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随着能源危机与环境污染日益严重,太阳能以其清洁、可再生、可利用量大的优势越发受到人们重视。太阳能热水技术是目前太阳能热利用中运用最广泛,产业化最成熟的技术。微热管阵列平板太阳能集热器(Flat plate solar collector with micro heat pipearray,简称MHPA-FPC)是一种新型的高效太阳能集热器,具有热传输能力强、抗冻能力强、可靠性高、热损失小等优点。目前已有学者对MHPA-FPC在实验室的性能进行了研究,并展现了其优异的热性能,然而仍缺乏MHPA-FPC在实际工程应用中的研究。 本文将在MHPA-FPC前期研究的基础上,以运用MHPA-FPC的太阳能热水工程为研究对象,以评价及提高系统的实际运行性能为目标,开展了以下研究工作。 首先,对运用MHPA-FPC的太阳能热水工程进行测试。根据《太阳热水系统性能评定规范》对该太阳能热水工程的性能测试表明:系统热性能好。系统日有用得热量、水箱温升值分别为9.0MJ/m2,28.3℃,超出标准要求28.6%和13.2%。夜间贮水箱在当地标准温差下的温降为4.6℃,满足国家规范低于5℃的技术要求。参照太阳集热器热性能试验方法对系统进行测试,得出太阳能集热系统效率瞬时曲线为η=0.69-5.2(Tin-Ta)/I。 其次,为研究系统长期实际运行性能,对运用MHPA-FPC的太阳能热水工程进行全年实测。实测数据表明,太阳能热水系统在实际运行中受太阳辐照强度、环境温度等多种因素的综合影响。年集热系统效率及太阳能保证率偏低。系统现存以下问题:(1)关键设计参数实测值偏离设计值:系统实际负荷远远小于设计负荷;太阳能集热系统效率实测值低于设计值;(2)实际太阳能保证率高于设计太阳能保证率。b.太阳能集热系统效率偏低:集热器安装倾角偏离最佳值;系统长期处于高温状态。 最后,建立MHPA-FPC太阳能热水系统的仿真模型,利用实测数据验证模型的可靠性。针对系统现存问题,应用该模型对系统进行优化。优化了系统关键设计参数的取值方法,并通过仿真模型模拟验证设计结果;模拟分析了不同集热器安装倾角、辅助热源安装方式的系统全年运行性能;基于现有系统,模拟比较了不同设定温度、设定水位对系统全年性能的影响。