环境因素对平板型太阳能集热器热性能的影响研究

发布时间：2020-10-31 05:44

　　 平板型太阳能集热器因其安全性更好,更易于与建筑结合,在我国的应用量逐年加大。传统上人们在进行平板型太阳能集热器选型时,不考虑降尘、降水、风等环境因素对平板型太阳能集热器热性能的影响,导致平板集热器在实际工程中的集热量与设计值有较大差距。为此,本文开展了以下理论和实验研究:首先,在分析平板型太阳能集热器结构和工作原理的基础上,归纳了环境因素对集热器传热过程的影响规律,建立了可分析积尘影响的平板型集热器传热模型。与不同环境条件下平板型太阳能集热器热性能实验数据相比,集热效率最大偏差为0.023,相对偏差为4.9%,验证了传热模型的准确性。其次,搭建了包括人造冷天空和太阳模拟器在内的人工环境实验系统,并对单一因素对集热器性能的影响开展了实验研究,分析了风速、盖板表面积尘对集热器效率曲线的影响规律。综合实验与模拟结果发现:风速对热损系数影响显著且规律近似于开口向右的抛物线,风速由0增加至4m/s热损系数上升超过16%,其对截距也有一定的影响;盖板表面积尘对截距的影响规律近似线性,盖板表面灰尘层透过率下降0.5截距下降约42.2%,其对热损系数也有小幅影响。第三,通过在北京地区进行为期12个月的实验,总结回归出自然条件下降尘、颗粒物浓度、降水等环境因素影响盖板透过率的经验公式,其计算值与实验值的最大偏差为6.42%。结合风速、盖板表面积尘对集热器效率曲线的影响规律,提出了环境因素对效率曲线的修正方法。与模拟结果相比,效率曲线截距修正值的最大偏差为2.3%,热损系数修正值的最大偏差为4.6%。该修正方法对不同结构参数的平板型集热器均有较好的适用性,可在保证准确度的基础上简化计算,指导应用平板型太阳能集热器的系统设计。最后,建立了考虑自然降尘、降水、风等环境因素影响的平板型太阳能集热器全年运行性能预测模型,计算结果表明北京地区冬季降水少,集热量受降尘影响将减少19.2%。在分析计算北京地区不同安装倾角、不同降水条件全年集热效果的基础上,对不同形式的太阳能热利用系统清洁保养策略提出了建议,以提高集热系统的运行效率。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TU822;TK513.1
【部分图文】：

研究思路流程图

平板型太阳能集热器结构及工作原理平板型太阳能集热器结构目前我国常见的平板型太阳能集热器外形见图2.1，其一般由吸热板芯、盖板、保温层和外壳 4 部分组成，如图 2.2 所示。图 2.1 平板型太阳能集热器结构示意图图 2.2 平板型太阳能集热器结构示意图

平板型太阳能集热器结构示意图
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 骆进;;近似确定平板型太阳能集热器热性能的测试与计算[J];计量技术;1992年07期

2 王瑞平;平板型太阳能集热器效率分析[J];西安科技学院学报;2002年03期

3 刘砚刚;;平板型太阳能集热器的结构[J];太阳能;1992年03期

4 彭运吉;王鲁振;王伟;程琳;;平板型太阳能集热器的研究进展[J];能源与节能;2011年08期

5 王勇;段广彬;丁海成;卢郁;刘宗明;;全流道式平板型太阳能集热器的试验研究与模拟分析[J];可再生能源;2015年12期

6 陈讲运;;《高性能平板型太阳能集热器》团体标准编制启动会暨第一次工作会议在京召开[J];中国建筑金属结构;2019年06期

7 杨先亮;刘新雨;田胜楠;时国华;;平板型太阳能集热器性能影响因素模拟分析[J];煤气与热力;2016年12期

8 ;蜂窝结构平板型太阳能集热器[J];太阳能;1990年01期

9 姜立军;蒋建平;庄长宇;;平板型太阳能集热器全塑化的研究[J];家电科技;2018年02期

10 彭运吉;;平板型太阳能集热器的研究进展[J];石油和化工节能;2012年02期

相关博士学位论文 前7条

1 王敏;环境因素对平板型太阳能集热器热性能的影响研究[D];清华大学;2016年

2 张文基;真空管集热和卵石层贮热转换系统的研究及其热性能分析[D];沈阳农业大学;2006年

3 吴晓寒;地源热泵与太阳能集热器联合供暖系统研究及仿真分析[D];吉林大学;2008年

4 何文晶;双效陶瓷太阳能集热器热性能及建筑集成设计研究[D];天津大学;2014年

5 吴钰娟;温热性刺灸法治疗带状疱疹后遗神经痛疗效的系统评价[D];广州中医药大学;2018年

6 杨洪海;闭式回路脉动热管运行性能的研究[D];东华大学;2006年

7 谢文韬;菲涅尔太阳能集热器集热性能研究与热迁移因子分析[D];上海交通大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 王娜;微通道平板型太阳能集热器的数值与实验研究[D];华南理工大学;2014年

2 马俊;积尘对平板型太阳能集热器性能影响的研究[D];湖南大学;2011年

3 侯祎;积尘对平板型太阳能集热系统性能的影响[D];西安建筑科技大学;2015年

4 车永毅;平板型太阳能集热器关键参数变化对其集热效率影响的研究[D];兰州理工大学;2016年

5 赵宇航;扰流板对太阳能集热器性能的影响分析及模拟研究[D];内蒙古农业大学;2016年

6 姚涛;新型透明材料作平板型太阳能集热器盖板的研究[D];天津大学;2005年

7 张维;微小平板型环路热管在电动汽车电池散热中的应用基础研究[D];华南理工大学;2013年

8 张达;提高太阳能集热器热性能的实验研究[D];内蒙古工业大学;2009年

9 黄锦富;平板型光电光热组件集热性能优化及其在住宅屋顶运用方案研究[D];东南大学;2017年

10 王琳;槽式太阳能集热器动态性能模拟与分析研究[D];河北工业大学;2016年

本文编号：2863526