太阳能空气集热建筑模块冬季热性能优化实验研究

以建筑集成的太阳能空气集热建筑模块为研究对象,利用与实际住宅等大的实验平台,针对不同的集热板形式和空气流动方式对集热建筑模块热性能的影响进行了实验研究。重点讨论了开孔平板型、开孔孔径大小以及设置空气间层分隔板等对改善集热建筑模块热性能的影响。实验结果表明,开孔平板型较实心平板型的热性能得到明显的改善,孔径优化后(孔径为5mm、孔间距为15mm)的热效率可提高30%以上;另外,设置空气间层分隔板相对于小孔径(d=5mm)而言,采用大孔径(d=10mm)时出风口升温效果更明显。     

太阳墙热特性分析

对改进的特朗勃墙进行热过程分析,采用CFD技术耦合流固传热求解控制方程,研究了该太阳墙的动态热特性及在冬夏季华北典型气象条件的集热、保温、隔热及预热特性。同时,对墙体材料、墙体高度、空气层厚度、通风孔尺寸等敏感因子进行了分析,给出了适宜的墙体材料及构造形式。所得结论将有利于推进太阳能—建筑一体化技术的发展。     

太阳能热气流发电流道优化分析

以西班牙太阳能热气流电站为原型进行数值模拟,得出了太阳能烟囱内的速度场、压力场和温度场分布;研究了集热棚坡度、分流板高度和弧度等因素对系统发电性能及涡轮机位置的影响。研究结果表明:集热棚坡度增加时,烟囱的抽吸作用增强,空气流速增加,有利于提高太阳能热气流发电的输出功率;当集热棚坡度约为0.5°时,其作用最为明显,对于提高系统发电性能最为有利;增加分流板有利于气流发电站的优化,当分流板高度略微高于集热棚高度时,优化效果较好;分流板弧度越小,越有利于系统的优化;集热棚坡度对涡轮机位置有影响,改变分流板的几何因素对涡轮机位置没有影响。     

多孔体太阳空气集热供暖系统热性能实验研究

设计一种多孔体型太阳空气集热器建筑供暖系统。实验研究不同孔径集热板形式和空气循环流动方式对建筑供暖系统热性能及其室内热环境的影响。实测结果表明,集热器进、出风口空气平均温差达24.0℃以上;强制循环方式下孔径1.6mm、孔间距12mm的集热板较孔径5.0mm、孔间距25mm的集热板中心点和出风口温度高6.0℃和4.7℃,集热效率仅相差0.045～0.060;增大孔径对提高集热效率作用不明显;单台1.85m2集热面积晴好天气可使实验房白天室内温度较对比房高约7.0℃,可满足冬季室内温度要求。     

多孔介质太阳能集热组合墙的耦合传热与流动分析

针对接触型和分隔型多孔介质太阳能集热组合墙系统,分析了太阳辐射及环境温度变化时,组合墙内传热与流动变化.多孔介质太阳能集热组合墙中,多孔介质起半透明隔热体和蓄热体的作用.多孔介质集热层的孔隙率、粒径、材料热导率和多孔介质集热层在组合墙中的位置对系统的采暖效果影响较大.     

太阳能集热组合墙系统的耦合传热与流动分析

针对太阳能集热组合墙系统，分析了太阳辐射及环境温度变化时，组合墙内传热与流动变化。太阳能集热组合墙系统中，多孔介质起半透明隔热体和蓄热体的作用。多孔介质的空隙率、粒径大小对系统的采暖效果影响较大。     

集中供暖系统中用太阳能加热补给水方法的探索

利用太阳能全玻璃真空集热管,为集中热水采暖预热补给水。该系统由太阳能集热板、循环泵和水箱组成,其中水箱为原供热系统的软化水箱。对流泵将水箱中的水送入由全玻璃真空集热管组成的太阳能集热板中,经出水管道回到水箱,达到提高水箱水温的目的。该系统具有结构简单、经济性好等特点,据测算有很高的实用价值。     

无盖板渗透型太阳能空气集热器热性能的实验研究

无盖板渗透型太阳能空气集热器是一种易于实现建筑一体化的高效新风预热及干燥装置。为了掌握无盖板渗透型集热器在实际工况下的热性能,建造了集热面积为2.2 m2的太阳能空气加热系统实验台,并在2009年2月至2009年4月对其热性能进行了户外瞬态实验研究。实验结果表明出口空气温度随辐射强度的增加而升高,太阳辐射强度是影响集热器出口空气温度的最重要因素,而室外空气温度的影响极小。空气温升随风量的增加而减小,集热器热效率随风量的增加而增大。在三个测试日中集热器的平均热效率分别为58%、63%和72%,高于普通平板太阳能空气集热器。     

集成管道生物质蓄热墙设计及热工性能研究

针对传统生物质墙体存在集热蓄热差的热工问题,提出一种以太阳能为热源的集成管道生物质蓄热墙体,通过建立对比实验模型,分别测试墙体系统及室内物理环境参数,研究2种模型存在的热效率差异,并对实验组墙体系统进行供热性能分析。结果表明：所提出的集成管道生物质墙体系统具有良好的集热、蓄热性能;管道流系统循环控制策略应适应当地气象条件以优化系统供热效率;集成管道生物质蓄热墙节能率可达79.3%,经济效益明显,在生物质能与太阳能富集地区具有广泛应用前景。     

太阳能热气流发电系统的传热与流动数值分析

建立了集热棚、烟囱以及多孔蓄热层的太阳能热气流发电系统传热与流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热介质的蓄热特性的影响.计算结果表明,在太阳辐射为200～800W/M2的范围内,随着太阳辐射的增强,蓄热介质的蓄热比例先减小后增大;烟囱底部的最小相对压力显著减小,流动速度增大;系统内空气的温升增大,蓄热介质表面的温度也显著升高.     

太阳能烟囱应用于食物干燥系统的传热与流动分析

针对一种太阳能烟囱模型中的自然通风进行研究,选择k-ε方程建立模型,利用计算流体力学(CFD)软件对不同集热板倾角和烟囱高度的4个模型内空气温度和流速进行数值模拟,以更直观地研究模型内空气各个位置的状态,分析系统内的传热和流动,找出最优结构。综合温度和速度分布图,经济性和干燥效果的考虑,集热板倾角15,烟囱高度为0.41m的太阳能烟囱模型为最优结构。     

太阳能热泵供热系统的模拟研究

为研究太阳能热泵系统供热性能,使用Visual C#语言编制了各部件模型,运用各部件间耦合关系,建立了太阳能热泵仿真模型。通过仿真程序的运算,分析了太阳辐射强度、集热板面积、蒸发器进口水温、冷凝器进口水温对吸热量、制热量、系统COP的影响,并与试验结果进行对比,验证了仿真模型的准确性,为热泵系统的选型与匹配提供一定的数据参考。     

槽式太阳能集热器热性能实验测试

针对天津市槽式太阳能集热系统性能测试平台,对不同太阳辐射强度、入口流体温度以及不同工质流量状况下集热效率和集热管压降变化规律进行实验测试,通过测试数据对槽式太阳能集热器热性能进行分析。试验结果表明:在天津地区槽式太阳能集热器集热效率可以达到66.1%;太阳辐射强度的增强,会提高集热效率,并且集热器进出口的压降会随之降低;在太阳辐射强度和导热油流量一定时入口流体温度存在最佳值;集热效率和集热器进出口的压降随着流量的增加而增大。     

导流板渗透式太阳能空气集热器热性能研究

设计一种导流板渗透式太阳能空气集热器并对其进行试验研究。结果表明,该带导流板的渗透式太阳能空气集热器的出风口温度和集热效率均明显高于传统的太阳能空气集热器,集热效率在相同条件下提高约20%。利用Fluent软件对集热器内部流场进行数值模拟,结果表明该种集热器内部的温度场和速度场分布较均匀,吸热板和空气能够进行很好的对流换热。     

R290直膨式太阳能热泵系统工质分布和迁移特性模拟

为了研究工质R290(丙烷)在直膨式太阳能热泵系统中的分布和迁移特性,建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集中参数模型、以及系统工质充注量模型,编制以R290为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序。模拟分析环境参数和运行参数的变化对系统内部R290分布和迁移特性的影响。模拟结果表明:R290主要存在于冷凝器和太阳能集热/蒸发器内部,占系统工质充注量的80%~90%;随着太阳辐射强度和环境温度的升高,工质R290由冷凝器逐渐向太阳能集热/蒸发器迁移,系统性能系数明显增加;随着压缩机转速增快和水箱水温的增高,工质R290由太阳能集热/蒸发器逐渐向冷凝器迁移,系统性能系数明显降低;随着系统工质充注量的增加,冷凝器内工质R290质量明显增加,集热器内工质R290质量略有增加,系统性能系数先增后减,存在一个最大值;太阳能集热/蒸发器出口过热度由3℃升至8℃时,其变化对工质R290的分布和迁移特性影响很小,且对系统性能系数的影响也很小;随着环境温度、压缩机转速和工质充注量的增加,集热器集热效率不断增加;而随着太阳辐射强度、水箱水温和太阳能集热/蒸发器出口过热度的增高,集热器集热效率不断降低。     

陶瓷太阳能板换热CFD初步研究

陶瓷太阳能板是一种新型太阳能集热设备,具有耐腐蚀、抗老化、使用寿命长等特点。在应用中,太阳能板的换热特性影响集热系统的运行实效。本文通过CFD研究陶瓷太阳能板的换热特性,分析影响其性能和系统组合配置的因素,为陶瓷太阳能板的应用提供借鉴,提出进一步研究和改进技术的地方。     

基于高温工质R245fa的太阳能平板集热器集热过程动态模拟

提出了一种以R245fa为循环工质的气液分离双级太阳能集热系统.对第一级集热系统的集热过程进行了动态数值模拟.结果表明,系统的集热过程受太阳辐射强度的影响最大,受系统肩动温度的影响较小.当系统从环境温度启动达到工质蒸发状态时.减少循环工质的质量或增大集热面积均能有效地减少系统的运行时间,而增大系统集热面积是较佳方案.     

双风道太阳墙内流动传热数值模拟分析

太阳墙的供暖效果与自身的太阳能利用效率紧密相关。为了提升太阳墙的太阳能利用效率,文章提出一种双风道太阳墙。利用CFD软件对不同风量下单、双风道太阳墙内空气的换热特性进行数值模拟,并给出了当太阳辐照度为311 W/m~2时,双风道进、出口温度差与太阳能利用效率的关系曲线。研究结果表明:随着风量的增加,太阳墙的太阳能利用效率逐渐升高,集热板温度逐渐降低,空气与集热板之间的对流换热系数逐渐升高;与单风道太阳墙相比,双风道太阳墙的瞬时集热效率显著升高,最高可达14.12%。     

SIMULATION OPTIMIZATION RESEARCH ON SOLAR ENERGY-PHASE CHANGE THERMAL STORAGE-FRESH AIR HEATING SYSTEM

构建太阳能-相变蓄热-新风供暖系统用于承担建筑新风负荷,以全玻璃真空管集热器作为系统集热组件,以相变蓄热装置作为系统蓄热组件,以空气-水换热器作为系统供暖末端.通过使系统运行不同模式的方式达到将不稳定的太阳能变为稳定供暖热源的目的.建立耦合系统动态仿真模型并对其进行实验验证.依据此模型对系统最佳设计参数(集热系统流量、相变材料质量、相变温度等)和运行策略进行研究.     

低温多效太阳能海水淡化装置最优集热系统的匹配研究

利用实际天气的太阳辐射值,根据一套低温四效太阳能海水淡化系统稳态实验数据,通过模拟计算,研究分析与该海水淡化系统匹配的太阳能集热系统参数,给出太阳能集热系统集热器面积和储热水箱容量、海水淡化系统启动和暂停温度等参数的最佳取值范围,计算了该装置的年淡水产量,为太阳能海水淡化装置的设计提供一种有效地方法.