SCPC集熱器及其太陽能熱泵熱水系統(tǒng)研究.pdf

1、蛇形管復(fù)合拋物面聚光(Serpentine Compound Parabolic Concentrator,簡稱SCPC)集熱器是結(jié)合普通復(fù)合拋物面聚光(Compound Parabolic Concentrator,簡稱CPC)集熱器和平板式集熱器的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)開發(fā)的一種新型集熱器,將SCPC集熱器與改進(jìn)的混合式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)結(jié)合又設(shè)計(jì)了一種新的能量利用系統(tǒng)——SCPC-SAHPWH系統(tǒng)(SCPC-Solar Assisted He

2、at Pump Water HeaterSystem,簡稱SCPC-SAHPWH系統(tǒng)),本文對上述兩種系統(tǒng)進(jìn)行了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究,并探討了新型輔助熱源、新型空調(diào)末端和新風(fēng)方式在SCPC-SAHPWH系統(tǒng)中的應(yīng)用,主要研究內(nèi)容如下:
　　 (1)提出了一種新型的SCPC集熱器,闡明了該集熱器的設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。全面考慮了太陽直射、散射和地面反射的影響,以集熱單元上的某一微元體為研究對象,依據(jù)能量平衡原理建立微元體非穩(wěn)態(tài)傳熱模

3、型。研究了氣象參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和SCPC集熱器結(jié)構(gòu)對其性能的影響,確定了集熱器性能的主要影響因素。對集熱器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化,得到了計(jì)算條件下橫管布置排數(shù)和聚光比的優(yōu)化結(jié)果。
　　 (2)依據(jù)理論研究的優(yōu)化結(jié)果,設(shè)計(jì)了SCPC集熱器實(shí)驗(yàn)樣機(jī),搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),依據(jù)國家有關(guān)集熱器測試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,并分別對集熱器無蓋板和有蓋板兩種情況進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,SCPC集熱器具有較高的集熱效率,蓋板對集熱器的集熱能力具有較好的改

4、善作用,加裝蓋板之后,集熱器的集熱效率得到顯著提高。
　　 (3)將具有較高集熱效率的SCPC集熱器與改進(jìn)的混合式太陽能熱泵熱水系統(tǒng)相結(jié)合,設(shè)計(jì)了一種新型的SCPC-SAHPWH系統(tǒng)。建立了SCPC-SAHPWH系統(tǒng)并聯(lián)工作模式和串聯(lián)工作模式的非穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型,確定了串、并聯(lián)工作模式的轉(zhuǎn)換原則和并聯(lián)向單獨(dú)太陽能供熱的轉(zhuǎn)換原則,計(jì)算了太陽能保證率。首次引入柴油機(jī)和汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的熱泵作為SCPC-SAHPWH系統(tǒng)的輔助熱源,擴(kuò)大了SCP