器安装平板式太阳电池进行光线追迹分析,直观地再现了聚焦光线的分布.基于该多曲面槽式聚光系统,提出一种新型的聚光太阳电池电热联供系统(TCPV/T).该系统能够有效利用太阳辐射能量,提高太阳电池输出电功率、光电转换效率,并将太阳电池产生的热量有效回收,实现聚光发电系统对外输出电能、热能.构建了多曲面槽式聚光多晶硅太阳电池电热联供实验系统.实验结果表明,在约3倍太阳聚光作用下,与非聚光平板电池、安装于同一聚光器内的太阳电池输出电功率相比,聚光电热联供系统输出最大电功率分别提高了96.4%和64.2%,系统综合性能效率达到62.8%.     

浅水池太阳吸收率的计算

文章依据太阳光线在开放的浅水池内作多次反射和吸收及水对太阳辐射吸收具有选择性这一事实,建立了一个用于计算水池太阳吸收率的数学方法。分析表明:水池的太阳吸收率的精确计算必须精确地知道地面上太阳直接和散射辐射的光谱分布,而太阳辐射的光谱分布与太阳入射角及气候条件有关且任何地方无法找到这些数据。文章数字计算表明:对某一给定的水平总辐射值,用于计算的光谱分布气候模式的选择对水池的直接辐射和散射辐射吸收率有很大的影响,但对水池的太阳能收益的影响可忽略不计。文章还引入了一简化的水池吸收率的计算方法。     

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.     

不同方位角上太阳能集热器最佳倾角的确定

综合考虑太阳辐射量和热负荷的变化,以福州地区为例,分别以年最大得热量和年需最小辅助加热量为目标,计算得到不同方位角所对应的集热器最佳倾角.结果表明,正南朝向下,相较于以年最大得热量为目标确定的集热器最佳倾角,以年需最小辅助加热量为目标确定的集热器最佳倾角可节约11.7%的辅助加热量.方位角对集热器最佳倾角也有较大影响.当方位角的绝对值较大时,应采用较小的集热器倾角.     

CFD Simulations of Wind Effect on Net Solar Heat Gain of South Walls with Internal Insulation

Computational fluid dynamics( CFD) techniques are used to investigate effects of both wind direction and wind speed on net solar heat gain of south wall with internal insulation in winter.Results show that wind effect has a significant influence on the net solar heat gain,where the impact of wind direction is stronger than that of wind speed. For regions in lower reaches of the Yangtze River,difference of their average net solar heat gains( NSHGS) is about 20% due to various wind speeds and wind directions.Buildings in districts with a dominant wind direction of north achieve the highest solar energy utilization.