自然循环平板式太阳能热水器水箱放置高度的研究

搭建了自然循环平板式太阳能热水器(NFSWH)的实验平台,根据太阳能热水器国家测试标准方法对系统的热效率进行测试。用TRNSYS软件建立了NFSWH的瞬态模型。模拟和实际测量了水箱放置高度对热水器热效率的影响。结果显示,实验与模拟吻合较好。对于集热面积为1.5m2水箱容积为120L的系统,水箱底到集热器出口的高度(Hr)为0.74m时,系统的热效率最大(67.7%).放置高度为0.44-1.04m时,系统集热效率变化不大,在3%以内。

太阳能平板集热器件纵横比与板间距优化

为减小平板集热器件边框对吸热板的遮光损失,该文应用几何光学基本原理建立了平板型集热器件平均有效吸热面积系数的数学模型。利用此模型对年均有效面积系数随集热器件纵横比、板间距、倾角、纬度的变化进行了详细分析。结果表明,年均有效面积系数随板间距的增大而减小,纵横比越大越明显;倾角小于15°或大于75°对集热器件平均有效面积系数都是不利的。为便于应用,文中给出了年均有效面积系数不小于0.90的临界板间距。鉴于对流热损失较小的合理板间距为4～6cm,该文拟推荐合理纵横比≤2/1,北纬20°、30°、40°、50°使用的平板集热器件最大板间距分别约为5.8、5.4、4.7、4.2cm,相应年均有效面积系数均大于0.90。在设计平板集热器件时,可参照该文研究结果,尽量达到对流热损失和遮光损失最小化。

立面阳台式太阳能热水器的性能特性

以阳台平板太阳能热水器和全玻璃真空管太阳能热水器为对象,研究太阳能集热器南立面横排和竖排放置,自然循环和强制循环对系统热性能和水箱分层的影响。结果表明,对于立面阳台式全玻璃真空管太阳能热水器,集热器横排放置比竖排放置系统循环快,热效率提高12%。对于立面阳台式平板太阳能热水器,自然循环时无论是横排放置还是竖排放置,液体循环不流畅,系统热效率均小于30%;采用强制循环能有效改善循环状况,平均进出口温差稳定,系统热效率约为63%。

昆明地区太阳能集热器采光量的计算

基于Perez辐射模型,借助瞬态系统模拟程序(TRNSYS)软件,根据Meteonorm提供的典型气象年数据,采用逐时累积方法计算不同倾角及方位角的集热器单位面积采光量。在昆明地区,正南向集热器年采光量最大的倾角为20°,在该角度±20°范围内,其年辐射量变化不超过5%;随着倾角的增大或减小,其年辐射量的变化将会增大,当集热器倾角从70°增大到90°时,年辐射量减少20.8%。方位角对集热器采光量影响不大,方位角在±20°以内的集热器年采光量变化不超过1%;随着方位角的增大,采光量随倾角的变化而增大,当方位角从70°增大到90°时,集热器采光量减少3.3%。

阴影遮挡下空间太阳电池串联组件输出特性分析

考虑雪崩击穿效应,以光伏电池元双二极管模型为基础,建立了适用于分析光伏电池部分被遮光问题的数学仿真模型,并利用户外实验验证了模型的正确性。运用此模型分析了单片空间太阳电池在反向偏压下的输出特性和串联组件在不同阴影遮挡情况下的I-V,P-V特性及输出能力。结果表明,空间太阳电池串联组件从无阴影遮挡到40%阴影遮挡,最大输出功率下降40%。串联组件输出功率随单片空间太阳电池遮挡比例的增大迅速下降;从遮挡1/5片,2/5片到整片被阴影遮挡,相应最大输出功率分别下降7.36%,25.81%与97.94%。