倾角对两种热管PV∕T装置热性能影响的对比实验研究.pdf

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1、应用研究倾角对两种热管PV/T装置热性能影响的对比实验研究郑仁春（福建省建筑科学研究院，福建福州350025）摘要：为研究倾角对热管PV/T装置传热性能的影响，设计了无芯热管和丝网芯热管两种热管PV/T系统在不同倾斜角度下的热性能测试实验装置，并在太阳能可控环境实验室中进行实验研究。在实验中，保证倾角以外的其他因素全部不变，通过数据分析，得到在倾角影响下热管PV/T装置集热性能与倾角的关系；且对比了无芯热管和丝网芯热管应用于热管PV/T系统的差异。结论表明：1.无芯热管与丝网芯热管PV/T系统，最佳倾角均为40°左右；2.倾角大于20°时，无芯

2、热管PV/T系统的热性能总是优于丝网芯热管PV/T系统，无芯热管更适用于最佳倾角大于20°的地区，倾角小于20°时，无芯热管PV/T系统的热性能远远小于丝网芯热管PV/T系统，因此选用丝网芯热管PV/T系统更佳。关键词：太阳能；PV/T；倾角；热管基金项目：厦门市绿色建筑检测与运营技术研究”项目资助（课题编号：2014-02-07）。中图分类号：U664.5文献标识码：A文章编号：1674—3024（2016）14—175—02前言能储存和输出。实验系统选用12V的直流无刷水泵ZK30A-1230，最大功许多研究者认为，在一定倾角范围内，热管的

3、传热系数高率4.8W。采用T型热电偶对60L循环水箱内的水温进行测量，于其在垂直状态下的传热系数，倾角对热管的传热性能有较大由于储水箱存在分层现象，为准确测得温度，在水箱内部轴线影响。PV/T装置在实际应用中均为倾斜放置，其摆放倾角是上等间距布置5个温度测点，通过与电脑连接的Agilent34970A影响太阳能总收益的重要因素，传统水冷型PV/T系统的冷却数据采集仪进行采集。采用速度式水表lxs-15测量冷却水流量。水由泵驱动直接通过电池板芯背部的管道，受重力的影响可以忽略，因此以接收到的太阳能辐照总量最大作为系统最佳倾角的唯一判据，而在热管P

4、V/T系统中，由于倾角对热管传热性能也有较大影响，在设计系统最佳倾角时，要同时考虑接收的辐照总量和热管热性能的影响。以往的研究都是针对单根热管的传热分析，没有涉及热管PV/T系统热性能受倾角影响的研究，并且室外的研究由于太阳辐照和环境温度等条件都随时间变化，无法控制倾角为唯一变量，达不到研究目的。为了研究倾角对系统热性能的影响，选取了目前最常用的两种热管：无芯热管和金属卷绕丝网吸液芯热管（以下简称丝网芯热管），分别组成两种热管PV/T系统，并且在太阳能可控环境实验室中针对热管PV/T热性能与倾角的关系以及两种热管PV/T系统的差异进行了实验测试

5、，太阳能可控环境实验室能控制环境温度和湿度，提供稳定辐照，使得倾角成为唯一变量，这是室外实验无法达成的。图1热管式PV/T系统原理1实验系统组成及工作原理要研究倾角对热管PV/T系统性能的影响，需保证在其他实验所用热管具体规格如下：无芯热管——HR8（24）条件都不变的情况下，改变集热板的倾斜角，对比系统在不同*1400F.90.06，丝网芯热管——HR8（24）*1400P.90.06，两者倾角下的性能差异。因此，必须保证太阳辐照、环境温度、湿度、尺寸均为蒸发段长1300mm，外径8mm，冷凝段长90mm，外径循环水流量、循环水量以及初始水温

6、不变，而太阳能可控环境24mm；流道——Φ38/1Φ26/90-80-9-150焊G3/4，长998mm，实验室可以提供这样的实验条件：干球温度的可控范围和精度外径38mm。为-15～50℃±0.2℃，湿球温度满足标准GB/T7725-2003的实验对象为无芯热管PV/T集热板和丝网芯热管PV/T集热要求；由TRM-PD1人工太阳模拟发射器提供太阳辐照，能够2板：宽880mm，高1500mm，厚95mm，实际集热面积为0.998m；提供200-1200W的辐照。集热器表面接收到的太阳总辐射量集热板上层压72块62.5*125mm的黑色单晶硅光伏

7、电池，分成采用TBQ-2A总辐射表测量。236块串联的两组并联在一起，有效覆盖面积为0.555m；每块实验安排：设定环境温度稳定在25℃，每次做实验前都集热板有8根热管，热管的冷凝段排列插在流道中，为了增大换水并加热到25℃，保证初始水温一致，太阳辐照度保持在冷凝段与循环水的换热面积，采用了非等径的大头热管。650W，循环水流量0.033kg/s，无芯热管PV/T集热板和丝网热管PV/T实验系统如图1所示，由PV/T集热器、循环水泵、芯热管PV/T集热板分别组成两个相同的系统，保持模拟发射循环管路、储水箱、太阳能逆变控制器和蓄电池组成。集热板器

8、与集热板的相对位置不变，在集热板倾斜角为9°、20°、吸收太阳能，将热量传给热管，由水泵驱动水循环，将热管冷30°、40°、50°、60°、70°情况