立面阳台式太阳能热水器的性能特性

以阳台平板太阳能热水器和全玻璃真空管太阳能热水器为对象,研究太阳能集热器南立面横排和竖排放置,自然循环和强制循环对系统热性能和水箱分层的影响。结果表明,对于立面阳台式全玻璃真空管太阳能热水器,集热器横排放置比竖排放置系统循环快,热效率提高12%。对于立面阳台式平板太阳能热水器,自然循环时无论是横排放置还是竖排放置,液体循环不流畅,系统热效率均小于30%;采用强制循环能有效改善循环状况,平均进出口温差稳定,系统热效率约为63%。     

基于微热管阵列的平板太阳能热水器的性能试验

为了检验一种新型平板太阳能热水器的性能,该文对其核心部件—基于微热管阵列的集热器及其组成的热水器进行了热性能试验。集热器热性能测试结果表明,微热管阵列平板太阳能集热器瞬时效率的斜率为4.7,截距为0.80,分别优于国家标准要求值11.0%和22.3%。在满足测试要求的天气情况下,对微热管阵列平板太阳能热水器进行的多次热性能测试结果表明,热水器的日有效得热量均高于国家标准要求值,日平均集热效率均高于60%。同时,该热水器具有承压能力强、无炸裂、轻巧、成本低、无需焊接、抗冻性能好、易于建筑一体化等优势。基于微热管阵列的平板太阳能热水器由于性能优异,并能克服现有太阳能热水器的缺点,具有广阔的应用前景。     

阳台壁挂式平板型太阳能热水器水量配比优化

基于温和地区9城市的典型气象数据,利用所建数学模型对阳台壁挂式平板型太阳能热水器的水量配比和太阳能保证率进行了计算,并讨论了方位角对水量配比的影响。结果显示,南向阳台壁挂式太阳能热水器春、夏、秋、冬4季和全年水量配比的取值范围分别为28～51、21～41、31～53、37～57和31～47 kg/m2。为便于应用,给出了南向阳台壁挂式太阳能热水器季均和年均水量配比与倾角间相关系数大于0.99的线性回归关系式。对于非南向阳台壁挂式太阳能热水器,季均和年均水量配比的方位角因子随方位角的增大而逐渐减小。倾角为60°～90°、方位角为10°～90°时,季均和年均水量配比的方位角因子分别位于0.57～1.00和0.72～1.00之间。方位角分别小于20°和30°时,方位角对冬季水量配比和春、夏、秋3季及年均水量配比的影响约为5%;方位角分别小于30°和40°时,方位角对上述水量配比的影响约为10%。进一步讨论发现,温和地区南向阳台壁挂式太阳能热水器的年均太阳能保证率位于0.55～0.70之间,推广应用潜力较大。     

温和地区阳台壁挂式平板型太阳能热水器水量配比优化

基于温和地区9城市的典型气象数据,利用所建数学模型对阳台壁挂式平板型太阳能热水器的水量配比和太阳能保证率进行了计算,并讨论了方位角对水量配比的影响。结果显示,南向阳台壁挂式太阳能热水器春、夏、秋、冬4季和全年水量配比的取值范围分别为28~51、21~41、31~53、37~57和31~47 kg/m2。为便于应用,给出了南向阳台壁挂式太阳能热水器季均和年均水量配比与倾角间相关系数大于0.99的线性回归关系式。对于非南向阳台壁挂式太阳能热水器,季均和年均水量配比的方位角因子随方位角的增大而逐渐减小。倾角为60°~90°、方位角为10°~90°时,季均和年均水量配比的方位角因子分别位于0.57~1.00和0.72~1.00之间。方位角分别小于20°和30°时,方位角对冬季水量配比和春、夏、秋3季及年均水量配比的影响约为5%;方位角分别小于30°和40°时,方位角对上述水量配比的影响约为10%。进一步讨论发现,温和地区南向阳台壁挂式太阳能热水器的年均太阳能保证率位于0.55~0.70之间,推广应用潜力较大。     

夏热冬暖地区阳台壁挂式平板型太阳能热水器水量配比优化

基于中国夏热冬暖地区13城市的典型气象数据,利用所建数学模型对阳台壁挂式平板型太阳能热水器的水量配比、方位角因子和太阳能保证率进行了计算。结果显示,南向阳台壁挂式太阳能热水器春、夏、秋、冬4季和全年水量配比分别位于21.1~50.3、22.9~55.7、33.8~57.9、25.0~54.6和28.3~49.3 kg/m~2之间。为便于应用,该文分别给出了南向阳台壁挂式太阳能热水器水量配比与水平面日均总太阳辐射量、温升-辐射量比值、倾角间的线性关系式。对于非南向阳台壁挂式太阳能热水器,季均和年均方位角因子随方位角的增大而逐渐减小。倾角为60°~90°、方位角为10°~90°时,季均和年均方位角因子分别位于0.67~0.99和0.74~0.99之间。当方位角小于20°、30°、40°、50°时,方位角对水量配比的影响分别约为3%、7%、10%和15%。方位角位于60°~90°时,方位角对水量配比存在20%~33%左右的影响。进一步分析发现,夏热冬暖地区南向阳台壁挂式太阳能热水器的年均太阳能保证率位于0.41~0.56之间,推广应用潜力较大。     

重庆农村地区太阳能光热利用评价

本文分析了重庆地区太阳能资源时空分布及其特点,并对太阳能热水器等太阳能光热利用技术和产品在重庆尤其是农村地区应用的技术经济可行性进行了初步探讨.     

不同蓄能材料的太阳能热泵系统性能对比

太阳能热泵系统与太阳能集热蓄能技术结合起来,能够很好地克服系统对太阳辐射的依赖性,该文设计了一种蓄能型太阳能热泵热水器系统。对蓄能材料分别为石蜡和癸酸时系统瞬时集热效率和2种材料的体积膨胀率进行了试验研究;在南京地区春季典型工况下,对分别采用癸酸和石蜡为蓄能材料的蓄能型太阳能热泵热水器系统性能系数进行了对比研究。研究结果表明:虽然石蜡体积膨胀率较大,系统的真空管有涨裂的危险,但在不同工况下,采用石蜡为蓄能材料的系统性能系数和瞬时性能系数均高于采用癸酸的系统,且系统稳定性好。     

镶在墙上的太阳能热水器

经过反复试验和城镇理发店、农村科技户试用,以及县科委、科协、能源办,环保办、建筑公司、农业局等单位的联合技术鉴定,一致认为壁柜式太阳能热水器及其简易贮热水装置结构简单、实用、便宜、节能效果好,且便于建工队承包推广。建一个热水50公斤的壁柜式太阳能热水器,成本费仅40元左右。     

太阳能加热的地上式户用沼气生产系统热性能分析

为对太阳能加热的地上式户用沼气生产系统的推广应用和优化设计提供指导,试验研究了该型系统的热性能,对系统中真空管太阳能热水器日平均集热效率、沼气池散热量和热水-料液传热系数与相关因素的关系进行了分析。试验表明,当日平均环境温度在-2.1~-8.6℃变化时,沼气池内料液温度可维持在(27±2)℃的范围内。得到了太阳能热水器日平均集热效率、沼气池散热量和热水-料液传热系数的计算公式;研究发现沼气池内料液温度对热水-料液传热系数的影响很大,随着料液温度的提高,传热系数显著增加。     

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。     

副水箱式自动上水太阳能热水器

由江苏省华扬太阳能有限公司发明的,利用副水箱自动上水的太阳能热水器,无须人工操作就能自动上水,既节能又节水,省心省力,特别适用于供水供电不很正常的农村。即使是在城市,也会出现停电或者水压不稳、水压低的情况,用了华扬的这种产品,就免除了用户的诸多烦恼。因为它不用电,所以不怕停电。遇到水压不足,上不了水的情况,到了深夜无人用水时,它能自动上水,水满自停。它最特出的优点是:可靠性高,使用寿命长。同时,它的热性能也优于普通的太阳能热水器。     

农村能源在丘陵山区新农村建设中的利用模式与效果

在新农村建设中实施"地下建设沼气池,屋顶安装太阳能"的农村能源模式,因地制宜推广农村户用沼气池、安装太阳能热水器,建设沼气环境工程、学校改厕治污工程,完善农村能源服务体系,在尤溪新农村建设中对提高农民生活质量、增加农民收入、降低农业面源污染、促进资源循环利用具有显著的效果。     

热泵与家用太阳热水器联合供热性能试验

为解决家用太阳能热水器供热的间歇性和不稳定性,应用热泵辅助可达到全天候供热,该文通过对这种联合供热系统的供热性能和运行性能进行了测试,并对热水器的升温、保温和热泵的加热进行了试验和分析,结果表明：空气源热泵辅助型真空管家用太阳热水系统仅在累积太阳辐照量小于14 MJ/m2时,需要空气源热泵辅助加热,总制热性能系数可达6.18。     

地上式户用太阳能恒温沼气池产气性能

为突破传统砖混沼气池产气不稳定、产气速率低、冬季不产气的问题,研发并搭建了新型地上式户用太阳能恒温沼气池,系统主要由集热面积为2.96 m2的全玻璃真空管太阳能热水器、2m×2m×3.2m保温室、3m3软体沼气池和3m3储气袋构成,试验研究了冬季条件下系统的产气性能,结果表明:39d内,当环境温度在-19.8~-10.0℃变化时,太阳能集热器可以保证恒温沼气池在(26±2)℃稳定运行,恒温沼气池累计产气42.520m3,平均日产沼气1.380m3,甲烷平均体积分数58.2%;系统可保证4~5口农户的生活燃气需求。地上式户用太阳能恒温沼气池对利用农村有机废弃物资源满足农民燃气需求有重要意义。     

R410A直膨式太阳能热泵热水器制冷剂分布特性

为了研究制冷剂在直膨式太阳能热泵系统中的分布和迁移特性,在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型和系统制冷剂充注量模型的基础上,编制了以R410A(二氟甲烷和五氟乙烷的混合物)为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序。将以R22(二氟一氯甲烷)为工质的直膨式太阳能热泵热水系统理论计算值与试验数据进行了对比分析,验证了系统数学模型的可靠性。在维持太阳能集热/蒸发器出口过热度不变的条件下,模拟分析了水箱水温、系统制冷剂充注量、压缩机转速等运行参数和太阳辐射强度、环境温度等环境参数对系统内部制冷剂分布的影响特性。模拟结果表明:制冷剂主要存在于冷凝器和太阳能集热/蒸发器内部,占系统制冷剂充注量的70%~90%;运行参数和环境参数的变化对冷凝器和太阳能集热/蒸发器内部的制冷剂分布有很大影响,而对压缩机和管道内部的制冷剂分布影响很小。研究结论可以为优化系统性能和减少系统制冷剂充注量提供科学依据。     

太阳能园艺拖拉机驱动系统匹配设计与性能分析

针对太阳能园艺拖拉机驱动系统的独特需求,提出了一种太阳能园艺拖拉机驱动系统匹配设计方法,包括总体方案设计和主要参数的理论计算,并提出以全天累计作业时间为太阳能拖拉机作业能力评价指标,结合南京地区气象逐时变化,预测晴朗天气下所选用的光伏电池不同季节日发电量。以所设计太阳能园艺拖拉机为例,得到不同作业工况下拖拉机行驶速度与全天累计作业时间的关系,随着作业速度的提高,全天累计作业时间呈缩短的趋势;相同工况下,夏季全天累计作业时间长于冬季;速度为3 km/h时,有太阳能时拖拉机水平割草作业与坡道割草作业的全天累计作业时间均为无太阳能时的1.5倍。研究表明光伏电池作为园艺拖拉机能源是可行的,能够满足园艺作业的需求。以上研究结果可用于太阳能园艺拖拉机驱动系统方案设计和优化,为太阳能园艺拖拉机的发展提供依据。     

阳台壁挂式太阳热水器的热性能分析

通过对在昆明地区搭建的一种间接式强制循环分体承压阳台壁挂式平板型太阳热水器的分析,建立了热水器系统的数学模型,并对冬季晴天天气情况下的得热量、平均日效率、瞬时效率、贮热水箱热损系数、系统平均热损因数等热水器热性能参数进行了多天测试和分析。结果表明,这种太阳热水器的热性能良好,符合家庭生活用水的要求,适合与建筑进行一体化设计;太阳辐照量是影响太阳热水器热性能最显著的因素;分体承压立式贮热水箱的保温性能良好,但还需继续对这种贮热水箱的温度分层情况作进一步研究。     

基于电子膨胀阀开度的直膨式太阳能热泵过热度智能控制

针对直膨式太阳能热泵系统的运行控制问题,提出了一种基于电子膨胀阀开度的过热度控制策略,主要包括电子膨胀阀初始开度算法和过热度控制算法,通过对试验数据进行拟合,得到了电子膨胀阀初始开度与太阳辐射强度和环境温度的函数关系。设计并搭建了以制冷剂R134a为工质的直膨式太阳能热泵热水器试验平台,主要由裸板式太阳能集热/蒸发器、滚动转子式压缩机、微通道冷凝器、蓄热水箱和电子膨胀阀等组成。控制系统采用单片机作为主控制器,单片机与数据采集控制器之间采用RS485总线方式通讯。在此平台上,对提出的过热度控制策略进行了全工况测试。试验结果表明:在系统开机后的25 min内,过热度有效控制在目标范围5~10℃内;在系统正常运行阶段,过热度控制平稳,最大超调量小于4℃。所提出的全工况过热度控制策略有助于系统稳定高效运行。     

蓄能型振荡热管太阳能集热器的热性能

太阳能集热器是太阳能热泵系统的核心部件.该文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用于蓄能型太阳能热泵系统中,可根据太阳辐射强度切换工作模式,实现太阳能分季节全天候利用,能提高系统热力性能.搭建了蓄能型振荡热管太阳能集热器热性能测试试验台,对振荡热管换热器内充灌不同工质(R134a、乙醇/水、丙酮/水)、集热管内分别利用空气显热蓄能或者石蜡潜热蓄能的蓄能型振荡热管太阳能集热器在白天和夜间工况下的热性能开展了试验研究.结果表明:振荡热管换热器内充灌R134a的集热器,白天工况下集热效率最高,平均集热效率在0.45以上,利用石蜡蓄热时最高达到了0.90;日有用得热量最大,最低可达到7.14 MJ/(m2·d);夜间工况下供热水水温最高.无论利用空气和石蜡蓄能,白天工况下集热器瞬时集热效率均与太阳辐射强度的变化规律相反.真空管内利用石蜡蓄能的蓄能型振荡热管太阳能集热器,阴雨天其集热效率远高于利用空气蓄能的集热器,平均提高64.0％,夜间供水水温均能保持在50℃以上,高于利用空气蓄热的集热器.该研究可为蓄能型太阳能热泵的推广应用提供参考依据.     

蓄能材料对内插热管式太阳能热泵系统冬季性能的影响

为充分利用太阳能,提高太阳能热泵系统能效比,该研究提出了一种蓄能型内插热管式太阳能热泵系统,可实现太阳能分季节最大化利用。搭建了系统性能试验台,在南京地区开展了2 a的试验研究,对比分析了相近环境条件下充灌或未充灌相变材料的系统瞬时集热效率、平均集热效率、系统性能系数和供水水温等随太阳辐射波动性的变化规律。结果表明在与冬季白天相近的太阳辐射强度、太阳辐射波动性和环境温度下,充灌相变材料系统的瞬时集热效率波动性比未充灌的系统降低近60%,平均集热效率较未充灌的系统提高25%以上。夜间工况下,充灌相变材料系统的COP(coefficient of performance)可达3.0以上,且能更快达到供热水温50℃,时间缩短20%以上。研究结果可为太阳能热泵系统的推广应用提供参考。