遮阳板式太阳能相变集热器的实验研究

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1、第33卷第7期可再生能源Vol.33No.72015年7月RenewableEnergyResourcesJul.2015遮阳板式太阳能相变集热器的实验研究杨晚生，李丽荣（广东工业大学土木与交通工程学院，广东广州510006）摘要：研制了遮阳板与集热器一体化的新型太阳能相变集热器，通过搭建的实验测试平台对其集热性能及隔热特性进行了实验测试。该建筑构件具备遮阳隔热及太阳能集热功能，为在建筑中高效利用太阳能，实现太阳能与建筑一体化提供一种新的工程应用模式。通过实验测试，对该集热器在不同工况下的集热性能、隔热特性及其影响因素进行了系统分析研究，提出了该集热器的累积集热量、集热效率、隔热特

2、性等性能评价指标。测试结果表明，遮阳板式太阳能相变集热器的平均集热效率可达12.3%，隔热效果优于普通遮阳板。关键词：遮阳板；太阳能；热管；相变材料；集热器中图分类号：TK51文献标志码：A文章编号：1671-5292（2015）07-0965-06DOI:10.13941/j.cnki.21-1469/tk.2015.07.0010引言1集热器及测试平台构造国内外学者对太阳能与建筑一体化的研究为研制遮阳板式太阳能相变集热器并测试主要集中于太阳能集热系统与建筑墙体、阳台其集热及隔热特性，搭建了实验测试平台。遮阳及屋面等一体化等方面，尚未见将太阳能集热板式太阳能集热元件构造如图1、图

3、2所示。集热系统与遮阳板构件一体化的文献报道及工程应器测试平台及测点布置如图3。[1]~[6]用。在建筑围护结构中，外窗是隔热保温及铝合金遮阳板热管建筑节能的薄弱环节，其能耗约占建筑物总能相变储能材料[7]耗的40%～50%。袁莹指出集热器构件化是太[8]阳能与建筑一体化设计的必由之路。李晓明热管铝合金遮阳板热电偶提出了将能源产品和遮阳产品结合成新建筑构[9]件的构想。相变材料在太阳能与建筑一体化中的应用研图1遮阳板式太阳能集热元件究日益深入。廖文宇将相变材料应用于太阳能光Fig.1Heatcollectioncomponentstructure[10]伏墙体中。刘馨研制了一种太阳

4、能空气集热器与相变墙复合采暖系统，能显著提高室内温度并出水口[11]降低室内温度不均衡度。Saman和Hassan将相变材料应用于屋面集热系统，并进行了性能分热管冷凝段热管[12]，[13]析。KoSny将相变材料应用于太阳能光伏屋[14]集热水管顶来降低热桥及屋顶热负荷。目前，还未见相变材料与建筑遮阳板构件相结合的案例。本文所提出的新型遮阳板式太阳能相变集热器就是将遮阳板功能化，利用相变材料储热及热进水口管高效传热的特性，将其作为太阳能集热构件，在图2遮阳板式太阳能相变集热器构造图Fig.2Heatcollectorstructure遮阳的同时吸收太阳辐射为建筑提供热水。收稿日期

5、：2014-12-07。基金项目：广东省自然科学基金项目（S2013010013536）；广东省中国科学院全面战略合作专项资金竞争性分配项目（2013B091500094）；广州市质监局科技项目（2014KJ08）。作者简介：杨晚生（1970-），男，博士，副教授，研究方向为建筑节能及能源高效利用技术。E-mail：gdyangwansh@126.com·965·可再生能源2015，33（7）热电偶等。1100模拟小室2集热器性能分析窗玻璃2.1测试工况遮阳板式集热器热电偶实验测试从2014年4月开始，有效测试30梭形遮阳板d。通过改变模拟太阳辐射强度、水流量和遮阳板0045°50

6、004表面性状形成不同的测试工况：模拟太阳辐射强002太阳辐射表001度调节为300，600，900W/m2；流量工况为2000040，200，400，600，800L/h；遮阳板分为表面涂黑和5表面未涂黑两种。2.2集热性能测试分析0水箱052.2.1累积集热量及集热效率的计算测试过程中，采用太阳模拟辐射器连续照射遮阳板式太阳能相变集热器8h。通过水箱内水图3实验测试平台构造以及测点布置图Fig.3Experimentaltestplatformstructureandarrangementof的蓄热量来计算累积集热量。每次测试前对水箱measuringpoints的水量进行测量

7、，保持水的体积为0.04m3。根据遮阳板式太阳能集热元件由铝合金梭形遮阳公式（1）和（2）计算集热器的累积集热量和集热效板、热管构成。遮阳板截面尺寸为150mm×20率。mm，里面填充相变材料MG58；热管为铜-水热CpΔtwaterρwaterVQsave=（1）A管，集热段长度为700mm，冷凝段长度为10mm。集热系统主要由8块遮阳板式集热元件、循环水QsaveQsaveη==（2）箱、循环水泵、PVC循环管路、阀门、流量计等组QsolarτI成。2式中：Qsa