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。     

阳台壁挂式太阳能集热器件遮挡因子的研究

针对太阳能集热器件与中高层建筑阳台大角度(≥60°)集成后,夏半年上层集热器件对下层集热器件的遮挡问题,该文建立了日均遮挡因子的计算模型。利用此模型对夏半年各月代表日日均遮挡因子进行了计算,并对日均遮挡因子与纬度、倾角、方位角的关系进行了深入的讨论。结果显示,夏半年各月日均遮挡因子以正南方向为最大,向东西方向呈对称分布。方位角在±20°内,日均和夏半年平均遮挡因子变化较小。随着纬度和倾角的增大,各月日均遮挡因子逐渐减小。集热器件60°与阳台集成时,北纬20°日均遮挡因子最大约为0.34;北纬35°时,日均遮挡因子≤0.087。夏半年的平均遮挡因子均小于0.173。方位角太大不利于太阳能的接收,集热器件的方位角应控制在±20°以内。为便于应用,该文给出了夏半年平均遮挡因子与方位角高相关性(R2≥0.99)的关系式。     

三套再分析降水资料在东北地区的适用性评价

利用1980—2010年东北地区84个气象站月降水资料,基于相关分析、偏差比较、气候倾向率等方法,从不同时间尺度（年、季、月）对CFSR,MERRA和NCEP再分析降水资料在东北地区的适用性进行了比较,结果表明:三套再分析资料能够反映出东北地区年均降水东南多、西北少的分布特征,其中CFSR和MERRA对东北地区年均降水分布的刻画能力要好于NCEP。在年尺度上,CFSR和MERRA与观测资料的变化幅度更接近,其中,MERRA年均降水量与观测资料的差值最小,为42.4 mm。三套再分析资料与观测资料在不同季节的相关性表现出一定的差异。首先,CFSR与观测资料在春、夏、秋3季的相关性要好于冬季;而MERRA与观测资料的相关性则是春、秋两季最优,冬、夏两季次之;NCEP在冬季与观测资料的相关性最好。其次,CFSR和MERRA在春、夏、秋3季与观测资料的相关性要好于NCEP;而在冬季,MERRA和NCEP与观测资料的相关性优于CFSR。在月尺度上,MERRA资料与观测降水的相关性优于CFSR和NCEP,MERRA与观测降水的平均绝对偏差在三套再分析资料中最小,为17.5 mm,CFSR和NCEP的这一差值分别为20.7 mm和22.6 mm。     

基于太阳能烟囱发电系统集热性能试验的集热棚倾角优选

选取太阳能烟囱发电系统集热特性为研究对象,针对太阳能烟囱发电系统在不同集热棚倾角的集热特性进行试验测试。对不同集热棚倾角下蓄热层温度场及集热棚内竖直平面温度场的分布特性参数进行计算分析。通过对呼和浩特地区太阳能烟囱集热棚倾角为0°~40°分别进行比较分析结果表明:在呼和浩特地区10°集热棚倾角在春夏秋季不同太阳辐照强度GHI(global horizontal irradiance)下,蓄热层温度场温度存在最大值且均匀性最佳;竖直平面温度场温度分布最佳;竖直平面内Gr数最大。得出在10°集热棚倾角下太阳能烟囱集热棚内各项集热性能具有最优值。此试验研究为在呼和浩特地区实现太阳能烟囱搭建提供技术支撑。     

华北地区气候资源的空间分布特征

应用国家气象局整编的华北地区155个气象站点48a(1961-2008年)的气象资料和中国数字高程模型,对华北地区48a日照时数、年均气温、≥10℃积温、年降水量和春、夏、秋、冬四季降水量等气象资料的空间分布进行分析,得到了华北地区气候资源分布图。结果表明:华北地区年日照时数总体分布为北高南低,气温及≥10℃积温分布为南部高于北部,东部高于西部,降水总体是从南向北递减,四季降水不均匀,主要降水集中在夏季。总体来说,华北南部地区热量及降水资源丰富,而光照资源相对较少;华北北部地区光照和热量资源充足,降水资源相对短缺。     

用于污泥厌氧消化的温室-太阳能热水器组合增温系统

利用温室-太阳能热水器组合增温工艺提高和保持厌氧消化反应器的消化温度,实现厌氧消化反应器在中温（春、秋、冬季）和高温（夏季）条件下高效稳定运行。以剩余污泥为原料,考察了该组合工艺一年四季的保温效果和污泥厌氧消化产气性能,并对各季节的能源产出和消耗情况进行对比分析。结果表明：与自然环境下的反应器I相比,温室内反应器II的温度在春夏秋三季分别提高了13.0～28.5℃、15.0～26.5℃和10.7～12.2℃,具有良好的增温和保温效果。春夏秋三季污泥厌氧消化的累积产气量分别提高了176.1%、98.8%和109.9%;总固体（TS）和挥发性固体（VS）去除率分别提高了6.8%～27.1%和7.5%～24.1%。通过能源产出和消耗情况分析,发现反应器II在春夏秋三季度的能源转化效率比反应器I提高了21.0%、38.5%和30.3%,冬季的耗能大于产能,但能保证厌氧消化的持续高效运行。     

硒、锌及其交互作用对不同季节茶叶多酚氧化酶活性的影响

通过喷施不同浓度的亚硒酸钠和醋酸锌,研究了硒、锌及硒锌交互作用对不同季节茶叶叶片硒、锌含量以及多酚氧化酶活性的影响。结果表明:(1)茶叶硒、锌含量均在春季最高,夏季次之,秋季最低。3季茶叶硒含量都在中高浓度(200~400μg/ml)的硒和低中浓度(0.2%~0.4%)的锌处理下相对较高;而锌含量在中高浓度(0.8%~1.2%)的锌和低中浓度(50~100μg/ml)的硒处理下较高;各季节茶叶硒、锌含量都在中浓度的硒(100~200μg/ml)和锌(0.4%~0.8%)配比下较高。(2)茶叶多酚氧化酶活性在夏季最高,春季次之,秋季最低。3季茶叶该酶活性均在中浓度的硒(100~200μg/ml)和锌(0.4%~0.8%)处理及其配比下相对较高;而高浓度的硒(400μg/ml)和锌(1.2%),以及低浓度(0.2%)的锌处理对春茶和夏茶多酚氧化酶活性的提高效应不甚明显,秋茶多酚氧化酶活性则在低浓度的硒(50μg/ml)和低浓度的锌(0.2%)以及高浓度的硒(400μg/ml)、锌(1.2%)处理下均无明显提高效应,同时低硒与低锌配比、高硒与中高浓度(0.2%~0.8%)的锌配比对春、夏、秋3季茶叶PPO活性的促进效应均不明显。     

陕北榆林地区太阳能资源空间分布特征及资源潜力评估

根据气象台站辐射观测资料,分析了陕北榆林地区太阳总辐射及其分布特征,并对榆林地区太阳能资源潜力进行了客观评估.结果表明,榆林地区春、夏、秋3季是太阳能利用的最佳季节,年太阳总辐射最高值区位于长城沿线一带,较低值区位于定边西南部和子洲南部;榆林地区所有县(区)均属于太阳能资源丰富区,其中府谷-神木-榆林-横山-靖边大部-佳县-米脂-吴堡-绥德-子洲北部属于资源很丰富区,定边-靖边西南和子洲以南地区属于资源丰富区.全区太阳能资源稳定,储量丰富且具有较高的开发利用潜力.研究结果可为进一步研究区域气候变化,指导农业生产及合理开发利用太阳能资源提供参考依据.     

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。     

光伏-环路热管/热泵热水系统在不同气候区性能对比与优化

为改善传统太阳能光伏/光热热水系统运行性能,拓展空气源热泵热水系统应用范围,该文针对一种太阳能光伏-环路热管/热泵热水系统开展了其在3种不同气候区运行性能对比及优化研究。分别选择北京、上海和广州作为寒冷、夏热冬冷和夏热冬暖地区典型气候代表城市,依据所建数学模型,模拟比对系统在3个地区的全年运行性能,分析了集热/蒸发器的朝向与安装倾角对系统运行性能的影响,并对其进行了优化;以传统空气源热泵热水系统为基准,采用全寿命周期成本计算方法分析了系统的经济可行性。结果表明,相同安装倾角正南朝向时,系统在广州的太阳能综合利用效率最高、节能性最佳;各地区理想安装倾角下,北京和上海正南朝向时系统节能效益最优,广州则南偏东30°时节能率最高;与传统空气源热泵热水系统相比,系统在北京、上海、广州的全寿命周期成本分别降低了58.75%、49.83%及53.09%,经济效益显著。     

时间尺度对农田灌溉设计保证率的影响

设计保证率是灌溉系统设计的重要参数之一,以年尺度为计算时段选择的典型年,存在对降雨的年调节估计过高的可能。该文以河南省郑州市1951—2015年的气象数据为基础,对其年降雨量、月降雨量及旬降雨量等进行排频计算,分析了不同灌溉设计保证率下对应典型年的降雨分布。以冬小麦、夏玉米需水关键期对应的4月、7月和8月为典型时段,研究了同一保证率下降雨的变化情况,并按照不同的计算时间尺度制订出相应的灌溉制度,讨论了时间尺度对灌溉定额及降雨利用量的影响。结果表明:1)在相同灌溉设计保证率下,各典型年、月和旬的降雨量均相差较大,同一月份的降雨量相差5倍以上;降水量的极差由大到小依次为年尺度、月尺度、旬尺度。2)利用水量平衡法,制订了不同时间尺度下典型年冬小麦-夏玉米连作的灌溉制度,在25%灌溉设计保证率下,季尺度下的年灌溉定额显著高于日尺度;与季、月和旬尺度相比,日尺度下的年灌溉定额分别降低了34%、23%和3%;偏干旱年灌溉定额随降水计算尺度减小而减小,但差异不明显。考虑不同的时间尺度具有不同的节水潜力和效果,完善灌溉排水工程中相应标准及其选取方法,选择合适的计算时长,既有利于落实灌溉设计保证率,又能提高各种水资源的利用率。     

红壤旱地施用氮磷钾肥对不同作物的增产效果及对土壤肥力的影响研究

通过氮磷钾不同配比施用对几种种植制度的作物产量、经济效益以及土壤肥力状况的比较 ,结果表明 :几种耕作方式 :春大豆 -秋芝麻 -油菜、春大豆 -秋绿豆 -油菜、甜瓜 -秋大豆-油菜 ,比当地习惯种植春大豆∥红薯 -油菜 ,分别增加纯收入 89.9%、2 8.8%、12 .7% ;定位施用氮磷钾肥 ,5个处理对全年作物的产量效益变化是 NPK>NP>P>N>CK,一年施用一季NPK肥 ,即每公顷 N12 0∶ P6 0∶K90就可以获得最佳的丰产效益 ,三季作物总产较不施肥增加 2 2 .5 %～ 2 5 .0 % ,且经济效益每公顷增加纯收入 9349.5～ 10 75 8元 ;定位施用 NPK肥 ,能提高土壤有机质含量 1.9%～ 19.0 % ,同时能满足每季作物所需 N的含量 ,不同施肥处理 ,其土壤有效养分变化各不相同。     

华北平原冬小麦/夏玉米轮作田能量闭合状况分析

对华北平原冬小麦/夏玉米轮作田连续3a(2003-11-2006-10)涡度相关观测的能量闭合状况进行综合分析,并探讨下垫面对能量闭合程度的影响.结果表明,能量平衡比率(EBR)日变化规律明显,以昼夜交替时波动最大,下午略高于上午,白天能量闭合状况明显优于夜间.将湍流能的相位提前0.5h,湍流通量和有效能的匹配度及能量闭合程度均得到提高.白天EBR呈秋冬高(分别为0.98和0.94)、春夏低(分别为0.85和0.70)的季节变化特征,EBR的波动幅度依次为:夏＞秋＞冬＞春.下垫面状况对地表能量闭合程度影响显著,裸地阶段、小麦季和玉米季的年均白天EBR分别为1.11、0.94和0.74,小麦季的能量闭合状况优于玉米季;EBR波动幅度依次为:裸地阶段＞玉米季＞小麦季.观测期间,白天EBR年均值范围在0.82 ～0.97,平均0.89,较好地满足了农田通量观测对数据质量的要求.     

3种干旱指数在宁夏中部干旱带的适用性分析

利用宁夏中部干旱带盐池、中宁、同心、海原4个站点1960—2015年共56年的气候资料月值数据,计算了各个站点春、夏、秋、冬及作物生长季的标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)和K干旱指数,并比较了3种干旱指数的评估结果。结果表明:(1)除冬季外,3种干旱指数在其他时间尺度上相关性均较好,SPI和SPEI,SPEI和K指数在冬季的相关性较差。(2)春、夏及作物生长季,SPEI和K指数判别的干旱情况较接近,SPI判别的干旱程度略轻;秋冬两季,K指数判别的干旱程度最高,SPEI判别的干旱程度最轻。(3)4个站点春、夏、秋、冬及作物生长季的SPI、SPEI和K指数序列M-K法趋势分析结果相似,均能表示出宁夏中部干旱带干旱的变化趋势。(4)结合历史旱情资料,发现K指数相比于SPI、SPEI更能有效反映宁夏中部干旱带的干旱情况,其评估结果基本与历史干旱事实相符。     

基于相对湿润度指数的近56年若尔盖湿地干湿变化

基于若尔盖湿地5个代表气象站1960—2015年逐日气象数据,计算相对湿润度指数(M),采用Mann-Kendall法、Morlet小波分析法,分析了湿地近56年年、季尺度干湿变化及气候要素变动特征,采用Pearson相关系数法研究该区域M变化成因,为湿地生态环境变化的研究提供参考依据。结果表明:(1)若尔盖湿地年M呈显著下降趋势(p0.05),其倾向率为-0.018/10a,有干旱化发展趋势;冬、春两季干旱较为严重且近56年有趋湿倾向,夏、秋两季较为湿润但有趋干倾向,干旱程度依次为:冬春年夏秋。(2)秋季于1995年发生显著趋干突变(p0.05),其他时间尺度无明显突变;(3)年际M存在25~30a,12~15a,7~10a三种尺度的周期变化,春、夏、秋、冬各季亦存在多种时间尺度的周期振荡,且未来中短期内冬季仍是干旱期。(4)降水量、相对湿度的减少和日照时数、潜在蒸散量的增加对湿地干旱化起主要作用,平均气温和风速的上升影响较小,其中降水量是最主要因子。     

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。     

万载县近30年气候变化特征分析

选用万载县1987—2016年气温、降水、日照气象资料,采用线性倾向估计法和距平分析法分析该县气候变化特征。得出:近30 a万载县年平均气温呈上升趋势,气候倾向率为0.418℃/10 a,四季平均气温均呈上升趋势,春、夏、秋、冬季气候倾向率分别为0.61℃/10 a、0.298℃/10 a、0.579℃/10 a和0.173℃/10 a;万载县年平均降水量整体呈减少趋势,每10 a约减少9.58 mm,其中冬季降水量减少是致使年降水量减少的主要原因;日照时间也呈波动下降趋势,气候倾向率-88.2 h/10 a,春、夏、秋、冬季平均日照时间除春季有略增多趋势以外,其余三季均呈减少趋势,气候倾向率分别为0.796 h/10 a、-12.509 h/10 a、-11.236 h/10 a和-6.456 h/10 a。     

培肥和耕作措施季节性干旱下对红壤剖面水分变化和产量的影响

为了探讨培肥和耕作措施下红壤旱地的土壤剖面水分变化和产量对季节性干旱的响应规律,本研究在大田试验条件下系统分析了稻草覆盖、有机肥和常免耕对土壤剖面含水量、表层土壤温度及作物产量变化趋势。结果表明,在猪粪施用、常耕和免耕处理的土壤含水率不存在显著差异。而在相同耕作和猪粪条件下,稻草覆盖与否对土壤含水量影响较大,在春玉米和秋玉米季中连续干旱条件下,稻草覆盖处理下0—5,5—10,10—20 cm土壤含水量均高于不覆盖处理,稻草覆盖处理下0—5,5—10,10—20 cm土壤含水量均高于不覆盖处理,春玉米季的增幅分别为27.93%,5.91%,1.41%,秋玉米季分别为15.74%,7.71%,2.59%。同时,稻草覆盖可以显著影响表层土壤的温度变化,在春玉米开花期,0—10 cm和10—20 cm的土壤温度覆盖比不覆盖分别降低了13.92%和2.26%。在秋玉米开花期0—10 cm和10—20 cm的土壤温度覆盖比不覆盖分别降低了0.30%和2.69%。在所有处理中,春玉米和秋玉米季均表现出稻草覆盖+施猪粪+常耕的秸秆和籽粒产量最高。     

1961-2010年新疆日照时数的时空变化特征及其影响因素

利用1961-2010年新疆42个站日照、辐射、降水、云量、水汽压和风速资料,采用气候倾向率、突变检测和相关分析等方法,研究新疆年、季、月日照时数的时空特征及其成因.结果表明,新疆年、季、月日照时数空间分布均呈东多西少的分布形式,夏季最多,其次为春、秋与冬季.近50a新疆年及四季太阳总辐射均呈减少趋势,以冬季减少最明显,春季最弱.区域平均年日照时数极显著减少(P＜0.01),减幅为23.4d/10a;年日照时数异常偏少出现在1992和1993年,异常偏多出现在1967年,近一半站点有明显突变,突变主要发生在20世纪80年代中期前后;季节上,春季略有增加,夏、秋、冬三季显著减少(P＜0.05),减幅为4.5 ～ 13.31/10a,以冬季减少最明显也最多.日照时数长期趋势变化有明显空间变化特征,年及四季日照时数在38°N以北呈大范围显著减少趋势(P＜0.05),以南则普遍显著增加(P＜0.05).在38°N以北大部地区日照时数减少主要与该区气候湿润化和平均风速的减小密切相关.