节能建筑光热系统中太阳能集热器的研究进展.pdf

1、书书书?第一作者简介?郭峰?男?硕士生?主要从事海水淡化?苦咸水高效蒸发等方面的研究?收稿日期?修回日期?可再生能源?分布式能源?冷热电联供?节能建筑光热系统中太阳能集热器的研究进展郭?峰?李?强?山东建筑大学 热能工程学院?山东 济南?摘?要?总结关于平板型集热器和真空管集热器的国内外文献?概述这?种集热器热性能的主要影响因素及提高热性能的方法?指出?种集热器的存在问题以及研究方向?关键词?太阳能集热器?平板型集热器?真空管集热器中图分类号?文献标志码?文章编号?概述在建筑领域?太阳能利用的研究主要集中在太阳能发热和太阳能发电方面?而太阳能集热器是节能建筑光热系统中最重要的组成部件?因此?对

2、太阳能集热器的研究对太阳能开发利用具有重要意义?目前?在工程实际应用中平板型集热器和真空管型集热器被广泛应用?因此?本文对这?种类型的太阳能集热器进行综述?平板型集热器对平板型集热器?集热器吸收太阳辐射能的面积与集热器的采光面积相等?常见的?种平板型集热器见图?图?平板型集热器的?种类型?型集热器是由表面的透光盖板和下方的吸热板?底板组成?空气流道位于透光盖板和吸热板之间?型集热器由表面的透光盖板?吸热板和下方的底板组成?透光盖板和吸热板间有一定空隙?空气流道位于吸热板和底板之间?型集热器由表面透光盖板?插入空气流道中的吸热板?底板组成?空气流道分为上下?层?其中?型集热器应用较为广泛?其工作

3、原理是?太阳光透过透光盖板投射于吸热板?吸热板完成太阳能到热能的转化?然后将转换后的热量传递于工作介质?空气?促使流道中的空气温度上升?集热器通过这种方式向外提供有用能?平板型集热器的热性能受透光盖板?运行参数?空气流量?入口空气温度?太阳辐射照度?倾角?吸热板及流道等因素的影响?透光盖板通过调控透光盖板的有效透过率?表面对流换热系数及其自身的热导率等参数?从而使太阳能集热器的集热效率发生改变?葛新石等人?利用差额法对多层透光盖板?吸热板体系中的有效透过率?吸热板的有效吸热率?最外层盖板有效反射率?透光盖板有效吸收率以及吸热板的热损失进行了分析?并给出了相应的计算方法?戴天红等人?以玻璃罩对太

4、阳辐射能量的吸收为基础?从理论上导出了一种单层玻璃罩式集热器的有效穿透系数与吸收率之积?可以在太阳能集热器的数值模拟中使用?第?卷?第?期?年?月煤 气 与 热 力?张志强等人?开发了一种新型的透明蜂窝盖板?并将其应用于平板型集热器?在此基础上?对不同蜂窝结构下集热器的集热率进行了实验?导出了其穿透率的计算式?由此证明了集热管宽度与集热率之间的相关性?运行参数林金清等人?在二维假设的基础上分别对?型和?型?种不同集热器的流体热质传递构建了稳态数学模型?采用有限差分法求解?然后利用?编程计算?得到了在稳态的条件下集热器的速度分布?温度分布?以及集热器的集热率分别与空气的流量和入口温度?太阳辐射照

5、度及盖板透光率的相关性?结果表明?这?种类型的集热器的集热率随空气流量和盖板透光率增加而增加?但是入口温度和辐射照度对集热率的作用却与之相反?林金清等人的研究对这?种不同集热器的研究开发和运行具有一定的指导意义?夏国权等人?在热量传递的一维假设下构建了数学模型?进而推导出沿程温度分布?介质出口温度和全天系统集热率在准静态的条件下的近似解?通过计算得出介质进口温度?介质流动速度和流道深度对集热器的传热性能的影响趋势?研究发现?全天的集热率与介质的流动速度成正比?与介质进口温度成反比?而随着流道深度增大?集热效率首先是急剧上升随后又逐渐下降?毛润治?通过实验分析研究了?种不同气流冲刷式盖板集热器的

6、热特性和空气流量率的相关性?由实验数据分析可知?集热器总的热损耗随着空气流量率增大?呈现出先增大而后又减小的趋势?最后达到一个平稳状态?此外?通过实验数据归纳出空气流冲刷式盖板集热器的总热损失与流量率的关联式?并得到热转移因子与流量率之间的关联式?计算出集热器可达到的最高工作温度?进而求得流量率的最优值?闫崇强等人?则开展了集热器倾角对?型集热器的集热性能影响的实验研究?并提出昆明地区最优倾角是?吸热板吸热板是吸收太阳辐射能并向工作介质传递热量的重要构件?因此?集热器的集热效率受吸热板的结构形式?涂层?流道以及集热腔体的构造和基板情况的影响较大?其中?等人?基于实验和火用分析方法?剖析了吸热板形状和布置方式对换热过程的作用?并发现调整形状和布置方式可以提升太阳辐射能的吸收量?进而强化腔体换热效果?并且与传统集热器相比?其集热效率提升了?等人?通过对比人字型金属吸热板与平板?型槽板的集热效率?发现在特定工况下?应用人字型金属吸热板的集热器的集热效率较高?等人?采用了将针状肋阵列结构放在吸热板之上的方法?对其进行了实验研究和理论分析?提出当盖板透过率为?时?得到各种形式针状肋阵列的集热效率