兰州地区日光温室用双管多曲面槽式空气集热器结构优化及其应用

以双管多曲面槽式空气集热器为试验对象,采用蒙特卡罗光线追踪法对不同结构参数的集热器进行光线追踪,结合信噪比分析得到较优结构的集热器,以期达到最大的光线汇聚率,并与兰州地区的日光温室太阳能主被动协同蓄热供热墙体相结合构成主动集热系统,考查其应用效果。结果表明:当集热器在进光口宽度为670 mm,出光口宽度为210 mm,集热器总高度为545 mm,二次反射平面镜高度为40 mm时,光线汇聚率在太阳入射角为0°~7°时可达到100%。工程试验结果显示,若日累计太阳辐射强度为19 MJ·m-2,室外平均环境温度为1.8℃时,总长10 m且管内空气流速为1.67 m·s-1的集热系统可获得2115 W的瞬时集热量和35.7%的最大瞬时集热效率。并统计出该集热系统在冬季晴天实测的28 d里累计集热量为633 MJ。该研究结果可为双管多曲面槽式空气集热器优化设计及其实际应用提供参考依据。