二次換熱式太陽(yáng)能熱水器的應(yīng)用研究.pdf

1、目前,隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)能源危機(jī)日益嚴(yán)峻。加快新能源特別是太陽(yáng)能的開發(fā)利用力度,已成為我國(guó)迫在眉睫的一項(xiàng)任務(wù)?，F(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器和平板型太陽(yáng)能集熱器,雖然工藝技術(shù)較為成熟,但都存在集熱效率不高、缺乏儲(chǔ)能設(shè)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(chǔ)熱、提熱于一體的新型太陽(yáng)能集熱器概念。這種集熱器采用二次換熱形式,同時(shí)利用相變儲(chǔ)能材料將白天吸收的太陽(yáng)輻射能儲(chǔ)存起來(lái)供需要產(chǎn)生熱水時(shí)使

2、用。這樣既解決儲(chǔ)能問(wèn)題,又實(shí)現(xiàn)熱水即產(chǎn)即用,從而保證用水的清潔衛(wèi)生。
　　 本文以理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)的方法,研究了二次換熱式家用太陽(yáng)能熱水器和儲(chǔ)能式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的熱性能。首先,理論分析真空管太陽(yáng)能集熱器工作原理和太陽(yáng)能熱儲(chǔ)存原理。其次,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試二次換熱式家用太陽(yáng)能熱水器和儲(chǔ)能式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的相關(guān)傳熱參數(shù)。主要包括:真空集熱管內(nèi)傳熱工質(zhì)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(yáng)能熱水器取熱性能、儲(chǔ)能材料相變規(guī)律和

3、溫度場(chǎng)分布、出水水溫變化規(guī)律,以及水流量對(duì)銅管換熱性能的影響。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,第一,用水或乙二醇水溶液作為傳熱工質(zhì),鍍膜真空集熱管作為集熱器時(shí),兩種方案的二次換熱式太陽(yáng)能熱水器的平均日效率可達(dá)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(zhì)吸收的能量,以熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)的方式通過(guò)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(dǎo)到貯水箱中去。第二,儲(chǔ)能式太陽(yáng)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(chǔ)能式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)為強(qiáng)制循環(huán)系統(tǒng),在儲(chǔ)能箱儲(chǔ)能過(guò)程中,系統(tǒng)循環(huán)水通過(guò)螺旋盤管換熱器將熱量傳遞給相變材料以達(dá)到儲(chǔ)能目的。在取熱過(guò)程中,銅光管外管壁周圍的儲(chǔ)能材料首先通過(guò)熱傳導(dǎo)把熱量傳遞給流經(jīng)盤管的水,儲(chǔ)能材料釋放能量后,當(dāng)溫度低于相變點(diǎn)時(shí),會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)能材料凝結(jié)在銅管外表面上,而離盤管較遠(yuǎn)處的儲(chǔ)能材料仍處于