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太阳能空气集热器箱体是冷轧板和角钢焊接成的

时间:2010-12-18 13:22来源:未知 作者:admin 点击:
太阳能空气集热器箱体是冷轧板和角钢焊接成的骨架组成的,为减少在吸热面背部以及侧面的热损失。集热板采用喷涂过黑漆的铝板,为强化换热效果黑漆中加入了一定量的碳粉,能充

太阳能空气集热器箱体是冷轧板和角钢焊接成的骨架组成的,为减少在吸热面背部以及侧面的热损失。集热板采用喷涂过黑漆的铝板,为强化换热效果黑漆中加入了一定量的碳粉,能充分吸收入射的太阳能,并传给通过其中的空气,铝板做成半蜂窝状,折弯角度为60°,在与太阳光平行的铝板处打一排半径为5mm的圆孔,使空气蛇形流动,换热效果更好。透明盖板采用PC阳光板,它起到透光和保温的作用。太阳能集热板距离透明盖板和保温背板的空气间层厚度均为20mm,保温材料采用玻璃棉,背部做40mm厚的保温,侧面做20mm厚的保温,整体厚度为100mm。集热器的尺寸为4.15m(长)×3.15m(宽),内留有窗户框的尺寸为1.75m(长)×1.45m(宽),见图1。太阳能空气集热器的工作原理图和内部结构图如下(见图2、3)。太阳能集热器的实物图和箱体内部结构图见图4、5。
 
图1 太阳能空气集热器的尺寸图
 
图2 太阳能空气集热器的原理图                      图3 集热器内部结构图
 
图4 太阳能空气集热器的实物图          图5 箱体的内部结构图
2 相变墙的设计
考虑到相变材料的经济性、供货渠道、稳定性和耐久性,我们选择了工业级的癸酸和月桂酸,癸酸的物性参数为:密度940kg/m3,相变温度29~31℃,相变潜热为158kJ/kg;月桂酸的物性参数为:密度869kg/m3,相变温度42~44℃,相变潜热为179kJ/kg。两种材料按照一定比例混合,得到的低共熔混合物作为相变材料。设计选用相变材料的混合比例为癸酸61.5%,月桂酸38.5%,共熔物的相变温度为19~20℃,相变潜热为132kJ/kg。
为防止癸酸和月桂酸的挥发,提高其耐久性,将两种材料充分混合后封装起来,避免室内人员产生不舒适感。
选用内径18mm,外径20mm的塑料管,长为3m,将其两端用塑料盖密封,为防止相变材料溶化后渗漏,采用胶和塑料胶带固定盖子出。用木方将其立于实验房西墙内侧,外用石膏板封堵,形成长3m,宽0.1m,高2.9m的相变蓄热墙(见图6)。
 
图6 相变墙设置简图
3 实验系统
为了研究这种采暖方式的应用效果,在两个相邻的实验房间进行测试,一个房间安装了太阳能空气集热器,另一个房间无采暖设备,用来做对比实验。
实验地点位于沈阳建筑大学建设指挥所,图为实验房间的外观照片,房间尺寸为3.24m(深)×3.24m(宽)×2.9m(高),南向外墙安装太阳能空气集热器。实验房间和对比房间为同一朝向且上下相邻,实验房间的顶棚也是对比房间的地面,两个房间建筑结构完全相同。外墙和屋顶外侧加铺50mm厚的聚苯板保温材料,外墙的传热系数为1.5w/(m2•K),外窗的传热系数为2.67 w/(m2•K),实验房间冬季供暖设计热负荷为100w/m2。
白天蓄热循环所用的小型风机,转速2500r/min,风量为4.25m3/h。
图是这种采暖系统的运行示意图。白天,太阳能空气集热器吸收太阳辐射能,开启集热器的送回风口,热空气通过相变墙后送入室内,加热相变墙,相变材料熔化蓄热,风机开启将循环空气重新送回集热器加热;夜间,关闭风机和集热器的送回风口,相变材料凝固放热,把白天蓄存的热能送入房间。
采用温度自记仪测量房间内的温度,风道中空气流速由热球风速仪测定,用红外线测温仪测量集热器送风口温度及内墙、地面和屋顶的温度。

(责任编辑:冲锋)
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