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太阳能集热管实验装置技术参数

绿光气象站

2022/04/27

综合仪器采购

太阳能集热管实验装置技术参数
太阳能集热器的集热效率与太阳辐射强度、空气温度、流体工质流速、透明覆盖材料都有很大关系。太阳辐射强度等外界环境对太阳能集热器的集热效率而言为不可控因素，为保证实验结果的准确，太阳能集热管实验装置试验选择在晴朗无风的天气下进行，室外环境均保持一致。
无论透明覆盖材料是玻璃、PC板与塑料薄膜，在不同流速情况下，太阳能集热器的集热效率均表现出随太阳辐射强度增强集热效率升高的现象，同时流速越快集热效率越高。在不同太阳辐射条件下，高流速下太阳能集热器集热效率均高于同等太阳辐射条件下低流速状况下的集热效率。
在集热过程中，集热器本身既是一个集热装置，同时也是一个散热体，由于周围环境温度较低，集热器本身会向外界环境散热。散热量的大小取决于集热器内外温差，流速大可减小集热器水与室外温度的温差故散热量少，即集热量大。由太阳能集热管实验装置试验结果分析可知，流速影响集热效率的程度在一定条件下要比太阳辐射大，当然这也有可能是由于流速设置梯度较大，太阳辐射设置梯度较小造成了此现象，因此需要进一步试验验证讨论。

透明覆盖材料主要从两个方面影响太阳能集热器的集热效率，一个是透光率，二个是保温能力。从透光率上来讲，玻璃的透光率较PC板与塑料薄膜好；从保温特性来讲，PC板由于是双层中空材料，保温效果较玻璃与塑料薄膜好。综合两种因素，本试验表现出玻璃与PC板在同等外界环境与流速下，太阳能集热器的集热效率效率相差不大，但均明显高于塑料薄膜太阳能集热器的集热效率。本实验还对不同材料透明板进行了经济性分析，8mm厚钢化玻璃的承压能力、自身抗风压性、抗冲击、弹性好，机械强度高，热稳定性好，碎后不易伤人，透光率为90%以上，使用年限为10年以上，钢化玻璃比PC阳光板抗晒、耐老化；8mm厚PC阳光板具有良好的抗撞击性，重量较轻，透光率约为80%，由于新疆地区紫外线强烈，使用年限超过3年后透光率下降严重；0.2mm的PVＣ棚膜在低温下易变硬、脆化，高温易软化、松弛，透光率为62%~74%，而且存在老化回收后不能燃烧处理等问题，有效使用寿命4~6个月。但是从费用上来说，钢化玻璃成本为100元/m2，PC阳光板成本为50元/m2，而塑料薄膜成本仅为5元/m2。如果进行折旧计算，玻璃板为10元/m2/年，PC阳光板在有效使用情况下为16.7元/m2/年，塑料薄膜为10元/m2/年左右。综合考虑成本与集热效率，本试验从透明盖板材料使用寿命、透光率、机械性能、投资费用等方面考虑，最佳方案为盖板采用钢化玻璃、水泵档位为3档（0.35L/s），即可获得最好的使用效果。
太阳能集热管实验装置构建了由集热板芯、围护结构和透明覆盖材料组成的平板型太阳能集热器。试验结果表明，太阳能集热器的集热效率均随太阳辐射强度的增强以及流速的加快而升高。

太阳能集热管实验装置通过对比太阳能集热器在不同太阳辐射强度、流速与透明覆盖材料下的集热效率，结合不同材料的经济性分析，从透明盖板材料使用寿命、透光率、机械性能、投资费用等方面考虑，低成本集热器的最佳设计方案为透明盖板采用钢化玻璃、水泵档位为3档（0.35L/s）。
研究发现集热器在集热过程中，集热器本身既是一个集热装置，同时也是一个散热体，由于周围环境温度较低，集热器本身会向外界环境散热。散热量的大小取决于集热器内外温差。受试验条件的影响，本试验未能控制室外空气温度变化与水箱内水的温度变化，未分析这两个因素对试验造成的影响。适用于温室应用的集热器应充分测试不同季节的集热效率，受研究经费限制本研究仅开展了秋冬季在晴天条件下的测试，在其他天气条件与季节条件下的集热效率需进一步研究。

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