【摘 要】
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由于太阳辐射的间歇性、不稳定性以及波动性,太阳能热泵在夜间及连续阴雨天时无法正常工作,将太阳能热泵系统与太阳能集热蓄能技术结合起来,能够很好地克服系统对太阳辐射强
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由于太阳辐射的间歇性、不稳定性以及波动性,太阳能热泵在夜间及连续阴雨天时无法正常工作,将太阳能热泵系统与太阳能集热蓄能技术结合起来,能够很好地克服系统对太阳辐射强度的依赖性。本文提出了一种新型的一体化太阳能蓄能/蒸发/集热器,将太阳能集热器、蓄能容器以及热泵系统的蒸发器集于一体,对太阳能进行收集并储存,在夜间或连续阴雨天释放出储存的太阳能,能够全天候地提高热泵系统的蒸发器侧温度,从而提高热泵系统的性能系数。同时,集集热器、蓄能容器、蒸发器一体后,使得系统结构更加紧凑,减少了中间换热环节,节约了制造成本。本文运用FLUENT软件,对蓄能/蒸发/集热器中相变材料在蓄能/释能过程中的温度场和液化率进行了模拟研究。结果表明：温度场是由向阳面管外壁向内层逐步变化的,温度逐层递减；向阳面圆周处温度最高,管内其它位置温度升高速率随着时间的增加越来越快；随着时间的增加,液相区由向阳面向背阴面及内层不断扩大。对蓄能/蒸发/集热器采用不同蓄能材料时的集热性能和蓄能特性进行了实验对比研究。得到了不同蓄能材料的集热效率η与(Ts-Ta(/I之间的关系式。通过对比真空管内蓄能材料分别为水、癸酸和石蜡时的蓄能特性,表明石蜡和癸酸作为蓄能材料,可实现对太阳能的移峰填谷作用,保证系统全天候运行。在南京地区过渡季节,对充灌癸酸或石蜡作为蓄能材料的不同蓄能型太阳能热泵系统整体性能进行实验研究,发现：阴雨天时系统得热效率比晴天高,而充灌石蜡的系统得热效率大于充灌癸酸的系统；采用石蜡为蓄能材料的系统性能系数高于相近天气条件下以癸酸为蓄能材料的系统,且受外界天气条件的影响更小,稳定性更好；在相近工况下,充灌石蜡的系统白天和夜间瞬时性能系数均高于充灌癸酸的系统；石蜡为蓄能介质时系统具有更高的加热速率。
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