内聚焦真空管集热器热泵系统实验研究及分析

本文提出了一种集热蒸发器为内聚焦真空管的直膨式太阳能热泵来提升系统性能,并搭建实验台获取实验数据,深入研究不同工况下系统的热力学性能。结果表明,太阳辐照强度对系统性能影响显著,当太阳辐照强度由400 W/m^(2)上升到800 W/m^(2)时,系统COP由4.18升至5.34,集热效率由0.94降至0.67,此时系统损由1175.33 W升高到2290.27 W,系统效率由16.82%下降到11.99%,此外循环水入水温度和环境温度对系统的性能影响远小于太阳辐照强度。集热蒸发器是系统从太阳辐射获取能量的部件,对它的设计优化将有助于改善系统性能。

全玻璃真空管型太阳能热水器在嘉兴地区节能量与减排量分析

为评估太阳能热水器对“双碳”战略的贡献,减少对化石燃料的依赖,推动能源结构的优化和转型升级,在嘉兴地区通过对全玻璃真空管型太阳能热水器在实际使用工况下进行热性能测试分析.试验结果表明:在实际使用工况下,环境温度和辐照量是影响太阳能热水器日有用得热量的重要因素;78和75管间距的年节能量分别为451.87 kWh/(m^(2)·a)、467.46 kWh/(m^(2)·a),CO_(2)年减排量分别为338.9 kg/(m^(2)·a)、350.6 kg/(m^(2)·a),经估算2021年太阳能光热利用CO_(2)减排量约占全国碳排放总量的12.6%.

新型高效聚光集热管的技术研究与应用效能分析

针对普通的全玻璃真空太阳能集热管外置复合抛物面聚光集热板存在增大风阻且易在下雪时积雪的情况,研制了一种在外管内壁镀制反射镜面的新型高效聚光集热管,对该集热管的技术创新性进行了介绍,对其能效指标及优势进行了分析,并对其应用前景进行了阐述。性能测试结果显示:该集热管采用的太阳能选择性吸收涂层的太阳吸收比大于等于0.96(AM1.5)、半球发射比小于等于0.05(测试温度为80±5℃),达到了国际先进水平。通过对比普通全玻璃真空太阳能集热管和新型高效聚光集热管的应用效果发现:新型高效聚光集热管的热损仅为普通全玻璃真空太阳能集热管的50%;在同等条件下,新型高效聚光集热管的集热效率比普通全玻璃真空太阳能集热管的约高0.02,能够获得更高的热水温度,实现了中温段太阳能产品的开发及推广应用。

太阳能-相变蓄热-新风供暖系统仿真优化设计研究

构建太阳能-相变蓄热-新风供暖系统用于承担建筑新风负荷,以全玻璃真空管集热器作为系统集热组件,以相变蓄热装置作为系统蓄热组件,以空气-水换热器作为系统供暖末端。通过使系统运行不同模式的方式达到将不稳定的太阳能变为稳定供暖热源的目的。建立耦合系统动态仿真模型并对其进行实验验证。依据此模型对系统最佳设计参数(集热系统流量、相变材料质量、相变温度等)和运行策略进行研究。

紧凑式全玻璃真空管热水系统热性能影响因素研究

为了研究多因素对紧凑式全玻璃真空管热水系统热性能的影响,搭建两套参数一致的全玻璃真空管热水系统试验台,在相同的环境条件下同时进行试验,试验结束后利用多元变量回归方程进行对比分析,结果表明:当积尘量和日均集热量均不变时,环境温度每增加1℃,贮热水箱内水所含的相对得热量和单位轮廓采光面积的相对日有用得热量都平均增加0.003;当环境温度和日均集热量均不变时,积尘量每增加1 g,贮热水箱内水所含的相对得热量和单位轮廓采光面积的相对日有用得热量都平均减小0.013;当环境温度和积尘量均不变时,日均集热量每增加1 MJ,贮热水箱内水所含的相对得热量和单位轮廓采光面积的相对日有用得热量都平均增加0.003。

集热方式对全玻璃真空管太阳能热水器性能的影响

为对比分析自然循环竖排管、强制循环竖排管和强制循环横排管3种集热方式对全玻璃真空管太阳热水器有效集热量、平均有效集热效率和瞬时有效集热量等的影响,以3组30支Φ58×1800 mm的全玻璃真空管太阳热水器为研究对象,在兰州地区搭建试验平台,在太阳辐射为19.0~25.7 MJ/m^(2),风速为0.5~1.3 m/s,平均环境温度为8.9~12.0℃的情况下进行连续5 d的试验。试验结果表明:自然循环竖排管热水器有效集热量和平均有效集热效率比强制循环竖排管热水器分别高6.6~8.3 MJ、10.8%~14.8%;强制循环竖排管热水器有效集热量和平均有效集热效率比强制循环横排管热水器分别高0.9~3.4 MJ、1.6%~5.0%。从有效集热面积、真空管内部换热强度、循环管道热损失共3个方面解释不同集热方式产生差异的原因。

全玻璃真空管太阳能阵列供暖系统性能试验

为了研究实际工况下全玻璃真空管太阳能集热器系统的动态供暖性能,通过试验研究和理论分析得出了储热水箱总热损系数、太阳能集热器阵列集热效率的回归方程以及系统太阳能利用率的计算公式,结果表明:2015年11月24日至2015年12月5日,储热水箱总热损系数为25.82~31.53 W/℃,全玻璃真空管太阳能集热器阵列的集热效率为38%~72%。以2015年11月30日为例,系统的太阳能利用率为37.1%,太阳能集热器所收集的热量仅有54.6%被利用,系统热损过大。通过对比系统供热量和建筑逐时耗热量发现:在供暖期间,系统所提供的热量远大于该段时间的建筑耗热量,特别是在供暖初期,供热量达到了该时段建筑耗热量的10倍以上,供热量和供暖时间过于集中;针对此问题提出了单户太阳能供暖系统运行策略的改进建议。

太阳能-相变蓄热-新风供暖系统运行控制策略研究

利用太阳能为建筑提供新风供暖负荷,难点之一是如何解决好太阳能变化不定、而建筑供暖需求连续稳定之间的矛盾。为此,根据所构建的太阳能-相变蓄热-新风供暖系统,以北京地区某办公建筑为具体案例,重点分析在北京冬季晴好天气条件下,针对太阳辐射强度不断变化的特点,结合所研制的相变蓄热材料的蓄放热特性以及自动控制技术,确保房间供给新风温度相对稳定条件下的系统运行控制策略及其控制条件。研究结果表明,所提出的系统运行控制策略可以确保房间新风送风温度控制在27.5～28.5℃,该运行控制策略对于其他天气条件也是适应的。

导流片对真空管输运性能影响的实验研究

导流片沿真空管轴平面布置，形成U形通道，改善管内流体流动状态，提高自然对流换热。实验结果表明：当水的出口温度约37℃时，无导流片的真空管内水温开始出现波动；而这种水温波动，只是当水的出口温度接近50℃时，才出现在布置导流片的真空管内。对于布置导流片的真空管，水的进m口温差约为5℃，而对于无导流片的真空管，则约为3℃。导流片的安置，可将真空管集热器的效率提高10％-14％。

带有内插棒的全玻璃真空管太阳热水器的实验研究

对一种带有内插棒的全玻璃真空集热管和由其构成的热水器进行了实验研究。结果表明，该管热容小、启动快、传热和流动性好，热水器的热效率和热水利用率较高，防冻抗冻性能优良。

变工况下环境因素对竖排全玻璃真空管集热器储热性能的影响试验研究

全玻璃真空管太阳能集热器在西北地区得到广泛的应用。提高用户有用得热量可以提高全玻璃真空管的集热效率,在集热器稳态运行情况下,用户有用得热量数值上和集热器储热量相等。为探究变工况下竖排全玻璃真空管集热器储热性能的影响,以西北地区农村一单体建筑屋顶上6组全玻璃真空管太阳能集热器为研究对象,实时监测太阳辐照度,风速,环境温度,并对环境温度这一单一因素对集热器储热量的影响进行分析。试验结果表明:当夜间没有太阳辐射或者白天太阳辐射低于600W/m2,其他因素不发生改变时,随着环境温度升高,全玻璃真空管太阳能集热器储热量会随之增大,环境温度每增加1℃,全玻璃真空管储热量将增加2 209J。当太阳辐照量足够大,大于600 W/m2时,储热量不随环境温度变化而变化。

真空太阳集热管在应用不同吸气剂时的残气分析

自行设计了可直接测量成品集热管夹层真空状况的装置,对集热管夹层内真空度进行测量,并验证了该装置的可靠性。利用该真空开管装置分析了使用不同吸气剂的集热管内残余气体的情况。

太阳能空调系统设计方案

阐述了太阳能建筑供热空调系统的工作原理和设计内容,该系统用太阳能来替代常规能源驱动吸收式制冷机。分析了太阳能供热空调系统高效运行的关键技术。

太阳真空集热管真空度测量模型的特性参数分析

从气体动理论出发,分析了太阳真空集热管真空度测量的负压腔模型的动态特性,并重点讨论了分子速度、热导率等参数与真空度测量之间的内在联系。

全玻璃型和热管型真空管太阳能热水器的经济性对比

介绍了目前技术比较先进、效率较高的全玻璃型与热管型真空管太阳能热水器的性能特点,以电热水器为参照对象分析比较了这两种太阳能热水器投资、可节约运行费用和投资偿还年限。分析结果表明,全玻璃型的增投资比热管真空管型少,投资回收年限较短。

量热法SS-AlN太阳吸收涂层半球发射比测量装置

采用稳态量热法,研制了一台真空集热管内管外表面SS-AlN太阳吸收涂层半球发射比测量装置。集热管内置三段式加热器,采用直流电源给加热器供电,测量在恒定温度时主加热器的加热功率,计算得到该温度下吸收涂层的半球发射比。多次测量同一支SS-AlN集热管的选择性吸收涂层的80℃半球发射比εss-AlN(80℃)=0.0596±0.0004。另外,多次测量同一支Cu真空管的Cu涂层的半球发射比εCu(80℃)=0.0217±0.0002。采用该装置测量真空集热管的吸收涂层半球发射比,测量精度高。

加装导流板的全玻璃真空管太阳能热水器数值模拟分析

针对目前全玻璃真空管热水器冷、热水共用一个流道,在管内及入口处会产生冷热水混合现象,多处出现随机涡流,导致集热效率低下的问题,集热过程由对流、热传导和热辐射3种方式同时进行,系统内部的换热性能与当地气候状况及使用环境有关,还与热水器的内部结构有关。本文建立了真空管内加装导流板结构模型,运用了Ansys Fluent软件对加装导流板结构的热水器进行三维数值模拟研究,分析了导流板结构对集热系统传热的影响。结果显示:在真空管中心沿轴向位置加装导流板后,管内多处涡流几乎不存在,使流体流动变得相对稳定,相比无导流板结构更有利于管内流体自然对流循环,同时能量损失降低,换热效果增强。

太阳真空集热管真空度测量模型与特性参数分析

依据经典热力学理论 ,提出了太阳真空集热管真空度检测的负压腔原理 ,并建立了理论数学模型 .同时运用现代气体动理论 ,分析了负压腔测量系统模型的动态特性以及分子平均速率、热导率以及空间布置等特性参数对真空度测量的影响 .

夹套换热水箱全玻璃真空管太阳能热水系统热性能实验研究

在晴天天气条件下,对一款夹套换热水箱全玻璃真空管太阳能热水系统进行实验,并与普通全玻璃真空管太阳能热水系统进行对比.分析实验数据得,夹套热水系统与普通热水系统相比,日有用得热量较低,平均热损因数高.由温度曲线可知,夹套热水系统水箱内水温分层比普通热水系统更为明显.

全玻璃真空管太阳能集热器研究方法概述及计算模型分析

基于实验测试、数学模拟、模型分析等方法,介绍了国内外全玻璃真空管太阳能集热器的研究现状和发展趋势。分析各影响因素对集热效率的影响,确定最佳倾角,提高集热性能和优化结构是集热器研究的重点。在此基础上重点介绍了真空管式太阳热水器能量收益和效率模型、标准光-热性能计算模型、自然对流的冷热水循环计算模型和强制循环太阳能热水系统计算模型。