曾宪阳[1]2002年在《大面积模块式太阳能集热器的研究》文中指出大面积模块式太阳能集热器的研究
刘逸[2]2006年在《太阳能地源热泵式空调系统研究》文中认为太阳能是一种取之不尽的清洁能源,如何更有效的利用太阳能,已经成为当今各国竞相开发研究的热点;热泵的特点在于消耗一定量的电能将热量从低温热源传递到高温热源,提高低温热源的利用率。太阳能热利用技术与热泵技术相互结合,发展前景非常广阔。本文在结合太阳能热利用与地源热泵技术的基础上,分析研究了太阳能地源热泵式空调系统的技术特点:提出了太阳能地源热泵式空调系统的概念;研究了该系统的工作原理;以及系统运行时的控制方式。本文详细介绍了平板式太阳能集热器和热管式真空管集热器的传热模型和计算方法,重点研究了热管式真空管集热器模块的工程设计方法和运行模式,克服了大面积太阳能集热系统在北方寒冷地区运行时的防冻问题。对空气热源、水热源和地热热源叁种热泵型式进行了介绍,根据所研究系统的实际需要,主要对地热源热泵进行了深入研究,确定了埋地换热器的具体形式并建立了传热模型。结合具体工程,对太阳能地源热泵式空调系统进行了详细的理论计算和工程实施方案设计,并利用系统的实测数据与理论计算数据对比验证出系统在技术上的可行性。结合系统施工和运行的实际情况,本文对该系统进行了经济性分析,分析结果证明该系统设计十分合理,在经济上非常可行。运行效果显示该系统节能效果十分明显,该系统冬季运行时供暖性能系数平均可达4.5,夏季运行时制冷性能系数平均可达3.8,运行费用可与燃煤相当,但几乎没有污染。本论文的研究结果表明,太阳能地源热泵式空调系统在技术和经济上完全可行,很有研究和推广的价值。
杜建强[3]2014年在《透射聚光型太阳能集热器牧草干燥应用理论研究》文中研究说明我国传统牧草收贮工艺导致牧草在田间干燥期间干物质损失严重和营养成分保有率大幅度降低,收获后的牧草有效营养成分保有率仅为50%,在收获过程中牧草(苜蓿)的干物质损失高达30%其损失十分巨大。由于在牧草收获季节,采用牧草田间干燥法,虽然省钱,但干物质和营养成分损失严重。如果采用高温快速烘干设备,产品质量提高,但成本费用增加,且污染环境。因此,在牧草收获中,牧草干燥已成为生产优质干草最为关键的制备工艺。本文从太阳能牧草干燥湿法收获工艺入手,考虑能耗和营养成分得失,提出了采用透射聚光型太阳能空气集热器干燥牧草的新方法,并从该太阳能集热器在牧草干燥领域中的应用基础理论,光热转换效率、经济性,牧草干燥系统设备设计、干燥工艺等方面展开以下研究工作：(1)根据菲涅尔透镜光学原理,建立了透射聚光型菲涅尔透镜的叁维模型,通过该模型对透镜的入射角度、焦距误差、追踪误差和加工误差进行了分析计算,得出了这些因素对透镜聚光比和在平板吸收器上聚焦光带能量分布的影响；对菲涅尔透镜加工制作过程进行了原理阐述,并进行了聚光性能和接收角的实验研究。理论分析和实验测试表明：吸收器接受聚焦光线开口尺寸为5cm,开口接收角一般控制在-0.4°～+0.4°之间时可以获得较高的光学效率。(2)应用理论分析和实验,对半圆形、圆弧形、叁角形和方形四种不同几何形状的聚焦吸收器开展了研究,四种吸收器的光学性能和热力学性能显示,叁角形吸收器显示出更好的光学效率和较小的热损失。因此,选择了叁角形和方形吸收器进行了结构优化分析,结果表明在采用平板菲涅尔透镜作为聚光器时,叁角形聚焦吸收器接受聚焦光线开口深度在4cm时最好,方形聚焦吸收器的接收聚焦光线开口深度在2cm时最好。根据优化分析结果,试制了长度为6.4m的两种吸收器。(3)研制了采光面积25.6m2透射聚焦型太阳能空气集热器,包括集热器箱体、机架支撑和控制传动装置,通过单片机控制系统实现了集热器对太阳的单轴有效追踪。当集热器箱体设计为平板菲涅尔透镜和叁角形聚焦吸收器组合时,太阳能集热器的性能最佳,在一个小时内,集热器就可以从环境温度升至最高温度201℃最高温度,其空晒性能参数0.3℃m2/W。在集热器箱体内,流场分布均匀,进风加热箱体内部温度场和气流分布均匀,未出现某一区域数值超高的现象,表明集热器结构合理。(4)对固定式和单轴追踪式的集热器进行了阵列排布方式的理论分析,计算了各种阵列排布的最优集热器间隔距离,并建立了理论设计计算公式,对实际工程应用中集热器的阵列排布和设计计算提供设计计算方法。(5)试制了透射聚光型太阳能草捆干燥特性试验台,并进行了苜蓿草捆干燥特性试验,试验结果显示草捆内部苜蓿的表面温度分布和含水率的变化与干燥气流的分布有很大的关系,草捆内部干燥具有不均匀性；通过对太阳能草捆干燥设备的性能试验,得出牧草湿法收获工艺可减少干物质损失近30%,牧草的有效营养成分如粗蛋白、粗脂肪等保有率由50%提高到了90%以上。
张龙[4]2014年在《青海地区太阳能地下水源热泵复合系统供热特性研究》文中研究表明为了响应节能，环保，低碳的号召，太阳能技术和地源热泵技术在我国以及世界其他地域被广泛应用。本文提出一种太阳能和地下水源热泵相结合的系统即太阳能地下水源热泵复合系统。对太阳能地下水源热泵复合系统供热的3种运行模式进行了理论分析。以实际工程案例为依托，通过充分利用青海地区丰富的太阳能和浅层地热能可再生清洁能源，运用相应的技术对当地生活小区原有的天然气壁挂炉供暖系统进行改造。减少对一次性能源的依赖和消耗，达到打造节能环保绿色小区的示范效应目的。通过对项目的运行可监测的基础上获得系统运行数据，为大面积推广使用提供技术依据。对实际工程应用有一定参考价值。首先，本文分别简述了太阳能技术和地下水源热泵技术的发展与应用。其次，分别介绍了太阳能集热系统、地下水热交换系统、热泵机组和室内末端系统四部分，它们构成了整个太阳能地下水源热泵复合供暖系统。简单分析了太阳能地下水源热泵复合系统的3种运行模式。再逐一介绍了太阳能的特点、太阳辐射的计算和真空管集热器性能分析。针对3种运行模式分别建立了太阳能真空管集热系统模型和蓄热水箱分析模型。对太阳能水源热泵系统的运行模式进行理论分析。再次，结合实际工程对太阳能地下水源热泵复合系统供热的设计要点进行说明。概述了整个供热系统的基本组成，计算了实际工程建筑的围护结构耗热量，根据建筑物所需耗热量确定了太阳能集热器的面积、蓄热水箱容积与热泵机组选型。通过对集热系统的监测及数据计算，得出了该系统的太阳能保证率。由此所测得的数据可以对原设计进行优化。然后针对太阳能地下水源热泵供热系统3种运行模式进行跟踪监测，详细分析了系统在不同工况下的运行特性。最后，对太阳能水源热泵复合供暖系统的经济性和节能环保效益进行分析。从系统初投资进行计算分析，对比了太阳能地下水源热泵系统、天然气壁挂炉、燃煤锅炉几种当地常见供热系统的运行费用和环保效益，最终证明了这种系统在青海地区具有良好的适用性和推广价值。
何文晶[5]2014年在《双效陶瓷太阳能集热器热性能及建筑集成设计研究》文中研究表明近年来，在节能减排的政策引导和要求下，我国建筑中太阳能光热技术的应用显着增加，对于太阳能建筑一体化的要求也越来越高。但是，玻璃真空管式太阳能集热器与金属平板式太阳能集热器作为我国常规的太阳能集热器，在广大城乡的推广应用中都存在以下显着问题：适用范围具有区域局限性；与建筑一体化程度有限，集热元件耐候性、安全性差，使用年限难以做到与建筑同步；高造价制约了太阳能技术在量大面广的农村建筑中推广应用。陶瓷太阳集热板是以普通陶瓷为基体，以工业废弃物制造的钒钛黑瓷为表面涂层的中空薄壁扁盒式太阳能集热体，集热性能好、耐老化、抗腐蚀、对水垢不敏感，阳光吸收比不随使用时间衰减，原材料价格低。其造价低的特点有利于在广大城乡推广，而且陶瓷材料与建筑完全匹配，在耐久性方面与建筑具有同期性，具备建筑一体化的条件。但是目前陶瓷集热器与建筑的集成研究还处于初步探索阶段。本文将陶瓷太阳集热板作为吸热元件，提出了一种新的集热形式——太阳能热水和预热新风同步供给的双效陶瓷太阳能集热原理，并设计出该类型集热器和与之配套的集热器系统；建立了双效陶瓷太阳能集热实验平台，通过计算机数值模拟的方法完善了集热器参数设定，通过实测的方法确定了集热器单独热水、单独热风和热水热风双效的热性能；建立了双效陶瓷太阳能集热器与建筑集成设计的方法，确定了符合该类型集热器与建筑集成设计的原则，针对以高层住宅为代表的居住建筑和以幼儿园为代表的公共建筑，总结出一套集热器的数值设计方法和构造对接设计。实验研究与计算结果表明，双效陶瓷太阳能集热器具有可行性，不论在单独加热水或空气，还是同时加热水和空气方面，都具有较高的集热效率。根据生活热水和预热新风不同的需求量，推算出分别适应住宅和幼儿园的集热面积的计算方法，证明该集热器能够与建筑有效集成。双效集热器同时提供热水和热风，能够充分考虑到住宅在采暖和生活热水需求方面的季节性差异，满足住宅、幼儿园或其它多种类型建筑的更高的健康卫生要求，以及部分工业建筑和农业建筑的生产需求。本文定量研究了集热器在室内空气品质、节能、经济和环保等方面的效益，定性研究了社会效益，研究表明，该类型集热器整合效益良好，适合应用推广。另外，在空气污染严重、雾霾频发的今天，能够提供洁净的预热新风，也为太阳能集热设备的研究与发展提供了新思路。
钱烨[6]2008年在《上海地区太阳能热水系统与高层住宅的一体化研究》文中提出随着我国可持续发展政策的深入,建筑的降能减排及再生能源的开展,太阳能热水系统开始被开发商应用到住宅的开发建设项目中去。本论文力求从建筑设计的角度出发,就太阳能热水系统集热器与高层住宅立面的结合方式、构造、优缺点、应用范围、蓄热装置的安装位置、集热器可安装面积、宜选用的集热器类型等几个方面进行研究总结归纳;在太阳能热水系统改型设计;太阳能热水系统与上海地区高层住宅一体化设计的解决思路等几个方面进行论述,以期得出结论,供建筑师在今后上海的住宅设计中参考,从而对其它地区的高层住宅与太阳能热水系统一体化设计起到举一反叁的作用。
薛静[7]2006年在《新型变色幕墙太阳能空气集热器的热性能研究》文中进行了进一步梳理传统的太阳能集热蓄热墙(如Trombe墙体)由于施工简单、成本低、集热效果较好等特点而得到了较为广泛地应用，截至2004年底，中国北方农村地区被动式太阳房的建筑面积约达1.8x10~7m~2，每年节约折合标准煤36万吨。但是，夏季过热和难以进行维修等缺陷一直是制约这种被动式采暖方式推广应用的重要因素。为了探索解决这种问题的途径，提出一种实用新型专利产品—新型变色幕墙太阳能空气集热器(SCCF)，具有冬季采暖和夏季降温的双重功能，在冬季夜间还可以加强门窗的保温作用。 本研究主要针对新型变色幕墙太阳能空气集热器在实际建筑应用中的热性能进行研究，从实测调查研究、理论模型计算与Fluent数值仿真叁个角度展开，从实际到理论，从宏观到微观，循序渐进地评价了其在冬季白天对房间的采暖效果、夜晚对建筑和门窗的保温效果以及在夏季对墙体和室内环境的降温效果等；分析讨论其各个基本构件的结构尺寸、安装位置、运行状态和控制条件等因素对热性能的影响，并在此研究的基础上，提供主要设计参数值的选择依据。 经过两年多的实测调查和理论计算以及数值仿真模拟，对大量数据进行整理归类和分析讨论，主要得到的结论如下：(1)冬季SCCF进出风口空气温差最高达38℃；安装在建筑南外墙的SCCF的集热效果好于西外墙；(2)体型比(H／W)B=0.4的最大进出风口空气温差优于体型比(H／W)A=1.9，相差约13℃；增大体型比有助于提高集热器的热性能，但体型比不能过大，根据分析建议体型比为H／W=2；(3)集热板角度约80°时SCCF的进出风口空气温差比45°时高出4～7℃；百叶角度约为70°时集热器的集热效果最佳；实际设计中应保证百叶角度大于50°以获得长期高效的运行效果；(4)空气夹层厚度越小，越有助于集热；但是空气夹层厚度变化对所有热性能参数的影响很小。(5)进出风口均全开比进出风口均半开的进出风口温差低约8℃；风口尺寸大小对所有热性能参数的影响效果很明显，风口直径增大对集热效果有利；在实际工程施工或设计中，建议风口直径尺寸不应大于200mm；(6)夹层内空气体积流量是影响有效利用能或集热效率的关键因素，若为了在上述基础上强化集热效果，可以采用增大空气流量的方法，如在风口处安装风机等；(7)集热面积为5m~2的SCCF可使16m~2实验房的白天室内空气平均温度比对比房提高3℃～5℃左右；(8)SCCF在夜间可提高窗户外表面平均温度为2.1℃，起到良好的保温作用；(9)百叶集热板的变色功能有着明显的降温效果，可最大降低西墙外壁面温度4.61℃。
李博佳[8]2014年在《新型太阳能空气集热器性能及其在村镇建筑中的应用研究》文中提出本课题将金属波纹填料应用到太阳能空气集热器中，利用其比表面积大，传热性能好，重量轻等优点，提出了采用冲孔波纹集热板的渗透型空气集热器和波纹板填料型空气集热器，并对集热器性能以及其在村镇建筑中的采暖效果和节能效果进行了模拟和实验研究。首先，在分析其内部传热过程的基础上，采用控制容积平衡法分别建立了采用冲孔波纹集热板的渗透型空气集热器在下进风上出风、上进风下出风两种运行模式下的数学模型，和波纹板填料型空气集热器的二维传热数学模型，利用Matlab软件开发了模型迭代求解的方法。通过在冬季采暖期进行实验，验证了所建立的集热器模型，并利用实验数据对集热器的空气流动阻力进行了分析。其次，利用验证的数学模型，以集热器的进出口温差、集热效率以及净效率为指标，分别模拟研究了两种集热器的结构参数和运行参数对性能的影响，为空气集热器的设计与应用提供了参考。与课题组之前开发的真空玻璃盖板式冲缝型空气集热器相比，相同尺寸、相同工况下，两种新型太阳能空气集热器的集热效率分别提高了5.8%和3.6%，达到62.3%和59.6%。其中采用冲孔波纹集热板的渗透型空气集热器的集热效率更高且空气流动阻力较小，推广与应用的潜力更大。再次，将两种新型太阳能空气集热器应用到某典型村镇建筑中，对其在不同运行模式下的采暖效果进行了实验研究。结果表明，集热器以上进风下出风模式运行时，采暖效果较好。随后建立了集热器以上进风下出风模式运行时，应用新型太阳能空气集热器的村镇建筑的动态分析模型，并由采暖效果实验数据验证了该模型。利用建立的动态分析模型，对冬季采暖期的采暖效果进行了模拟分析，结果显示，采暖期日平均温度基本可保持278K以上，比无采暖时提高了约9.4K，采暖效果有明显改善。最后，在动态分析模型中增加辅助热源和蓄热装置后，对太阳能空气采暖系统应用于该典型村镇建筑的太阳能保证率进行计算，对影响太阳能保证率的因素进行了模拟研究。并对太阳能空气采暖系统的运行模式以及节能、环保效果进行了简要分析。结果表明，太阳能空气采暖系统在冬季采暖期平均集热效率为47.9%，太阳能保证率为47.3%。推广太阳能空气采暖系统，在提高村镇人民生活水平的同时，将产生显着的节能效果和环保效益，推动村镇建筑的可持续发展。
陶大洲[9]2004年在《与建筑结合的太阳集热器的开发研究》文中提出在分析研究了目前国内外太阳能热利用现状、太阳热水产业发展状况的基础上,人们认为太阳热水产业扩大规模、提高技术优势的重要举措是它必须与建筑相结合。本文根据这种要求,从结构和选材方面对平板集热器进行了优化设计;分别从户用和大型工程用两方面详细地阐述了易与建筑结合的太阳热水系统的设计理论,并给出了实例;重点研制了新型的 U 型管式真空管太阳集热器,对其进行了设计计算、性能测试和经济效益分析。本文核心部分为 U 型管式真空管太阳集热器的研究。该集热器综合了平板集热器耐压性好和真空管集热器散热损失小的优点,采用全铜管翼结构并实现高频自熔焊接,强化了热传导性和提高了结构耐久性;采用模块化设计,结构新颖;传热介质多样化,系统组合拼装方便。因此该机集热效率高,承压能力大,通用性强,安装方便,易与建筑结合。本文推导出了 U 型管式太阳集热器的总热损系数、效率因子和热转移因子的计算模型。对 U 型管集热器的性能测试表明其各项技术指标远高于国标。对其经济效益分析也表明该机具有较高的推广应用价值。
刘凯彤[10]2018年在《折流板布置方式对太阳能空气集热器的性能影响分析》文中指出太阳能空气集热器作为聚集太阳辐射能的关键设备,是太阳能光热转换过程不可或缺的一部分。由于空气的导热系数、密度和比热较小,作为太阳能空气集热器的传热介质,与集热底板之间的换热率较低。积聚的热量使集热底板温度升高,热损变大,限制了太阳能空气集热器的应用范围。为了进一步提高太阳能空气集热器的集热效率,国内外众多学者从多个角度提出了众多新颖的优化方式,其中,在集热腔内布置折流板就是其中一种典型的优化方式。本文在折流板均布型太阳能空气集热器的基础上,提出了“以窄化首腔为核心,重新布置折流板位置”的优化方法。运用数值模拟手段分析了5种窄化首腔模型的流动换热特性,揭示了窄化首腔方式强化集热性能的机理。结果表明,窄化首腔方式可显着提升集热效率,且对集热器阻力影响很小。同时对于特定尺度的折流板型太阳能空气集热器,存在一个最优首腔窄化宽度。在本文的计算范围内,最优首腔窄化宽度为200 mm,该模型相比折流板均布模型的集热效率增长率最大值为16.90%。后续建立以首腔宽度200 mm为基础,改变后四腔折流板布置方式的数值模型,计算结果表明,尾腔宽度增大会导致尾腔集热底板高温区域增大,热损增加;尾腔宽度变窄会导致集热腔内流动阻力增大,中间腔室热损增加。因此,改变后四腔布置方式并不能显着改善集热性能。根据数值模拟所得最优模型,按1:0.5的比例建立实验台,对数值模拟结果进行正确性验证。实验验证结果和数值模拟结果基本一致,验证了数值模拟结果的正确性。实验结果还证明首腔窄化方法在低速工况下优化效果更好,且对加热功率不敏感。因此窄化首腔方法具有稳定的优化效果,适合向不同应用领域、不同气候地区推广。本文提出的方法为折流板型太阳能空气集热器热性能优化提供了一种新思路。
参考文献：
[1]. 大面积模块式太阳能集热器的研究[D]. 曾宪阳. 河南农业大学. 2002
[2]. 太阳能地源热泵式空调系统研究[D]. 刘逸. 大庆石油学院. 2006
[3]. 透射聚光型太阳能集热器牧草干燥应用理论研究[D]. 杜建强. 中国农业机械化科学研究院. 2014
[4]. 青海地区太阳能地下水源热泵复合系统供热特性研究[D]. 张龙. 河北工程大学. 2014
[5]. 双效陶瓷太阳能集热器热性能及建筑集成设计研究[D]. 何文晶. 天津大学. 2014
[6]. 上海地区太阳能热水系统与高层住宅的一体化研究[D]. 钱烨. 同济大学. 2008
[7]. 新型变色幕墙太阳能空气集热器的热性能研究[D]. 薛静. 大连理工大学. 2006
[8]. 新型太阳能空气集热器性能及其在村镇建筑中的应用研究[D]. 李博佳. 天津大学. 2014
[9]. 与建筑结合的太阳集热器的开发研究[D]. 陶大洲. 天津大学. 2004
[10]. 折流板布置方式对太阳能空气集热器的性能影响分析[D]. 刘凯彤. 燕山大学. 2018
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