钒钛黑瓷太阳能集热技术的农宅应用机理与优化设计研究
发布时间：2021-01-29 12:37
钒钛黑瓷太阳能集热器成本低廉、寿命期长、抗老化性好,为改变传统农村住宅的非环保采暖方式提供了新的发展思路。然而现阶段的钒钛黑瓷太阳能集热器仅是一种末端集热设备,针对其的研究还存在诸多不足。若能提升钒钛黑瓷太阳能集热器的效率,探索该系统与农村住宅其他能源设备的耦合机理,建立成熟的建筑一体化构成模式,将突破该类型集热系统的发展瓶颈问题,进一步拓展太阳能采暖技术在农村住宅中的一体化应用。对钒钛黑瓷太阳能集热系统的热性能进行了实验室测试,结果表明其实验室集热效率在51%～52%之间。于山东菏泽一农宅进行了应用测试,测试结果表明,该项目在冬季的室内卧室温度为12.1～15.0℃,系统的平均集热效率为50.63%。钒钛黑瓷太阳能集热系统的热性能符合相关行业要求,具有全部或部分替代传统能源采暖的可能性。从理论的角度出发,分析了钒钛黑瓷太阳能集热器的传热过程与热性能。针对钒钛黑瓷太阳能集热器建立了计算方法,设计了参照模型,分别分析了空气温度、太阳辐照强度、采光面积、翅片宽度、翅片厚度、盖板层数、盖板厚度、盖板透过率、质量流量及进口温度对其的影响,并由此设计出优化的集热器模型。将优化模型与参照模型进行对...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３陶瓷太阳能集热模块分解透视图（Ｍｉｃｈａｅ丨Ａ．?Ｄａｖｉｓ）??１９８９年，沙特阿拉伯学者Ａｌｉ?Ａ．?Ｂａｄｒａｎ介绍了其对于一种全新的陶瓷制品??——细流式陶瓷太阳能平板集热器的探宄Ｉ１８１
?该生产工艺成本低廉，且绿色可持续。以钒钛黑瓷作为集热涂层，多孔立体网状??的涂层结构形成“阳光陷讲’’（图１．５），使光线在板的表面反复折射，其阳光吸收??比达０．９４，且几乎不随时间不衰减，可与建筑同寿命。??遍??图１．５多孔立体网状表面结构（Ｊｉａｎｈｕａ?Ｘｕ?ｅｔａ丨丨２丨丨）??１９８７年，徐淑常在国际范围内首次提出了钒钛黑瓷太阳板和太阳瓦的概念与??陶瓷太阳能集热工程雏形。然此论文篇幅很小，所提出的想法亦仅停留在概念??阶段。??１９９０年，刘鉴民与山东省科学院新材料研宄所及山东省淄博卫生陶瓷厂合作??研宄了中国自主产权的黑色陶瓷平板太阳能集热器Ｉ２３］。这种集热器的核心技术??之一为曹树梁发明的钒钛黑瓷制造工艺。刘鉴民的论文率先介绍了该集热器的原??理与性能，并测试出其日平均效率为４６．１％。至此，中国对陶瓷集热装置，特别??是陶瓷平板集热器的研宂达到世界领先水平。??２００６年，曹树梁团队发明了以普通陶瓷为基体成型，经ｆ燥后以多孔钒钛黑??瓷喷黑并烧制而成的钒钛黑瓷太阳能集热器。该集热板的生产方法简单？?（图??１?＿６）。平面形状多为正方形，规格多样（表１．１?）．。目前市场售价约为１８０元／ｍ２，??大规模生产成本仅为５０元／ｍ２。这种集热板平面形状为方形
?该生产工艺成本低廉，且绿色可持续。以钒钛黑瓷作为集热涂层，多孔立体网状??的涂层结构形成“阳光陷讲’’（图１．５），使光线在板的表面反复折射，其阳光吸收??比达０．９４，且几乎不随时间不衰减，可与建筑同寿命。??遍??图１．５多孔立体网状表面结构（Ｊｉａｎｈｕａ?Ｘｕ?ｅｔａ丨丨２丨丨）??１９８７年，徐淑常在国际范围内首次提出了钒钛黑瓷太阳板和太阳瓦的概念与??陶瓷太阳能集热工程雏形。然此论文篇幅很小，所提出的想法亦仅停留在概念??阶段。??１９９０年，刘鉴民与山东省科学院新材料研宄所及山东省淄博卫生陶瓷厂合作??研宄了中国自主产权的黑色陶瓷平板太阳能集热器Ｉ２３］。这种集热器的核心技术??之一为曹树梁发明的钒钛黑瓷制造工艺。刘鉴民的论文率先介绍了该集热器的原??理与性能，并测试出其日平均效率为４６．１％。至此，中国对陶瓷集热装置，特别??是陶瓷平板集热器的研宂达到世界领先水平。??２００６年，曹树梁团队发明了以普通陶瓷为基体成型，经ｆ燥后以多孔钒钛黑??瓷喷黑并烧制而成的钒钛黑瓷太阳能集热器。该集热板的生产方法简单？?（图??１?＿６）。平面形状多为正方形，规格多样（表１．１?）．。目前市场售价约为１８０元／ｍ２，??大规模生产成本仅为５０元／ｍ２。这种集热板平面形状为方形
【参考文献】：
期刊论文
[1]北方农村清洁供暖技术路径分析[J]. 李忠. 建设科技. 2017(18)
[2]济南太阳能热利用率分析[J]. 梁若冰,方亮,郭敏,谢晓娜. 节能. 2017(09)
[3]SCADA系统在清洁能源供热领域中的应用[J]. 舒戈. 中国高新区. 2017(13)
[4]居民冬季取暖现状及清洁取暖接受意愿调研分析——以河北省试点地区为例[J]. 赵艺博,武菁,张斌,马洪旺,张欣悦,杨洋. 农村科学实验. 2017(07)
[5]西北农村单体住宅太阳能主动采暖效果试验[J]. 李金平,司泽田,孔莹,王磊,甄箫斐. 农业工程学报. 2016(21)
[6]平板型双流道太阳能空气集热器热性能研究[J]. 王林军,高章维,张东,刘伟. 太阳能学报. 2016(10)
[7]钒钛黑瓷太阳能家用热电装置设计及热电效能测试[J]. 马兰,谢志军. 教育教学论坛. 2016(23)
[8]利用攀西钒资源研究开发钒功能材料展望[J]. 杨绍利,马兰,刘金凤,雷卓君. 钢铁钒钛. 2016(02)
[9]2013十项全能太阳能建筑竞赛中绿色建筑的技术共性[J]. 陈德胜,吴云涛,安艳华. 装饰. 2015(07)
[10]高寒地区陶瓷太阳能集热系统的应用研究[J]. 严军,乔建华. 青海大学学报(自然科学版). 2014(06)
博士论文
[1]寒旱地区绿色单体建筑室内舒适度研究[D]. 刁荣丹.兰州理工大学 2016
[2]双效陶瓷太阳能集热器热性能及建筑集成设计研究[D]. 何文晶.天津大学 2014
硕士论文
[1]青岛某新农村供热系统集成技术研究[D]. 潘晋.山东建筑大学 2015
[2]利用钒钛尾渣制备黑瓷及其太阳能集热应用[D]. 李国伟.西华大学 2015
[3]太阳能辅助水源热泵地辐射采暖系统的研究[D]. 刘阿凤.西安工程大学 2015
[4]平板集热的太阳能海水淡化系统性能研究[D]. 顾明.大连理工大学 2014
[5]与新型农村绿色建筑一体化的供能系统性能研究[D]. 马思聪.兰州理工大学 2014
[6]温室太阳能与锅炉联合供热系统的研究[D]. 陈华山.昆明理工大学 2013
[7]陶瓷太阳板集热器集热性能分析[D]. 任川山.河北工程大学 2013
[8]寒冷地区多能互补热泵系统的性能实验研究[D]. 赵沁童.兰州理工大学 2013
[9]生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统的研究[D]. 李宁.西安建筑科技大学 2012
[10]不同热源供暖性能的比较与评价研究[D]. 张亮.西安建筑科技大学 2010
本文编号：3006899
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：169 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．３陶瓷太阳能集热模块分解透视图（Ｍｉｃｈａｅ丨Ａ．?Ｄａｖｉｓ）??１９８９年，沙特阿拉伯学者Ａｌｉ?Ａ．?Ｂａｄｒａｎ介绍了其对于一种全新的陶瓷制品??——细流式陶瓷太阳能平板集热器的探宄Ｉ１８１
?该生产工艺成本低廉，且绿色可持续。以钒钛黑瓷作为集热涂层，多孔立体网状??的涂层结构形成“阳光陷讲’’（图１．５），使光线在板的表面反复折射，其阳光吸收??比达０．９４，且几乎不随时间不衰减，可与建筑同寿命。??遍??图１．５多孔立体网状表面结构（Ｊｉａｎｈｕａ?Ｘｕ?ｅｔａ丨丨２丨丨）??１９８７年，徐淑常在国际范围内首次提出了钒钛黑瓷太阳板和太阳瓦的概念与??陶瓷太阳能集热工程雏形。然此论文篇幅很小，所提出的想法亦仅停留在概念??阶段。??１９９０年，刘鉴民与山东省科学院新材料研宄所及山东省淄博卫生陶瓷厂合作??研宄了中国自主产权的黑色陶瓷平板太阳能集热器Ｉ２３］。这种集热器的核心技术??之一为曹树梁发明的钒钛黑瓷制造工艺。刘鉴民的论文率先介绍了该集热器的原??理与性能，并测试出其日平均效率为４６．１％。至此，中国对陶瓷集热装置，特别??是陶瓷平板集热器的研宂达到世界领先水平。??２００６年，曹树梁团队发明了以普通陶瓷为基体成型，经ｆ燥后以多孔钒钛黑??瓷喷黑并烧制而成的钒钛黑瓷太阳能集热器。该集热板的生产方法简单？?（图??１?＿６）。平面形状多为正方形，规格多样（表１．１?）．。目前市场售价约为１８０元／ｍ２，??大规模生产成本仅为５０元／ｍ２。这种集热板平面形状为方形
?该生产工艺成本低廉，且绿色可持续。以钒钛黑瓷作为集热涂层，多孔立体网状??的涂层结构形成“阳光陷讲’’（图１．５），使光线在板的表面反复折射，其阳光吸收??比达０．９４，且几乎不随时间不衰减，可与建筑同寿命。??遍??图１．５多孔立体网状表面结构（Ｊｉａｎｈｕａ?Ｘｕ?ｅｔａ丨丨２丨丨）??１９８７年，徐淑常在国际范围内首次提出了钒钛黑瓷太阳板和太阳瓦的概念与??陶瓷太阳能集热工程雏形。然此论文篇幅很小，所提出的想法亦仅停留在概念??阶段。??１９９０年，刘鉴民与山东省科学院新材料研宄所及山东省淄博卫生陶瓷厂合作??研宄了中国自主产权的黑色陶瓷平板太阳能集热器Ｉ２３］。这种集热器的核心技术??之一为曹树梁发明的钒钛黑瓷制造工艺。刘鉴民的论文率先介绍了该集热器的原??理与性能，并测试出其日平均效率为４６．１％。至此，中国对陶瓷集热装置，特别??是陶瓷平板集热器的研宂达到世界领先水平。??２００６年，曹树梁团队发明了以普通陶瓷为基体成型，经ｆ燥后以多孔钒钛黑??瓷喷黑并烧制而成的钒钛黑瓷太阳能集热器。该集热板的生产方法简单？?（图??１?＿６）。平面形状多为正方形，规格多样（表１．１?）．。目前市场售价约为１８０元／ｍ２，??大规模生产成本仅为５０元／ｍ２。这种集热板平面形状为方形
【参考文献】：
期刊论文
[1]北方农村清洁供暖技术路径分析[J]. 李忠. 建设科技. 2017(18)
[2]济南太阳能热利用率分析[J]. 梁若冰,方亮,郭敏,谢晓娜. 节能. 2017(09)
[3]SCADA系统在清洁能源供热领域中的应用[J]. 舒戈. 中国高新区. 2017(13)
[4]居民冬季取暖现状及清洁取暖接受意愿调研分析——以河北省试点地区为例[J]. 赵艺博,武菁,张斌,马洪旺,张欣悦,杨洋. 农村科学实验. 2017(07)
[5]西北农村单体住宅太阳能主动采暖效果试验[J]. 李金平,司泽田,孔莹,王磊,甄箫斐. 农业工程学报. 2016(21)
[6]平板型双流道太阳能空气集热器热性能研究[J]. 王林军,高章维,张东,刘伟. 太阳能学报. 2016(10)
[7]钒钛黑瓷太阳能家用热电装置设计及热电效能测试[J]. 马兰,谢志军. 教育教学论坛. 2016(23)
[8]利用攀西钒资源研究开发钒功能材料展望[J]. 杨绍利,马兰,刘金凤,雷卓君. 钢铁钒钛. 2016(02)
[9]2013十项全能太阳能建筑竞赛中绿色建筑的技术共性[J]. 陈德胜,吴云涛,安艳华. 装饰. 2015(07)
[10]高寒地区陶瓷太阳能集热系统的应用研究[J]. 严军,乔建华. 青海大学学报(自然科学版). 2014(06)
博士论文
[1]寒旱地区绿色单体建筑室内舒适度研究[D]. 刁荣丹.兰州理工大学 2016
[2]双效陶瓷太阳能集热器热性能及建筑集成设计研究[D]. 何文晶.天津大学 2014
硕士论文
[1]青岛某新农村供热系统集成技术研究[D]. 潘晋.山东建筑大学 2015
[2]利用钒钛尾渣制备黑瓷及其太阳能集热应用[D]. 李国伟.西华大学 2015
[3]太阳能辅助水源热泵地辐射采暖系统的研究[D]. 刘阿凤.西安工程大学 2015
[4]平板集热的太阳能海水淡化系统性能研究[D]. 顾明.大连理工大学 2014
[5]与新型农村绿色建筑一体化的供能系统性能研究[D]. 马思聪.兰州理工大学 2014
[6]温室太阳能与锅炉联合供热系统的研究[D]. 陈华山.昆明理工大学 2013
[7]陶瓷太阳板集热器集热性能分析[D]. 任川山.河北工程大学 2013
[8]寒冷地区多能互补热泵系统的性能实验研究[D]. 赵沁童.兰州理工大学 2013
[9]生物质锅炉辅助太阳能供热采暖系统的研究[D]. 李宁.西安建筑科技大学 2012
[10]不同热源供暖性能的比较与评价研究[D]. 张亮.西安建筑科技大学 2010
本文编号：3006899
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