太阳能热水系统蓄热水箱技术的研究进展-论文.pdf

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1、第32卷第9期可再生能Vo1．32No．92014年9月RenewableEnergyResourcesSept．2014太阳能热水系统蓄热水箱技术的研究进展杨征，王亮，陈海生，左志涛，李文，谭春青(1．中国科学院工程热物理研究所，北京100190；2．中国科学院大学，北京100190)摘要：蓄热水箱是太阳能热水系统的重要组成部分，蓄热水箱技术对系统的性能具有明显的影响。文章分析了太阳能热水系统蓄热水箱技术的发展，阐述了太阳能热水系统蓄热的主要形式、不同工作阶段的过程和特点以及蓄热水箱的理论和技术的研究进展。关键词：太阳能热水系统；蓄热水箱；单罐；研究进展中图分类号：TK513．5文献标志

2、码：A文章编号：1671—5292(2014)09—1267—070引言系统主要由蓄热水箱、泵、用户热利用设备和辅助太阳能热水系统是目前最为成熟的太阳能热加热器等组成。释热过程中，在泵的作用下，热水利用技术。蓄热水箱作为太阳能热水系统中的从蓄热水箱流出，通过用户热利用设备向外放热，重要组成部分，对系统整体性能具有决定性的然后冷水回到蓄热水箱。在热量不够时，还可以影响_lj。目前，很多学者对蓄热水箱进行了研究，通过辅助加热器进行补热。以期提高蓄热水箱和太阳能热水系统的性能。本阀门安全阀文对太阳能热水系统蓄热的主要形式、蓄热水箱在不同工作阶段的过程及特点、蓄热水箱理论和技术的研究进展进行了总结

3、，为太阳能热水系统蓄热水箱的研究提供参考。1太阳能热水系统及其蓄热水箱类型根据系统中蓄热水箱的数量，太阳能热水系统分为单罐式热水系统和双罐式热水系统。单罐式热水系统的热水和冷水储存在一个蓄热水箱补水箱中；双罐式热水系统的热水和冷水分别存储在图1单罐式太阳能热水系统示意图热水水箱和冷水水箱中。相比于双罐式热水系Fig．1Schematicdiagramofasingle—tanksolar统，单罐式热水系统具有设备少、占地面积小、hotwatersystem空间利用率高、投资少和便于操作等优点，因而单罐式太阳能热水系统又分为直接式和问接得到了普遍的应用。本文主要针对于单罐式热式两类。直接式太

4、阳能热水系统的两个子系统在水系统及其蓄热水箱加以论述。蓄热水箱内部连通；间接式太阳能热水系统的两图1是单罐式太阳能热水系统的结构图I2]。个子系统互不相通。通过换热器进行热交换。当单罐式太阳能热水系统包括储热子系统和释热子两个子系统使用不同的工质时，采用间接式热水系统。储热子系统主要由太阳能集热器、泵和蓄系统；如果两个子系统使用相同的工质，则两种热热水箱等组成。储热过程中，在泵的作用下，工质水系统均可以使用。水通过太阳能集热器吸收太阳能的热量，然后进间接式热水系统的蓄热水箱分为内置换热器入蓄热水箱，将热量存储于蓄热水箱中。释热子式、外置换热器式和外覆换热器式(图2)[21。收稿日期：201

5、4—03—24。基金项目：国家“863”项目(2013AA050801)；国家国际科技合作专项项目(2014DFA60600)。作者简介：杨征(1982一)，男，博士研究生，研究方向为蓄热和储能技术。E-mail：yangzheng@iet．en通讯作者：陈海生(1977一)，男，研究员，博士生导师，主要从事储能技术的研究工作。E-mail：chen_hs@mail．etp．ac．en·1267·可再生能去往热用户去往来自热用户集热器去往来自集热器热用户来自热用户(1)内置换热器式(2)外置换热器式(3)外覆换热器式图2间接式热水系统的蓄热水箱Fig．2Schematicdiagramof

6、heatstoragewatertanksinindirectsolarhotwatersystem内置换热器式蓄热水箱在水箱内设置换热水沿壁面向下流动，而主体区的水受到向上的浮器．两子系统中的水通过换热器进行换热，通常采升力．向上流动，从而在水箱内部产生了环流[4]一。用盘管式换热器。外置换热器式蓄热水箱在水箱该现象会加大水箱内部温差，使得热分层现象更外设置换热器，两子系统中的水通过换热器进行加明显。换热．通常采用管壳式或者板式换热器。外覆换在释热阶段，热水从蓄热水箱的上部流出，流热器式蓄热水箱是在水箱外包覆一层薄壁，来自过热利用设备，自身温度下降，从蓄热水箱下部流集热器的热水在薄壁与蓄

7、热水箱之间的夹层内流入水箱，该过程为储热过程的逆过程。在该过程动．通过水箱壁面与水箱内的水进行换热。中，高温区逐渐减小，低温区逐渐扩大，斜温层向2蓄热水箱的工作过程上移动。在释热阶段结束时，低温区完全占满水箱蓄热水箱的工作过程一般分为3个阶段，即内部。储热阶段、保温阶段和释热阶段。下面以直接式3蓄热水箱的理论研究进展太阳能热发电系统中的蓄热水箱为例进行说明。3．1圆柱形水箱流态判别标准在储热阶段的初始时刻，蓄热水箱内部为