太阳能集热屋面模块的性能测试分析

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）太阳能集热屋面模块的性能测试分析苏雁楠二〇一五年六月分类号：学校代号：１１８４５ＵＤＣ；密级：学号：２１１１２０９０１６广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）太阳能集热屋面模块的性能测试分析苏雁楠指导教师姓名、职称：杨晚生副教授专业或领域名称：土木工程学生所属学院：土木与交通工程学院论文答辩日期－２０１５年６月５日ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｅｄｔｏＧｕａｎｄｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｇｙ

2、ｆｏｒｔｈｅＤｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ（ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆａＳｏｌａｒＥｎｅｒｇｙＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎＲｏｏｆＭｏｄｕｌｅＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＳｕＹａｎｎａｎＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．ＹａｎｇＷａｎｓｈｅｎｇＪｕｎｅ２０１５ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

3、ＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＧｕａｎｇｚｈｏｕ．Ｒ．ｉｎａ５１０００６，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，ＰＣｈ，４＾摘要建筑屋面隔热对实现建筑节能具有重要意义。屋面隔热技术包括主动和被动两、、、种方式，其中绿化屋面蓄水屋面、蒸发冷却屋面淋水屋面架空通风屋面及设置隔热材料的屋面均属于被动式隔热方式；而通水屋面是通过设置于屋面构造层中的管道系统将屋面吸收的热量带走并加以利用的主动式隔热一。般通水屋面虽能实。现屋面冷却隔热，但未能实现利用太阳能满足建筑热水供应的需求本文在

4、通水屋一面的构造基础上，设计并研制出种新型低成本的太阳能集热、隔热及冷却屋面模块，并建立了太阳能集热屋面模块性能测试平台，通过对不同构造模块进行了对比测试研究，对其集热量、集热效率及其隔热性能等进行了系统的测试分析。三种屋面通水集热构造模块一本文共设计了。模块选择ＤＮ２５ＰＰＲ管作为集热元件，填充５０ｍｍ厚沙子；模块二选择：ＤＮ２５钢银复合管作为集热元件，并分为表面涂白、表面涂黑和表面涂黑且周围填充５０ｍｍ厚沙子三种构造模式；模块三选择ＤＮ４０ＰＶＣ管作为集热元件，填充５０ｍｍ厚沙子。每种构造模块均与裸露屋面模

5、块、同构造不通水屋面模块进行对比测试。通过测量集热模块在不同工况下的进出口水温、流量，以及环境温湿度、福射强度、各构造层温度及传热热流等性能参数，获得了集热模块在不同工况下的集热量、集热效率、隔热性能及其随时间的变化规律和性能评价参数，分析了模块集热性能与辖射强度、集热性能与流量之间的变化规律，对比研究了不同构造模式下集热模块的隔热性能及其变化特点，建立了集热模块的热平衡方程模型。各模块在不同测试工况下主要性能如下：２？（１）６９．在不同辐射强度下三种模块的单位集热量分别为１．７ｋＪ／（ｍｈ）、１５８２

6、２２￣？？１８７．９ｋＪ／（ｍｈ）和１９６．４ｋＪ／（ｍｈ）。各模块在不同辖射强度下的集热量随时间变化规律相似一，集热量随时间呈二次多项式变化规律；模块和模块二的集热量随流量呈二次多项式变化规律，模块三集热量与流量呈线性增大关系。？￣（２）同辐射强度下三种模块的平均集热效率分别为７．０％１９．０％、７．０％１９．０％一３６￣二？和．０％４３．０％。模块三的集热效率比模块和模块高２４．０％２９．０％，反映出采用ＤＮ４０ＰＶＣ管和填充５０＿厚沙子较其它材料可以提高模块的集热效率。２２４？平板型太阳能集热器

7、单位面积造价约高于三种模块５．９２６４５．９元／ｍ，集热效Ｉ广东工业大学硕士学位论文三种模块￣７。率高于．０％５３．０％集热模块单位面积造价较低，但集热效率也较低，提高集热元件导热系数并减小集热元件管间隙能够提高模块的集热效率。２２３？？（）三种模块的底面传热热流分别为１４．３２４．４Ｗ／ｍ、５．５８．９Ｗ／ｍ和°°°２？５￣？？ＣＣ。．４６．６Ｗ／ｍ３．６５．３Ｃ、１．１１．６．８１．１，底面温升分别为和０模块三的底面传热热流和底面温升最小，反映出模块三与其他模块相比隔热效果更好。４一（）热流分配特性

8、：模块的传热热流、对流换热热流、集热热流和蓄热热流？？￣与其表面净辐射热流的比例分别为３．０％６．０％、３．０％６．０％、７．０％１９．０％和７２￣．０％９３．０％模块二