Performance of Water in Glass Evacuated Tube Solar Water Heater under Kenya Climatic Condition

Solar water heaters which provide a cost-effective and environmental friendly approach to hot water generation are in widespread application. Evacuated tube solar water heaters perform better than flat plate solar water heaters as a result of their greater surface area exposed for sunlight absorption. Water-in-glass evacuated tube solar water heaters are widely used as compared to heat-pipe solar water heaters due to their short payback periods. In this study, the performance of water-in-glass evacuated tube solar water heater is investigated through experiments under the climatic conditions in Kenya. The results revealed a daily efficiency range of 0.58 - 0.65 and a daily final outlet temperature greater than 55°C given an initial temperature of 25°C.

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%.

Developments of solar collectors in China

China has abundant solar energy resource. Solar thermal collectors, particularly all-glass evacuated tubular collectors, have been studied and developed for 30 years, and solar thermal industry has developed rapidly for 15 years. There are various solar thermal systems, with an operation area of around 108 million m2 in 2007. These systems mainly provide domestic hot water, but some other applications are under extensive study and development as well.

寒冷地区空气源热泵辅助太阳能热水器供暖性能

为提高太阳能热水器供暖的稳定性并大幅降低空气源热泵供暖的成本,提出空气源热泵辅助太阳能真空管热水器供暖构想,在甘肃省兰州市七里河区魏岭乡绿化村搭建空气源热泵辅助太阳能热水器供暖试验系统,详细研究了晴天、阴天及多云3种典型工况下系统的集热效率、热泵性能系数、系统太阳能保证率和系统能效比等.研究结果表明,晴天、阴天及多云工况下太阳能集热器有效得热量分别为75.5、4.1和49.2 kW·h,集热效率分别为61.3%、26.6%、55.2%,太阳能热泵平均性能系数(COP)分别为3.6、3.4、3.6,空气源热泵平均COP分别为0、2.9、3.1,系统实际供热量分别为113.4、125.9和124.8 kW·h,系统耗电量分别为33.4、50.5和42.7 kW·h,系统太阳能保证率分别为66.6%、3.3%、39.4%,系统能效比分别为3.4,2.5,2.9.研究证明了太阳能真空管集热器-空气源热泵系统用于寒冷地区供暖的可行性,为寒冷地区供暖提供了一种新途径.

热泵辅助太阳能中央热水系统年运行特性研究

提出采用热泵来取代传统的电加热器,构成热泵辅助太阳能中央热水系统,可有效地降低能源消耗。结合2005年西安地区气象数据,建立了合适的数学模型,并用现有的试验数据对模型进行了校准,通过模型模拟了该年热泵辅助和电辅助太阳能中央热水系统的性能系数,输入功耗,出水温度等运行参数,并对两者进行了对比。

全玻璃真空管太阳热水器的全生命周期能量环境效益分析

对JB150型全玻璃真空管太阳热水器展开了全生命周期能量环境效益分析,结果表明,该型太阳热水器可在1.1a内收回产品生产能耗,相比于常用的电热水器、燃气热水器和燃煤热水器,全生命周期的总节能量分别为10.5、3.8和5.1t标准煤。与电热水器、燃气热水器和燃煤热水器相比,该型太阳热水器在寿命期内,在SO_2、NO_X、CO_2和粉尘方面都具有相当的减排效益。

全玻璃真空管太阳能集热器对流换热试验与模拟

以可再生能源总能系统为研究背景,通过搭建太阳能辅助燃料电池试验平台,逐步完成不同涂层材料、内置导流板太阳能集热器自然对流试验研究;在试验验证基础上,分别建立太阳能集热器自然对流和强迫对流三维数学模型,应用场协同和火积理论分析流动和传热数据。自然对流研究表明,吸收率在0.95～1.0、发射率在0.06～0.16时,随吸收率升高,发射率降低,热效率升高1.71%,火积增量逐渐增大;加装导流板后,真空管内部混流消失,底部流动得到强化,实验热效率提高2.17%;确定全玻璃真空管热水器导流板合理板厚为2 mm,合理板长为距离真空管底部60～100 mm,合理位置为中心线以上16～20 mm;强迫对流研究表明,横双排集热器雷诺和努赛尔数、火积增量均高于竖单排集热器,火积耗散低于竖单排集热器。确定太阳能辅助燃料电池集热场在中低温条件下,自然对流采用内置导流板集热器,强迫对流采用横双排集热器。

全玻璃真空管太阳能热水器影响因素的数值模拟研究

利用热能工程专业基础知识和场协同原理,结合计算流体力学配套商业软件,对反光板、倾斜角度、辐照强度、集热管尺寸和水箱大小等因素,影响全玻璃真空管太阳能热水器的传热传质特性进行了数值模拟研究和可视化分析,通过数值模拟研究给出了全玻璃真空管太阳能热水器的的最佳条件。

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%。

储热式真空管集热器管中心距与能量收益关系的研究

在实验测定吸热板表面相对太阳辐照度和涂层太阳吸收比的基础上，分析研究了具有圆柱形吸热体的真空管集热器，在不同管中心距下的能量收益因子随光线入射角的变化规律。依据晴天辐射模型，对北半球不同纬度和倾角、朝南放置的该集热器的管中心距与能量收益关系进行分析。

全玻璃真空管型太阳热水器内流场的CFD模拟

全玻璃真空管型太阳热水器是技术相对成熟、应用最广的太阳能利用方式.通过对全玻璃真空管型太阳热水器内流场的计算流体力学模拟,研究了器内的对流换热过程,分析了真空管截面的流体流动速度分布,考察了真空管不同位置处的流体循环速度及箱体内水温对循环速度的影响.结果表明,随着流体温度的升高,器内出现随机的湍动涡流;涡流的存在将造成管内冷热流体的混和,对换热过程不利;在真空管内安置引流挡板将抑制流体的湍动,确保有序的热对流流动,提高对流换热效率.研究结果有助于剖析热水器内对流换热的机理,对技术革新提供参考.

累计太阳辐照量对真空管太阳能热水器日得热量的影响

累计太阳辐照量17MJ/m2对应的日有用得热量Q17是评价太阳能热水系统热性能好坏的重要参数之一.在累计太阳辐照量达到测试要求以及其他测试条件相似的条件下,利用试验测试研究了累计太阳辐照量对真空管太阳能热水器系统日有用得热量Q17的影响.结果表明:日得热量随累计辐照量的增加而呈线性增加的关系,而系统的能效系数和日有用得热量Q17基本不受累计辐照量的影响;当测试条件由累计辐照量不小于17MJ/m2减小至累计辐照量不小于16 MJ/m2时,系统的日有用得热量Q17和能效系数没有明显的降低,说明新国标中对测试累计辐照量的修改是合理的.

真空管式太阳热水器得热量的实验研究

对某型号真空管式太阳热水器进行多天的热性能测试,采用最小二乘法拟合出太阳热水系统能量方程系数,求出该型号太阳热水器的能量方程,同时进行误差和敏感性分析,指导试验设计。

加装导流板的真空管热水器流动与换热的数值模拟

针对真空管与水箱连接处冷热水混流、出现随机涡流而影响换热等问题,分别建立了两种加装导流板结构模型。用FLUENT软件对两种导流结构热水器进行三维数值模拟研究,并与原结构进行比较分析,研究了真空管内的对流换热过程以及水箱内流体的分层情况。结果表明:加装导流板后,管口和水箱内的冷、热水混合换热情况得到了改善,增强了管内流体的自然对流换热,水箱内的温度分层更加明显,改善了整个热水器的热性能。

全玻璃真空管太阳能热水器实验和模拟研究

以太阳能辅助燃料电池为研究背景,搭建不同管长和管径、不同涂层材料的内置导流板热水器,逐步完成全玻璃真空管太阳能热水器实验和模拟研究.建立太阳能热水器三维数学模型,以场协同和理论为指导,分析热水器强化传热数据.研究结果表明,真空管出口射流区域的场协同性最高,水箱内部存在横向的扰流;真空管内加装导流板后,管内冷热流体混流减弱,强化了真空管底部流动,真空管内耗散最小,水箱内温度梯度减小,场协同度最高.太阳能辅助燃料电池集热场在自然对流条件下,宜采用内置导流板热水器.

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。

管间距对真空管家用太阳能热水器热性能的影响

依据现行的家用太阳能热水系统技术条件(GB/T19141),不管采用平板集热器还是真空管集热器,日采光量为17MJ/m2所对应的日得热量Q17是评价家用太阳能热水系统性能的主要指标.本文通过理论和实验研究真空管集热器的管间距对系统热性能的影响,结果表明:管间距对真空管家用太阳能热水系统的Q17有很大的影响,管间距越小,Q17越大,意味着系统的性能越好.但实际情况却完全相反,管间距越小,管与管之间的遮光越厉害,系统实际的日得热量越小,性能越差.这意味着以Q17来评价真空管家用太阳能热水系统的性能不合理,建议在家用太阳能热水系统技术条件中对管间距做出具体的规定,以消除管间距对Q17的影响.

平板式与真空管式太阳热水器瞬时效率实验曲线分析

依据对数十台太阳热水器热性能的测试数据 ,对平板式太阳热水器与真空管式太阳热水器的瞬时效率曲线进行了比较 ,并对它们之间的明显差异进行了定性分析 .结论为 ,不能用与平板式太阳热水器相同的格式和标准对真空管式太阳热水器进行非稳态效率的评价 .