防雪聚光型平板太阳能集热器集热性能研究
发布时间：2021-07-07 18:00
随着清洁能源的不断发展,平板太阳能集热器在建筑供热领域使用愈加广泛,但在寒冷地区冬季使用时存在集热效率和集热量不高的问题。在集热器上加装反射板组成聚光型平板集热器可有效解决这一问题,但现有的反射板往往需要跟踪太阳或频繁调整安装角,增加了成本,限制了其在供暖领域的广泛应用。本文提出在平板集热器上安装非跟踪的反射板,大幅降低使用成本。分析了平板型和抛物线型反射板固定安装作为非跟踪反射板的运行特性,为克服二者的不足提出了一种新的反射板结构——折线型反射板,本文通过实验和理论的方法对三种反射板进行了对比研究,主要工作和结果如下:根据反射板工作特性,建立了反射板光线追踪模型,考虑反射光影响的集热器模型和表征反射板作用大小的增强因子等理论模型。模型考虑了散射、大气透明度和反射光线损失等复杂的实际因素,可准确计算任意角度、任意时刻的工况。基于该模型,经过大量的计算,确定了合理的设计工况和各反射板的最优安装角度。在此基础上,设计并搭建了实验台,实验研究了不同环境温度、辐射照度下不同反射板对集热器瞬时效率、集热温度和集热量的提升效果,以及冬季反射板的防积雪效果。选取集热量实验数据与理论计算结果进行对比,...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１平板太阳能集热器结构示意图??（１）透明盖板：采用透明或半透明的材料制成，通常为玻璃或塑料，其主要作用有??
式。??（４）保温层：采用岩棉、矿棉、聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛泡沫等材料做成，主要作??用为减少集热器内部与周围环境之间以热传导形式进行的热量交换，从而减小集热器底部??和四周的热量损失。??（５）外壳：采用铝合金板、不锈钢板、碳钢板或塑料等制成，主要作用为使平板集??热器成为一个整体，便于运输和安装，且对内部部件起到保护作用。同时外壳和玻璃盖板??保温材料等组成封闭的空间，利于集热器内部温室效应的形成，减少了热损失。??２．２平板集热器工作原理及评价指标??平板集热器的工作原理如图２－１所示，太阳辐射经过透明盖板，进入平板太阳能集热??器内部，穿过空气夹层，照射到吸热板上，吸热板升温后将热量传递到集热管内流动的工??质中，将热量送达所需的地方。??如图２－２所示，总太阳辐射一部分经过玻璃盖板反射冋到空气当中，一部分穿过玻璃??盖板进入到集热器内部，集热器内部的热量也会通过顶部玻璃盖板，底部保温材料和四周??保温材料向外散热而损失掉。??总太阳辐射??顶部损失??３??底邰损火｜?＾??图２－２平板太阳能集热器损失示意图??若想提高平板集热器的集热效率，则应从两方面入手。一是增加集热器得热，增加得??热可以通过改变玻璃盖板性质，采用透过性较强的材料以减少光反射，增加透过玻璃盖板??－９－??
?第２章防雪聚光型平板集热器的设计???们将顶部安装的反射板称为上反射板，将底部安装的反射板称为下反射板，其反射特性如??图２－３所示。??■?＼??，７／?＼上反射板??娜．?．．?４／??ｍ．ｖ?／?／?／??ｍ２＇?，’／／，，？??／?／?．?平板集热器??／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／＾??图２－３带上下板的平板型反射板反射示意图??当光线１照射在上反射板顶端时，其反射光线正好照射在平板集热器的底部，此时所??有平行于光线１的照射在上反射板的光线均会平行于光线１的反射光线而反射在集热器表??面，此时反射光线铺满整个平板集热器；当太阳高度角升高时，光线２照射在上反射板顶??端，其反射光线会上移，照射在平板集热器的中部，此时所有平行于光线２的照射在上反??射板的光线均会平行于光线２的反射光线而反射在集热器表面，此时反射光线铺满平板集??热器上半部分；当太阳高度角降低时，光线３照射在上反射板顶端，其反射光线会下移，??照射在平板集热器的底部延长线上，此时所有平行于光线３的照射在上反射板的光线均会??平行于光线３的反射光线而反射，但反射光线在铺满平板集热器的同时，会从集热器底部??露出而损失掉。??当光线１’照射在下反射板顶端时，其反射光线正好照射在平板集热器的顶部，此时所??有平行于光线ｒ的照射在下反射板的光线均会平行于光线ｒ的反射光线而照射在集热器表??面，此时反射光线铺满整个平板集热器；当太阳高度角升高时，光线３’照射在下反射板顶??端
【参考文献】：
期刊论文
[1]平板型双流道太阳能空气集热器扰流板结构优化[J]. 张东,张建军,张跃智,李金平,王林军. 上海交通大学学报. 2019(11)
[2]上海地区太阳能PV/T收集器应用的季节性能分析[J]. 秦家磊,蔡颖玲,黄春华. 建筑节能. 2019(07)
[3]两种集中式太阳能集热器集热效率对比研究[J]. 周志华,刘俊伟,黄欣. 建筑节能. 2019(05)
[4]不同气候条件下平板太阳能集热器动态热性能的解析[J]. 李皓月,龙恩深,肖雪飞. 太阳能. 2019(04)
[5]双层中空玻璃盖板太阳能平板集热器集热性能实验测试研究[J]. 刘思宇,赵耀,代彦军. 可再生能源. 2018(08)
[6]平板型太阳能空气集热器的研究进展[J]. 吴一博,侯思雨. 中国住宅设施. 2017(01)
[7]太阳能平板集热器关键参数对其热性能的影响[J]. 车永毅,厚彩琴. 建筑节能. 2016(11)
[8]流量对平板太阳能集热器热性能的影响[J]. 路阳,刘建波,王克振,赵静,熊文嘉. 兰州理工大学学报. 2015(04)
[9]平板型太阳集热器优化研究[J]. 葛众,王辉涛,王华,张凇源,关欣. 太阳能学报. 2015(07)
[10]太阳能平板集热器优化及集热性能研究[J]. 周炫,代彦军. 建筑科学. 2014(12)
硕士论文
[1]太阳能空气集热器吸热板结构优化及其影响因素分析[D]. 杨国宁.华北电力大学 2016
[2]太阳能平板集热器集热性能实验研究与模拟分析[D]. 刘仙仙.西安建筑科技大学 2012
本文编号：3270099
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１平板太阳能集热器结构示意图??（１）透明盖板：采用透明或半透明的材料制成，通常为玻璃或塑料，其主要作用有??
式。??（４）保温层：采用岩棉、矿棉、聚氨酯、聚苯乙烯、酚醛泡沫等材料做成，主要作??用为减少集热器内部与周围环境之间以热传导形式进行的热量交换，从而减小集热器底部??和四周的热量损失。??（５）外壳：采用铝合金板、不锈钢板、碳钢板或塑料等制成，主要作用为使平板集??热器成为一个整体，便于运输和安装，且对内部部件起到保护作用。同时外壳和玻璃盖板??保温材料等组成封闭的空间，利于集热器内部温室效应的形成，减少了热损失。??２．２平板集热器工作原理及评价指标??平板集热器的工作原理如图２－１所示，太阳辐射经过透明盖板，进入平板太阳能集热??器内部，穿过空气夹层，照射到吸热板上，吸热板升温后将热量传递到集热管内流动的工??质中，将热量送达所需的地方。??如图２－２所示，总太阳辐射一部分经过玻璃盖板反射冋到空气当中，一部分穿过玻璃??盖板进入到集热器内部，集热器内部的热量也会通过顶部玻璃盖板，底部保温材料和四周??保温材料向外散热而损失掉。??总太阳辐射??顶部损失??３??底邰损火｜?＾??图２－２平板太阳能集热器损失示意图??若想提高平板集热器的集热效率，则应从两方面入手。一是增加集热器得热，增加得??热可以通过改变玻璃盖板性质，采用透过性较强的材料以减少光反射，增加透过玻璃盖板??－９－??
?第２章防雪聚光型平板集热器的设计???们将顶部安装的反射板称为上反射板，将底部安装的反射板称为下反射板，其反射特性如??图２－３所示。??■?＼??，７／?＼上反射板??娜．?．．?４／??ｍ．ｖ?／?／?／??ｍ２＇?，’／／，，？??／?／?．?平板集热器??／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／／＾??图２－３带上下板的平板型反射板反射示意图??当光线１照射在上反射板顶端时，其反射光线正好照射在平板集热器的底部，此时所??有平行于光线１的照射在上反射板的光线均会平行于光线１的反射光线而反射在集热器表??面，此时反射光线铺满整个平板集热器；当太阳高度角升高时，光线２照射在上反射板顶??端，其反射光线会上移，照射在平板集热器的中部，此时所有平行于光线２的照射在上反??射板的光线均会平行于光线２的反射光线而反射在集热器表面，此时反射光线铺满平板集??热器上半部分；当太阳高度角降低时，光线３照射在上反射板顶端，其反射光线会下移，??照射在平板集热器的底部延长线上，此时所有平行于光线３的照射在上反射板的光线均会??平行于光线３的反射光线而反射，但反射光线在铺满平板集热器的同时，会从集热器底部??露出而损失掉。??当光线１’照射在下反射板顶端时，其反射光线正好照射在平板集热器的顶部，此时所??有平行于光线ｒ的照射在下反射板的光线均会平行于光线ｒ的反射光线而照射在集热器表??面，此时反射光线铺满整个平板集热器；当太阳高度角升高时，光线３’照射在下反射板顶??端
【参考文献】：
期刊论文
[1]平板型双流道太阳能空气集热器扰流板结构优化[J]. 张东,张建军,张跃智,李金平,王林军. 上海交通大学学报. 2019(11)
[2]上海地区太阳能PV/T收集器应用的季节性能分析[J]. 秦家磊,蔡颖玲,黄春华. 建筑节能. 2019(07)
[3]两种集中式太阳能集热器集热效率对比研究[J]. 周志华,刘俊伟,黄欣. 建筑节能. 2019(05)
[4]不同气候条件下平板太阳能集热器动态热性能的解析[J]. 李皓月,龙恩深,肖雪飞. 太阳能. 2019(04)
[5]双层中空玻璃盖板太阳能平板集热器集热性能实验测试研究[J]. 刘思宇,赵耀,代彦军. 可再生能源. 2018(08)
[6]平板型太阳能空气集热器的研究进展[J]. 吴一博,侯思雨. 中国住宅设施. 2017(01)
[7]太阳能平板集热器关键参数对其热性能的影响[J]. 车永毅,厚彩琴. 建筑节能. 2016(11)
[8]流量对平板太阳能集热器热性能的影响[J]. 路阳,刘建波,王克振,赵静,熊文嘉. 兰州理工大学学报. 2015(04)
[9]平板型太阳集热器优化研究[J]. 葛众,王辉涛,王华,张凇源,关欣. 太阳能学报. 2015(07)
[10]太阳能平板集热器优化及集热性能研究[J]. 周炫,代彦军. 建筑科学. 2014(12)
硕士论文
[1]太阳能空气集热器吸热板结构优化及其影响因素分析[D]. 杨国宁.华北电力大学 2016
[2]太阳能平板集热器集热性能实验研究与模拟分析[D]. 刘仙仙.西安建筑科技大学 2012
本文编号：3270099
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