复合型空气-水太阳集热器热性能研究及影响因素分析

对研制的一种复合型空气-水太阳集热器建立数学模型并进行冬季空气采暖集热效率模拟.对比分析了立面90°和坡屋面45°两种安装倾角在不同工况下集热器的热性能,研究了循环介质质量流量及太阳辐射强度等因素对集热器集热效率和出口温度的影响.     

太阳能热水器安装倾角的优化

结合气候气象条件、各月热能供需关系,在全年各月无热水浪费的前提下,探讨以单位面积年采光量最大、太阳能热水器寿命期内经济效益最大、各月太阳能保证率波动率最小为优化目标的家用热水器安装倾角的优化方案.结果表明:除了太阳能资源极度匮乏的地区,单位面积的年采光量最大所对应的集热器倾角β_(opt.1)为当地地理纬度加减5°;寿命期内经济效益最大所对应的最佳倾角大于β_(opt.1);除了西藏和云南外,年太阳能保证率波动率最小所对应的倾角为90°;单位面积年采光量最大所对应的优化方案性价比最高,太阳能保证率波动率最小所对应的优化年太阳能保证率最高,但经济效益最差.研究还发现,从全年供热稳定的角度看,市场上流行的倾角为45°的真空管太阳能热水器适合于云南和西藏地区,但从经济效益角度来看,倾角为45°不是最佳倾角方案.     

厦门地区固定式集热器最佳倾角分析

为了确定厦门地区集热器的最佳倾角,以年集热量最大、年辅助热量最小为目标,利用Visual Basic语言,计算得到最佳倾角分别为18.2°和39.1°,对这2种倾角与采用厦门纬度24.8°为倾角时全年各月太阳能集热量进行比较,同时在实验平台上研究了倾角对得热量的影响。结果表明:固定式集热器正南朝向时,得热量应与全年各月热水负荷相匹配,倾角采用39.1°时,秋冬季得热量最多,年辅助耗电量最小。该结果可为厦门地区太阳能系统的设计与安装提供理论依据。     

不同因素对平板太阳能集热器光热性能的影响

平板太阳能集热器是PV/T系统的重要组成单元,集热器性能的好坏影响PV/T系统的综合效率,而其光热性能又受到光照强度,环境温度,工质进口温度和流量以及吸热板的吸收率透过率,热损系数等材料特性的影响,在搭建平板集热器模型的基础上,以太原地区为例(东经112.53,北纬37.87),用MATLAB/simulink仿真软件模拟一天中不同时间的集热器表面接收的太阳光照强度,改变进口水温,进口流量以及材料特性,得到平板集热器的瞬时效率曲线和出口水温变化曲线,对优化PV/T系统的性能提供理论支持。     

平板型太阳能集热器的最佳倾角

本文应用天文测量理论推导平板型太阳能集热器最佳倾角的计算公式。并对我国六个具有代表性地区的太阳辐射实测资料进行分析计算,确定了偏离最佳倾角的合理角差范围,为设计提供了必要的数据。     

全玻璃真空管太阳能热水器的季节性能

采用商业软件Fluent建立了全玻璃真空集太阳能热水器流场和温度场的计算模型,并引入使用者定义函数(UDF)分析了全玻璃真空管太阳能热水器四季的性能.考虑了太阳的日运动和季节性运动对太阳入射角和投射在真空管集热器上的太阳辐射量的影响.通过与实验对比,发现数值模拟结果与实验结果具有较好的拟合性.结果表明:水温夏季升高速率快,冬季速率慢,同时在春季、夏季和秋季,热水输出足以满足生活用热水的需求.该结果可作为继续研究设计冬季里产生较高温度热水的新系统的基础.     

集热器对太阳能喷射制冷系统性能的影响

采用寿命期性价比对单、双层盖板平板集热器、全玻璃管、热管真空管及CPC聚焦型集热器对喷射式制冷系统的性能影响进行了评价,并与采用设计工况性价比指标的评价结果进行对比分析。结果表明,寿命期性价比评价指标考虑了太阳辐射与气温变化,比设计工况性价比评价指标更全面、更符合实际情况;双层盖板平板集热器用于太阳能喷射式制冷系统,寿命期性价比最优;CPC聚焦型太阳能集热器热性能最优,在相同制冷量下,所需集热面积最小,可节省安装空间。     

平板太阳能集热器热性能数学建模及模拟

以平板太阳能集热器作为研究对象,通过对平板太阳能集热器热性能进行理论推导,引入效率因子,构建更为准确、便捷的平板集热器的数学模型,进行计算机程序模拟。根据模拟数据得出吸热体板芯几何结构、板芯用材对平板太阳能集热器性能的影响。在不降低集热器效率因子的情况下,使翅片的单位面积质量降低45.8%;在材料消耗相同的情况下,集热器效率因子提高了0.03。     

平板集热器定温差循环工况数值模拟分析

运用FLUENT数值模拟软件对直流式系统中管板式太阳能平板集热器的非稳态传热性能进行三维模拟。改变平板型太阳能集热器的一个主要结构参数(集热管管径)进行了三维非稳态数值模拟实验;通过对模拟数据进行分析,得出了平板集热器不同管径对集热器传热性能的变化影响。     

石河子地区太阳能供暖系统集热器最佳倾角的计算及模拟分析

在对太阳能集热器最佳安装倾角计算方法进行理论分析的基础上,结合石河子地区太阳能辐射强度数据,采用编程方法对石河子地区最佳安装倾角进行动态计算与分析,最后运用ECOTECT模拟软件对计算结果进行模拟验证。模拟分析结果表明:整个采暖期,选用计算出的最佳安装倾角(47.6°)比选用工程经验倾角(54.27°)集热量多达20290.1(W·h)/m~2。     

太阳能热风发电系统的空气集热器试验装置的研制

根据太阳能热风发电系统集热器的抽象试验研究模型,研制了该系统的空气集热器试验装置,设计了该装置的集热器箱体、太阳能辐射模拟装置、流量和温度测量系统、辐射强度测量系统以及数据采集系统.利用研究装置进行了变太阳辐射强度、变空气流量以及环境温度对空气集热器的热量影响实验,初步试验验证装置的可行性.     

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.     

非均匀流量分布下太阳能平板集热器的热性能分析模型

分析了非均匀流量分布下太阳能平板集热器的传热过程,建立并求解了相应的数学模型.通过该模型计算得到的集热器各支管出口温度与实验结果相符,验证了其正确性.利用该模型分析了假想的4种流量分布下太阳能平板集热器热性能,计算结果显示,非均匀流量分布的集热器热转移因子和集热器瞬时效率都比均匀流量分布低,最大降低幅度分别可达12.6%和10.5%.流量非均匀分布时各支管的肋片宽度、肋效率、效率因子、热转移因子和工质出口温度都不相等,稳态时集热器瞬时效率与归一化温差仍然成线性关系.     

玉树地区房屋太阳能采暖系统节能性分析

针对玉树地区的某太阳能采暖建筑,使用De ST软件对改造前后的采暖负荷进行了计算分析,在室内温度18℃、16℃和14℃三种工况下,建筑节能率分别达到24%、27%和31%,改造后建筑具有显著的节能效果。使用Poly Sun软件对该建筑太阳能采暖系统进行了节能分析,并综合太阳能集热器性能、系统规模、集热器安装倾角、水箱体积、地理位置等因素对太阳能采暖系统性能的影响进行了分析,所得结论为太阳能采暖系统的推广提供了技术支持。     

建筑物平屋顶圆柱吸热体真空集热管能量收益的研究

对北纬 4 0°水平面东西轴向和南北轴向及倾角与纬度相同朝南放置南北轴向三种不同放置方式单位长度圆柱吸热体真空集热管的日能量收益及其年能量收益变化进行了研究 .结果表明 ,水平面东西轴向和南北轴向的圆柱吸热面真空集热管不论是日能量收益还是年能量收益都小于倾角为 4 0°朝南放置南北轴向的情形 ,特别是南北轴向管冬季能量收益明显要低 .利用水平面太阳能资源的最佳安放方式为东西轴向真空管 .     

太阳能平板集热器能效提升方法

<正>0引言随着我国碳达峰碳中和目标的提出,发展清洁能源替代传统能源已成为全社会共识。太阳能作为一种清洁可再生能源,对缓解气候变化、降低能源消耗及保护生态都有着重要的现实意义。我国太阳能热资源丰富,超过4/5的地区年均太阳能辐射强度大于1200KW·h/m²,年日照在2200h以上。在太阳能热利用中,集热器是将太阳辐射能转换为热能的核心部件,分为平板型集热器和真空管型集热器两种类型。     

四种交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器热性能的数值模拟对比分析

作为最常用的一类平板型空气集热器,V型波纹吸热板空气集热器近年来被广泛应用和研究.采用相同几何尺寸(长2m,宽1m)的波形板,构成四种不同流道的交叉V型吸热板-底板太阳能空气集热器,应用太阳载荷模型,利用FLUENT软件,对集热器在倾角为30°,入口空气流量为60m3/h的工况进行了三维数值模拟,得到集热器不同位置的温度场、吸热板中心宽度0.5m处的平均努赛尔数和瞬时效率,并对其进行了对比分析,得出空气集热器的V型吸热板横向放置、底板纵向放置结构的瞬时效率最高.     

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.     

带有蓄热装置的直膨式太阳能热泵系统性能分析

为解决直膨式太阳能热泵系统受太阳辐射渡动缺乏稳定性的问题,提出了一种带有相变蓄热装置的直膨式太阳能热泵热水系统.以青岛地区天气状况为例,对太阳能集热器出口制冷剂的温度变化进行了理论分析,验证了系统的可行性.通过对该系统进行经济性分析,发现其运行费用低,节能环保.