二次換熱式太陽能熱水器的應用研究.pdf

1、目前,隨著世界經濟的快速發(fā)展,傳統(tǒng)能源危機日益嚴峻。加快新能源特別是太陽能的開發(fā)利用力度,已成為我國迫在眉睫的一項任務?，F(xiàn)在應用最廣泛的全玻璃真空管太陽能集熱器和平板型太陽能集熱器,雖然工藝技術較為成熟,但都存在集熱效率不高、缺乏儲能設備,用水清潔度得不到保證等不足之處。因此本文創(chuàng)新性的提出一種融集熱、儲熱、提熱于一體的新型太陽能集熱器概念。這種集熱器采用二次換熱形式,同時利用相變儲能材料將白天吸收的太陽輻射能儲存起來供需要產生熱水時使

2、用。這樣既解決儲能問題,又實現(xiàn)熱水即產即用,從而保證用水的清潔衛(wèi)生。
　　 本文以理論結合實驗的方法,研究了二次換熱式家用太陽能熱水器和儲能式太陽能熱水系統(tǒng)的熱性能。首先,理論分析真空管太陽能集熱器工作原理和太陽能熱儲存原理。其次,通過實驗測試二次換熱式家用太陽能熱水器和儲能式太陽能熱水系統(tǒng)的相關傳熱參數(shù)。主要包括:真空集熱管內傳熱工質溫度變化規(guī)律、不銹鋼套筒換熱器換熱性能、二次換熱式家用太陽能熱水器取熱性能、儲能材料相變規(guī)律和

3、溫度場分布、出水水溫變化規(guī)律,以及水流量對銅管換熱性能的影響。
　　 實驗結果表明,第一,用水或乙二醇水溶液作為傳熱工質,鍍膜真空集熱管作為集熱器時,兩種方案的二次換熱式太陽能熱水器的平均日效率可達到54％,平均熱損系數(shù)僅為0.63W／(m2·K)左右。真空管集熱器中傳熱工質吸收的能量,以熱對流和熱傳導的方式通過不銹鋼套筒換熱器傳遞給貯水箱的水,在夜間使用熱水的情況下,能保證把集熱器吸收的能量傳導到貯水箱中去。第二,儲能式太陽能

4、熱水系統(tǒng)的平均日效率為52.03％,直接系統(tǒng)的平均熱損系數(shù)為0.58W／(m2·K),間接系統(tǒng)的平均熱損系數(shù)為0.41W／(m2·K)。儲能式太陽能熱水系統(tǒng)為強制循環(huán)系統(tǒng),在儲能箱儲能過程中,系統(tǒng)循環(huán)水通過螺旋盤管換熱器將熱量傳遞給相變材料以達到儲能目的。在取熱過程中,銅光管外管壁周圍的儲能材料首先通過熱傳導把熱量傳遞給流經盤管的水,儲能材料釋放能量后,當溫度低于相變點時,會出現(xiàn)儲能材料凝結在銅管外表面上,而離盤管較遠處的儲能材料仍處于