Multi-factor Effects on Layout of Solar Collector

Considering the influencing factors of the layout of solar collectors such as the tilt angles,azimuth angles,spacing between collectors and the number of collector rows,a mathematical model of the collected energy of the solar collector with limited area on the horizontal plane is established.Two different optimized models including the cost benefit model and the minimum annual auxiliary heating energy model are conducted in this paper.The results show that,the collected energy in a year could increase with the increase of the number of collector rows.And the collected solar radiation in a year increases firstly and then decreases with the increase of the collector tilt angles.Furthermore,the collected solar radiation in a year increases firstly and then decreases with the continuous increase of the azimuth angles from -90° to 90°.Taking Nanjing city of China as an example,based on the optimized objective of maximum benefit,the optimal layout of the solar collector array in the area of 200 m2 should include:the number of collector rows is 8,the tilt angle is 40° and the azimuth angle is 0°.Meanwhile,the optimal methods for the optimized objective of minimum annual auxiliary heating energy should include:the number of collector rows is 9,the tilt angle is 50°,and the azimuth angle is 0°.

太阳能供热系统集热器面积优化及经济分析

根据太阳能采暖系统工作原理,通过建立系统费用年值与集热器面积函数关系的数学模型,计算得出费用年值最小的集热器面积,进而通过年金现值法进行项目投资现金需求量测算,并将张家口一幢30112m^(2)教学楼作为实例进行集热器优化及经济性分析。

太阳能热水系统集热器面积与倾角的组合优化

集热器面积与倾角是太阳能热水工程设计中的重要参数。综合考虑气候、用水方式、太阳辐射和热水负荷的季节性等因素,建立完整的组合优化计算模型,在合理年太阳能保证率的前提下确定集热器面积,以年辅热量最小的原则确定与集热器面积相配的倾角,并以3个城市为例进行计算。结果表明,当太阳辐射与热水负荷变化趋势相反,最佳倾角随集热器面积增加而增大;当太阳辐射与热水负荷变化趋势相同,最佳倾角随集热器面积增加基本不变。

太阳能吸收式空调系统集热面积的研究

分析了影响太阳能吸收式空调系统集热面积的因素;得出系统集热面积单耗的日逐时值;根据太阳能吸收式空调系统特点,提出了一种确定集热器集热面积的新方法,并以2级吸收式太阳能空调系统为例进行了详细阐述。分析结果表明,为减少集热面积,优化系统,须对太阳能空调系统增设蓄热装置。太阳能吸收式空调运行在8:00～18:00时,系统所需的最小集热面积单耗为1.085 m2/m2,其对应的蓄热器的容积单耗为0.036 3m3/m2,且随着太阳能空调运行时间的缩短,最小集热面积单耗减小,蓄热器容积单耗增加。

生活热水太阳能集热器面积的确定

生活热水太阳能集热器的设计日用水量应取平均日用水量而不是最高日用水量,平均日用水量在缺少实测资料的前提下可按现行最高日用水量的50%选取。储热水箱中的终止设计温度是所允许的最高水温,按60℃选取为宜。太阳能保证率是设计日用热水负荷中太阳能加热提供的热水比率,一般为30%～80%,太阳能资源丰富地区取高值、贫乏地区取低值。

非正南方向太阳集热器面积补偿的理论研究

该文以昆明和北京为例,对我国南北地区分别选用平板型管翼式集热器和圆柱吸热体真空管集热器进行了模拟计算。结果显示,水平面上日均太阳辐射、环境温度、屋顶方位及倾角对集热面积补偿有不同程度的影响;其中,屋顶方位角和倾角是影响集热器处于非正南和正南方向且最佳倾角时采光面积之比A/A0的主要因素。本文的研究成果可为太阳能建筑一体化设计提供部分有价值的参考数据。

高层住宅建筑南立面太阳能热水系统水量配比特性研究

利用日均太阳辐射模型与集热器能量输出模型对平板型和真空管型太阳能热水系统水量配比进行建模分析。结果显示,模拟的水量配比与实验测试吻合较好,相对误差在10%以内。基于我国五大气候分区133个城市的气象数据,利用此模型对集热器件与建筑南立面大角度(70°～90°)集成后的太阳能热水系统的水量配比进行模拟计算与分析。为便于工程应用,利用多项式线性回归技术对水量配比与气象参数间的关系进行回归分析与整理。给出各类气候区夏半年和冬半年太阳能热水系统水量配比与气象参数间的回归关系式,为太阳集热器件与建筑南立面大角度集成的水量配比的优化提供方便。

基于遗传算法的太阳能地热复合源热泵系统的优化

建立了基于部件模型的太阳能地热复合源热泵系统的数学模型,以根据该模型计算出的初投资与运行能耗为优化目标,以集热器面积与埋管深度为优化变量,针对青岛地区的气象条件,采用遗传优化算法对该系统进行了优化设计,并讨论了优化计算结果。

泰安地区利用太阳能采暖的技术经济分析

从泰安地区气候条件、可采用的采暖系统形式、集热器选择及面积计算、蓄热水箱容量计算等几个方面对太阳能采暖系统的技术性分析,又通过对几种方案的年计算费用的比较对系统的经济性分析,论证了太阳能采暖在泰安地区是切实可行的。为泰安地区今后在建筑中推广利用太阳能采暖工作提供参考。

太阳能热水系统中两种集热器集热面积的优化分配

针对单一类型太阳能集热系统存在的效率低和造价成本高等问题,采用两种太阳能集热器相组合的集热方式,建立针对组合式太阳能集热器集热面积优化的多目标优化模型,并为此提出一种快速有效的多目标优化方法,用于该组合集热系统中不同类型集热器集热面积的优化分配。该优化算法是基于快速非支配遗传算法以及多目标决策的层次分析法,并以果洛地区某农牧场太阳能集热系统热水供应为实例的背景下推导得出的。研究结果表明,该优化算法可以实现组合太阳能集热系统中不同类型集热器的集热面积的合理分配。在确保热水供应前提下,显著降低了系统成本,提高了太阳能集热器集散面的使用效率,解决了高原地区热水供应难、成本高的问题,具有很好的现实意义。

云南南向平板太阳能热水系统水箱水量与集热面积配比特性研究

文章基于平板型集热器日均能量输出模型,建立了太阳能热水系统水箱水量与集热器面积的配比模型。以云南7城市的典型气象数据为例,利用所建模型对太阳能热水系统的水量配比进行了计算,给出了水箱终温为60℃时各城市各季节或全年使用太阳能热水系统的水量配比的取值范围。为便于工程应用,文中给出了水量配比与倾角间相关系数大于0.999的二次关系式。进一步讨论发现,云南7城市春季、夏季、秋季、冬季或全年使用的太阳能热水系统集热器的最佳倾角分别为10~15°,0~0°,32~38°,45~50°,24~30°;其对应的水量配比分别为50~60 kg/m2,44~51 kg/m2,43~56 kg/m2,44~58 kg/m2,46~52 kg/m2。针对不同的供热目的 ,可利用文中的关系式和各季节或全年的最佳倾角对太阳能热水系统进行优化设计。

住宅太阳热水器的技术经济性分析

以福州地区典型气象年逐时气象数据为基础,对平板型太阳热水器的热性能进行逐时模拟。利用综合能源价格法,分析集热器面积对太阳热水器经济性的影响,并比较各类热水器的技术经济性。在当前能源价格体系下,集热器面积为8.5m^2时,系统的年平均太阳能保证率最大(为67.72%);集热器面积为4m^2时,综合能源价格现值最小(为0.283$/kWh),此时系统的年平均太阳能保证率为62.65%。

温和地区阳台壁挂式平板型太阳能热水器水量配比优化

基于温和地区9城市的典型气象数据,利用所建数学模型对阳台壁挂式平板型太阳能热水器的水量配比和太阳能保证率进行了计算,并讨论了方位角对水量配比的影响。结果显示,南向阳台壁挂式太阳能热水器春、夏、秋、冬4季和全年水量配比的取值范围分别为28~51、21~41、31~53、37~57和31~47 kg/m2。为便于应用,给出了南向阳台壁挂式太阳能热水器季均和年均水量配比与倾角间相关系数大于0.99的线性回归关系式。对于非南向阳台壁挂式太阳能热水器,季均和年均水量配比的方位角因子随方位角的增大而逐渐减小。倾角为60°~90°、方位角为10°~90°时,季均和年均水量配比的方位角因子分别位于0.57~1.00和0.72~1.00之间。方位角分别小于20°和30°时,方位角对冬季水量配比和春、夏、秋3季及年均水量配比的影响约为5%;方位角分别小于30°和40°时,方位角对上述水量配比的影响约为10%。进一步讨论发现,温和地区南向阳台壁挂式太阳能热水器的年均太阳能保证率位于0.55~0.70之间,推广应用潜力较大。

土壤源热泵与太阳能复合系统集热器面积计算方法改进

在对研究中常用的太阳能保证率法、土壤热平衡法的优缺点进行分析的基础上,将系统运行模式、土壤自然恢复能力、经济性因素考虑在内,提出改进的热平衡法。采用TRNSYS模拟软件对改进的热平衡法在保持土壤蓄、放热平衡方面的效果进行验证。结果显示,改进热平衡法相应复合式系统15 a连续运行后土壤温降(0.38℃)较原方法(0.99℃)减小,改进法在保持土壤蓄、放热平衡方面的效果更好。

重庆地区夏季太阳能热水应用系统实测研究

在分析重庆地区全年4个季节的太阳能资源状况的基础上,针对资源条件较好的夏季,基于全玻璃真空集热管的太阳能热水系统,于夏季典型天气条件下测试了太阳能热水系统产热水状况(水温、水量),并分析太阳能热水系统的集热效率。研究表明,在典型夏季多云天气条件下,系统全天的集热效率可达58.4%。分析重庆地区典型气象年数据显示,夏季有33.6%的时间太阳能热水系统完全不辅助加热就能生产满足标准规定温度的热水量,有74.2%的时间不用辅助加热可满足实际的热水用水需求,夏季太阳能平均保证率可达70.4%。

西昌市太阳能热水系统集热面积、水箱容积与倾角的组合优化

太阳能热水系统设计中集热器面积、水箱容积、最佳倾角是相互影响的,在辅热量最小原则下,三者还没有一个系统的组合优化方案。为研究三者的组合关系,建立完整的太阳能热水系统模型,提出一套系统的组合优化方法。综合考虑技术、经济因素对系统性能的影响,提出净节省费用的概念,并依据辅热量最小原则与净节省费用最大原则分别给出两套组合优化方案,进而对两套方案进行分析。为太阳能热水系统中集热器面积、水箱容积、最佳倾角的合理设计提供依据。

家用太阳热水器水量配比与平均日效率关系

通过对不同厂家生产的不同水量配比的五套家用太阳热水器进行热性能检测 ,并对其检测所得平均日效率的结果进行分析 ,从而得出水量配比与家用太阳热水器热性能中平均日效率的关系。

云南南向平板太阳能热水系统水量配比特性研究

基于平板型集热器日均能量输出模型,建立了太阳能热水系统水箱水量与集热器面积的配比模型.以云南省10个城市的典型气象数据为例,利用所建模型对太阳能热水系统的水量配比进行了计算.为便于实际应用,给出了水箱终温为60℃时各城市各季节和全年使用太阳能热水系统水量配比与倾角间相关系数大于0.999的数学关系式.进一步研究发现,这10个城市春季、夏季、秋季、冬季和全年使用太阳能热水系统集热器的最佳倾角及其对应的水量配比分别在5~15°,0~0°,29~38°,43~50°,20~30°和50~62,44~60,43~56,44~58,46~56kg/m2之间.依据供热目的的不同,可利用该研究结果对太阳能热水系统进行优化设计.

太阳能喷射辅助压缩制冷系统影响因素研究

为了优化太阳能喷射辅助压缩制冷系统部件匹配与控制,建立了数学模型并对模型进行了求解,研究了喷射器喷嘴喉部与混合室的面积比、太阳能集热面积及蓄热水箱容积对系统性能与运行特性的影响。结果表明:喷射器喷嘴喉部与混合室的面积比及太阳能集热面积是影响系统性能与运行特性的重要因素,存在最佳喷嘴喉部与混合室面积比和制冷系统与太阳能集热器面积间的最佳匹配;蓄热水箱容积对系统全天制冷量影响不明显,但对系统的节能效率和运行特性具有一定的影响,且容积越大节能率越高。