目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 太陽能平板集熱器的基本結(jié)構(gòu)及材料 2
1.1.1 太陽能平板集熱的基本原理 2
1.1.2 太陽能平板集熱器的基本結(jié)構(gòu) 2
1.1.3 太陽能平板集熱器的主要構(gòu)件與材料 2
1.2 太陽能平板集熱器的類型 4
1.3 新型太陽能平板集熱技術(shù) 5
1.3.1 太陽能平板-熱管集熱器 5
1.3.2 太陽能平板-相變儲能平板集熱器 6
1.3.3 太陽能大尺寸平板集熱器 7
1.3.4 太陽能平板-直接膨脹式/間接膨脹式熱泵 8
1.3.5 太陽能平板-雙效集熱器 9
1.3.6 太陽能平板-百葉型集熱墻 10
1.3.7 光伏直驅(qū)平板集熱系統(tǒng) 10
1.3.8 太陽能平板PV/T技術(shù) 11
第2章 太陽能平板-肋管集熱器及優(yōu)化 12
2.1 平板-肋管集熱器的工藝及構(gòu)造 12
2.1.1 平板-肋管集熱器主要部件 13
2.1.2 平板集熱器的生產(chǎn)工藝 14
2.2 平板-肋管集熱器的數(shù)理模型 17
2.2.1 集熱器各部件的能量平衡方程 18
2.2.2 能量平衡方程的求解方法 21
2.3 平板-肋管集熱器的測試與分析 22
2.3.1 平板-肋管集熱器的性能評價指標和測試方法 22
2.3.2 運行參數(shù)對集熱器性能的影響 24
2.3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)對集熱器性能的影響 25
2.4 太陽能平板-肋管集熱器的應(yīng)用 27
2.4.1 陽臺壁掛式平板熱水器 27
2.4.2 大型平板熱水系統(tǒng)-亞運會 30
參考文獻 31
第3章 環(huán)形熱管太陽能平板集熱系統(tǒng)的實驗和理論研究 33
3.1 重力環(huán)形熱管太陽能平板集熱系統(tǒng) 33
3.1.1 重力環(huán)形熱管太陽能平板集熱系統(tǒng)實驗平臺介紹 33
3.1.2 實驗設(shè)計及說明 35
3.1.3 實驗結(jié)果分析 39
3.2 動力環(huán)形熱管太陽能平板集熱系統(tǒng) 55
3.2.1 動力環(huán)形熱管太陽能平板集熱系統(tǒng)實驗平臺介紹 55
3.2.2 實驗設(shè)計及說明 57
3.2.3 實驗結(jié)果分析 59
參考文獻 66
第4章 太陽能平板熱水器凍結(jié)性能與防凍 67
4.1 平板熱水器凍結(jié)模型 67
4.1.1 集熱器夜晚降溫凍結(jié)情況下的能量平衡方程 67
4.1.2 模型的求解方法 71
4.2 平板熱水器凍結(jié)實驗與分析 72
4.2.1 實驗裝置與實驗過程 72
4.2.2 實驗結(jié)果分析 74
4.2.3 影響平板集熱器抗凍性能的因素分析 79
4.3 平板熱水器防凍 83
4.3.1 隔熱裝置穩(wěn)態(tài)傳熱模型及求解方法 83
4.3.2 模擬結(jié)果與分析 86
參考文獻 88
第5章 帶有相變儲能的太陽能平板熱水器性能研究 89
5.1 帶有相變儲能的太陽能平板熱水器的構(gòu)造 90
5.1.1 相變儲能集熱器的結(jié)構(gòu)及設(shè)計參數(shù) 90
5.1.2 相變儲能集熱器工作原理 92
5.2 有相變儲能的太陽能平板熱水器的數(shù)理模型 92
5.2.1 相變儲能太陽能平板熱水器白天運行情況下各部分的能量平衡方程 93
5.2.2 相變儲能太陽能平板熱水器夜間降溫情況下各部分的能量平衡方程 96
5.2.3 模型求解方法 96
5.3 相變儲能對平板熱水器熱性能及凍結(jié)性能的影響 97
5.3.1 相變儲能集熱器和傳統(tǒng)集熱器的全天運行性能對比 98
5.3.2 PCM材料相變溫度對集熱器性能的影響 100
5.3.3 PCM材料相變潛熱對集熱器性能的影響 102
5.3.4 PCM相變板與吸熱板之間的熱阻對集熱器性能的影響 103
5.3.5 PCM相變板厚度的影響 105
參考文獻 106
第6章 大尺度平板熱水器 108
6.1 大尺度平板熱水器的構(gòu)造 108
6.2 大尺度平板熱水器的性能分析 110
6.2.1 大尺度平板熱水器的數(shù)理模型 111
6.2.2 大尺度集熱器與傳統(tǒng)集熱器陣列的比較 114
6.2.3 大尺度集熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)研究 116
6.3 大尺度平板熱水器的實驗研究 121
6.3.1 實驗裝置 121
6.3.2 穩(wěn)態(tài)測試結(jié)果 122
6.3.3 非穩(wěn)態(tài)測試結(jié)果 123
參考文獻 124
第7章 主動式太陽能平板空氣集熱器 125
7.1 主動式平板空氣集熱器的基本結(jié)構(gòu)與原理 125
7.2 主動式平板空氣集熱器的數(shù)理模型 127
7.2.1 單流道空氣集熱器的理論模型 127
7.2.2 雙流道式平板空氣集熱器的理論模型 131
7.2.3 模型中一些輔助參數(shù)的計算 133
7.2.4 空氣集熱器理論模型的求解及性能評價 136
7.3 主動式平板空氣集熱器的實驗與分析 138
7.3.1 平板型空氣集熱器的實驗測試系統(tǒng) 138
7.3.2 實驗結(jié)果分析 140
7.4 平板空氣集熱器的性能優(yōu)化分析 143
7.4.1 雙流道集熱器性能的數(shù)值分析 143
7.4.2 流道高度對不同結(jié)構(gòu)的空氣集熱器的性能影響 148
參考文獻 153
第8章 可逆轉(zhuǎn)百葉型集熱墻技術(shù) 154
8.1 可逆轉(zhuǎn)百葉型集熱墻集熱的基本結(jié)構(gòu)與原理 154
8.2 可逆轉(zhuǎn)百葉型集熱墻集熱的數(shù)理模型 155
8.2.1 外玻璃蓋板的能量平衡 156
8.2.2 百葉的能量平衡 156
8.2.3 空氣夾層中的能量平衡 158
8.2.4 內(nèi)墻的傳熱 158
8.2.5 房間內(nèi)的能量平衡 159
8.2.6 房間熱舒適性(PMV)的計算 160
8.3 可逆轉(zhuǎn)百葉型集熱墻系統(tǒng)實驗平臺 162
8.4 模型驗證與分析 166
8.4.1 數(shù)值計算流程 166
8.4.2 數(shù)學(xué)模型的驗證 168
8.4.3 計算結(jié)果討論與分析 171
8.4.4 小結(jié) 176
8.5 實驗研究與分析 176
8.5.1 葉片角度對可逆轉(zhuǎn)百葉型集熱墻系統(tǒng)熱性能的影響 176
8.5.2 風機對可逆轉(zhuǎn)百葉型集熱墻熱性能的影響 179
8.5.3 冬夏季運行工況的能耗實驗研究 181
8.5.4 小結(jié) 184
參考文獻 184
第9章 平板被動式空氣集熱與太陽能炕采暖系統(tǒng)相結(jié)合 186
9.1 系統(tǒng)的構(gòu)成 186
9.2 系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 191
9.2.1 被動空氣集熱系統(tǒng) 191
9.2.2 太陽能炕系統(tǒng) 192
9.2.3 圍護結(jié)構(gòu)和室內(nèi)空氣 193
9.3 復(fù)合采暖系統(tǒng)的實測與模型驗證 194
9.3.1 測試方案 194
9.3.2 設(shè)備的運行效果和測試結(jié)果 196
9.3.3 模擬結(jié)果與實驗結(jié)果對比 202
9.4 復(fù)合采暖系統(tǒng)在青海地區(qū)的實際應(yīng)用 206
參考文獻 209
第10章 太陽能雙效集熱系統(tǒng) 210
10.1 太陽能雙效集熱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與原理 210
10.2 太陽能雙效集熱系統(tǒng)的實驗與分析 213
10.2.1 雙效集熱系統(tǒng)的實驗系統(tǒng)簡介 213
10.2.2 被動集熱水工作模式下的實驗研究 214
10.2.3 被動采暖工作模式下的實驗研究 218
10.3 太陽能雙效集熱系統(tǒng)的理論模型及研究 220
10.3.1 集熱水工作模式下的熱平衡方程 220
10.3.2 采暖工作模式下的熱平衡方程 222
10.3.3 建筑耦合的計算 223
10.3.4 模型求解及驗證 225
10.3.5 被動式雙效集熱系統(tǒng)在集熱水模式下對空調(diào)負荷的影響 230
10.4 太陽能雙效集熱系統(tǒng)在示范建筑上的應(yīng)用 233
10.4.1 示范建筑的太陽能采暖 234
10.4.2 太陽能雙效集熱系統(tǒng)制熱水 240
參考文獻 243
第11章 太陽能平板集熱-直接膨脹式熱泵 244
11.1 太陽能平板集熱-直接膨脹式熱泵的基本原理與測試方法 244
11.1.1 工作原理和系統(tǒng)構(gòu)建 244
11.1.2 焓差實驗室及測量儀器 244
11.1.3 性能分析及誤差分析 247
11.2 太陽能平板集熱-直接膨脹式熱泵的數(shù)理模型與分析 248
11.2.1 數(shù)理模型 248
11.2.2 數(shù)理模型的實驗驗證 255
11.2.3 太陽能平板集熱-直接膨脹式熱泵系統(tǒng)的結(jié)霜特征理論預(yù)測 257
11.2.4 太陽能平板集熱-直接膨脹式熱泵系統(tǒng)的參數(shù)分析 258
11.3 太陽能平板集熱-直接膨脹式熱泵結(jié)霜研究 264
11.3.1 太陽能平板集熱-直接膨脹式熱泵結(jié)霜條件 264
11.3.2 太陽能平板集熱-直接膨脹式熱泵結(jié)霜過程 265
參考文獻 268
第12章 太陽能平板集熱系統(tǒng)-間接膨脹多功能熱泵 269
12.1 太陽能平板集熱系統(tǒng)-間接膨脹多功能熱泵系統(tǒng) 269
12.1.1 太陽能平板集熱系統(tǒng)-間接膨脹多功能熱泵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理 269
12.1.2 太陽能平板集熱系統(tǒng)-間接膨脹多功能熱泵系統(tǒng)性能評價 271
12.2 太陽能平板集熱系統(tǒng)-間接膨脹多功能熱泵系統(tǒng)的實驗研究 274
12.2.1 制冷模式性能分析 275
12.2.2 空氣源制熱模式性能分析 275
12.2.3 空氣源制熱水模式性能分析 275
12.2.4 太陽能制熱水模式性能分析 276
12.2.5 太陽能制熱模式性能分析 279
12.3 太陽能平板集熱系統(tǒng)-間接膨脹多功能熱泵系統(tǒng)的理論研究 282
12.3.1 理論模型及求解 282
12.3.2 在不同運行條件下的性能分析 294
12.3.3 全年性能分析 299
12.4 本章小結(jié) 302
參考文獻 303
第13章 太陽能平板集熱系統(tǒng)-光伏直驅(qū)式熱水系統(tǒng) 305
13.1 太陽能平板集熱系統(tǒng)-光伏直驅(qū)式熱水系統(tǒng) 305
13.1.1 太陽能平板集熱系統(tǒng)-光伏直驅(qū)式熱水系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu) 305
13.1.2 系統(tǒng)性能評價參數(shù) 307
13.2 太陽能平板集熱系統(tǒng)-光伏直驅(qū)式熱水系統(tǒng)的實驗對比研究 308
13.2.1 對比測試實驗平臺 308
13.2.2 光伏模塊設(shè)計 310
13.2.3 實驗測試內(nèi)容 311
13.2.4 實驗結(jié)果與分析 312
13.2.5 對比實驗結(jié)果小結(jié) 321
13.3 太陽能平板集熱系統(tǒng)-光伏直驅(qū)動式熱水系統(tǒng)的模擬研究 321
13.3.1 不同光伏模塊設(shè)計的輸出特性 322
13.3.2 光伏模塊設(shè)計對系統(tǒng)循環(huán)流量曲線的影響 323
13.3.3 循環(huán)流量曲線對系統(tǒng)性能的影響 326
13.3.4 不同光伏模塊設(shè)計方案的比較 329
13.3.5 有無循環(huán)控制器的系統(tǒng)熱性能的比較 329
13.3.6 光伏模塊與直流泵連接方式的對比與選擇 331
13.3.7 模擬研究結(jié)果小結(jié) 332
13.4 太陽能平板集熱系統(tǒng)-光伏直驅(qū)式系統(tǒng)的設(shè)計方法與性能對比 333
參考文獻 337