Modelling, Transient Simulation and Economic Analysis of Solar Thermal Based Air Conditioning System in Gujarat

Commercial building sector accounts for 8% of the total electricity consumption in India. Cooling activities (HVAC) in commercial buildings consume 55% of the total energy utilized. Consequently, CO2 emissions from conventional buildings in India were estimated to be 98 metric tonnes of CO2 per million ft2 in 2014. Solar thermal air conditioning can be the solution to these demands and can contribute to about 15% to 20% of India’s total oil consumption thereby reducing the dependence on fossil fuels. Hence, the main objective of the work is to model and simulate a solar absorption cooling system for GERMI office building located in Gandhinagar, Gujarat, India, using the transient simulation software ‘TRNSYS’. Cooling load estimation and comfort conditions required for the building were determined based on ASHRAE standards. Evacuated tube collectors were selected because of its market availability, ease of manufacturing and proven technology. Single effect absorption chiller was used because of its commercial availability. The effects of storage tank volume, collector area and collector slope were also investigated for parametric optimization. The results of the simulation and parametric analysis are analyzed and presented in the paper.

严寒地区空气直联耦合式太阳能热泵供暖系统分析

严寒地区供暖周期长,供暖能耗高,太阳能热泵作为一种清洁高效的供暖方式,具有节能、环保等优点,被认为是严寒地区供暖技术的优选。而以水为冷却介质的传统太阳能热泵在严寒地区出现的冻裂、泄露等问题导致运行效率降低。针对严寒地区供暖出现的运行难题,采用PCM蓄能芯的真空管空气集热器,利用空气直联耦合式太阳能热泵辅助双级复叠热泵技术,解决严寒地区供暖设备的运行稳定性问题。在内蒙古、甘肃以及青海等地的工程案例中,供暖季室内温度平均可维持在19~23℃,且空气直联耦合式太阳能热泵在不同环境温度下的COP均大于传统供暖热泵,满足供暖需求的同时,提升了系统效率。

中国太阳能中温集热技术进展及应用

在分析太阳能热利用行业发展数据的基础上,对目前应用较为广泛的跟踪型和非跟踪型中温太阳能集热技术的发展研究及标准编制现状进行分析,介绍中温太阳能技术在供热采暖、空调、烟草等行业应用,明确了太阳能中温利用的温区,给出不同形式中温集热器性能提升的建议及应用展望。

新型高温真空集热管的热性能实验和分析

研究开发了一种新型高温真空集热管,利用电阻加热器加热吸收管内壁,在室内稳态下,通过热平衡法测试了该集热管的热性能。介绍了实验平台的具体设置、各个装置的设计意图以及详细的实验过程和分析。实验结果表明该新型高温真空集热管能在高温下(350℃)长期稳定工作,全温度段的热性能与Solel UVAC3接近,是我国未来槽式太阳能热电站的良好选择。

新型CPC热管式真空管集热器设计与性能分析

基于复合抛物面集热器(CPC)型集热器的发展现状,设计出新型CPC热管式真空管集热器。介绍了该集热器的聚光面和接收器的结构设计及计算过程,在对新型CPC热管式真空管集热器进行集热分析后,得出其瞬时效率方程。与传统肋片型CPC热管式真空管集热器相比,新型CPC热管式真空管集热器效率高,加工工艺简单,成本较低。

CPC热管式真空管集热器开发及其传热分析

基于太阳能集热器的发展现状,综合利用非跟踪聚焦型聚光器CPC和热管式真空管集热器的优越性,开发了一种CPC热管式真空管太阳能集热器。给出了此集热器中聚光镜和接收器的结构设计,并对集热器进行了传热分析。

跟踪式CPC热管真空管集热器聚光及集热特性

将曲柄连杆单轴跟踪技术与CPC（复合抛物面聚光器）热管真空管太阳集热器集成，研制一套聚光比为2．3的跟踪式CPC集热器。基于TracePro光学软件模拟其跟踪模式下的聚光行为，并对不同跟踪模式下的集热特性进行实验研究。模拟得到横向投影角θ。是影响CPC集热器光学性能的主要因素，0．为-23．5°-23．5°时，入射角修正因子（IAM）达到0．95～1．14；跟踪可有效缩小θ，将光学效率提高30％以上；采用三点式间歇跟踪即可获得高于60％的光学效率。实测集热效率分布和光学效率模拟值趋势一致，系统跟踪时高效集热时间为固定式的2．7倍，平均集热效率达到固定式的2．1倍。集热效率归一化线性良好，效率截距为52％，和光学效率模拟值偏差小于12％，佐证了模拟分析结果。

基于BP神经网络的热管式真空管集热器热性能预测校正模型

基于BP神经网络建立了热管式真空管集热器热性能的预测校正模型。该模型采用了LM和BR两种网络训练方法,经实验数据验证,预测校正模型输出结果的最大相对误差为2.8%,平均相对误差为1.2%,而数学模型输出结果的最大相对误差为6.2%,平均相对误差为4.3%,证明此预测校正模型的预测校正效果较好。应用该集热器热性能预测校正模型,可较精确地预测出不同运行状态、不同环境下集热器的出口温度,提高了系统的仿真精度。

内插管式太阳空气集热器阵列集热性能与流动阻力研究

通过实验对阵列排布的内插管式真空管太阳空气集热系统在上海冬夏工况下的集热特性进行测试分析,同时考察太阳辐射、风量对其性能的影响,并分析此类空气集热器阵列布排流动阻力特性。研究发现,真空管太阳空气集热器串并联方式工作,在冬夏工况下均能获得良好的集热温度,冬季夏季集热温度分别可达87.8、109.3℃;平均集热效率为47.4%,单个集热器压降小于80 Pa,阵列集热器压降小于100 Pa。建立空气集热器串、并联模型,模拟结果显示,随集热器数量从2个增加到6个,串联的压降比并联的压降差值增大,从107.4 Pa增大到323.6 Pa,串联能获得较高的集热温度,但动力消耗增加,并联的集热温度不高,但动力消耗小。

真空管式太阳集热器管间遮阴分析(一)——遮阴对真空管集热器日能量采集的影响

提出了真空管式太阳集热器的遮阴分析模型 ,并以北京为例进行了计算分析 .计算结果表明 ,相邻真空管间的遮阴现象在热性能分析计算中一般是不能忽略的 .

北京市某农村居民住宅太阳能地板辐射采暖系统的实验分析

对位于北京市昌平区的某农村居民住宅的太阳能地板辐射采暖系统实验平台的情况进行说明,并对该太阳能地板辐射采暖系统实验平台的工作原理及关键技术进行阐述。同时,对该实验平台在无辅助热源时的系统运行情况进行试验分析,说明该太阳能地板辐射采暖系统实验平台的技术可行性。为下一步的实际工程应用提供相关参考依据。

真空管太阳能热水器管横置与斜置的比较(1)——单管横置与斜置时入射乘积因子的比较

提出了射乘积因子的概念,计算并比较了真空集热管单管横置与斜置时的入射乘积因子,得出了仅就单管入射乘积因子而言,斜置优于横置的结论.

真空管式太阳集热器管间遮阴分析(二)——真空管太阳集热器管中心距比的优化分析

提出了真空管式太阳集热器管中心距比的优化分析模型,对有无平面漫反射板两种情况进行了计算,并分别进行了优化分析。

某高校图书馆太阳能空调设计分析

本文以某高校图书馆太阳能空调工程设计为例,采用太阳能来替代常规能源驱动吸收式制冷机对室内进行供冷供热,分析了太阳能空调系统高效运行的关键技术和用能平衡设计,对工程设计中太阳能集热器的供回水温度以及吸收式冷水机组的能源利用率给出参考值,同时指出了太阳能空调的推广前景。

U型管式全玻璃真空管太阳集热器的热性能

在U型管式全玻璃真空管集热器能量平衡分析的基础上,推导了集热器热损系数、效率因子等性能参数计算公式,其理论计算结果与实验数据吻合良好。计算分析表明:真空管热损系数与吸热管温和环境温度之差是非线性关系,将两者的计算关系式按环境温度分段整理将使计算结果更接近实际;涂层发射比对集热器效率影响较大,降低涂层发射比是提高集热器效率的有效途径;采取适当的措施降低吸热管与肋片接触热阻后,采用U型管连接方式不会对热水系统集热器效率造成太大影响。

真空管太阳能空气集热系统阻力影响因素研究

通过对真空管太阳能空气集热系统内部流动过程的分析,建立了集热系统阻力计算模型,分析了不同设计参数下真空管太阳能空气集热器、串联集热系统阻力变化规律。结果表明:随着集热工质温度升高,集热器阻抗呈指数减小趋势;各影响因素中,串联集热器数量和工质流量对系统阻力影响最大,集热系统各组集热器阻力随串联集热器数量增加呈增长率减小的增大趋势,随质量流量增大呈指数增大趋势,最大值为最小值的3.6倍。此外,系统阻力随环境温度、太阳辐照度、进口温度升高呈线性增大趋势,其中环境温度对系统阻力的影响可忽略不计。通过该研究建立的真空管太阳能空气集热系统阻力计算模型及总结得到的单位面积集热器阻力计算表,可为该集热器、集热系统阻力理论计算提供便捷可靠的依据。

用于槽式太阳能电站的热管式集热器开发及传热分析

综合利用槽式聚焦型聚光镜和热管式真空管接收器的优越性,开发了一种槽式热管式太阳能集热器,给出了此新型集热器的结构设计。从光学和传热两方面考虑,建立了槽式热管式集热器集热模型,并建立了热管半壁受热的传热模型。对该集热器进行了传热分析和计算,推导出了槽式热管式集热器的集热效率计算公式,与实验室开发的CPC集热器进行了比较。结果表明,槽式热管式集热器效率远高于CPC集热器,最高可达75%,在工作流体温度上升至350℃以上时,因部分流体汽化使集热效率略微降低,仍可保持在70%左右。

真空管型太阳能空气干燥工程设计及性能分析

对应用于腊鸡腿干燥的真空管型太阳能空气集热器干燥工程进行设计和实验,理论设计值与实测值吻合较好,切实做到有利合理利用太阳能。按照国家标准对单元集热器性能进行测试,为参数设计及性能分析提供数据支撑。在非典型天气条件下实测系统性能并得到腊鸡腿的干燥特性曲线,分析认为系统具有较低的太阳依赖性及较强的稳定性。最后对企业采用的3种干燥系统的经济性能进行分析,结果显示采用太阳能干燥的系统具有较好的应用潜力及前景。

内插式真空管空气集热器的热性能研究

提出一种高效的内插式全玻璃真空管空气集热器,其内插铝制导流管以增强换热,测试了该集热器在不同条件下的热性能。结果表明,集热器在多云天气下的平均效率为49.5%,晴朗天气下平均效率则为63.7%;集热器瞬时效率随入口工质流量的增加而增大;集热器纵向放置时的平均效率比横向放置时高6.3%。整体来说,此内插式真空管空气集热器的性能良好,有较好的推广和应用前景。

利用同心套管的简化CPC式中高温真空管太阳能集热系统设计与实验研究

通过实验研究了一种利用简化复合抛物面聚光器(compound parabolic concentrato,CPC),全玻璃真空集热管和同心套管组成的太阳能中高温空气集热设备,可以满足工业过程对150℃至200℃的中高温度空气需求。该太阳能空气集热系统由8级集热单元串联而成。各单元都包括一个简化式CPC、一个双层玻璃真空管和一根铜套管。套管被安装在玻璃管内,空气在套管内逐级加热。对各种天气条件和流动参数对集热系统出口空气温度、系统功率和集热效率的影响进行了分析和试验研究。结果表明,整个系统具有良好的中高温集热性能。即使出口空气温度达到210℃,系统平均集热效率仍然达到20%;秋天晴天系统出口空气温度可达210℃,秋季阴雨天也可达168℃。试验结果确认这种简化CPC式全真空玻璃集热管和套管的组合装置是一种有工业实用前途的太阳能高温空气集热器。