新型整体式太阳能热水器的优化设计和实验研究.pdfVIP

2003年第7期 · 节 能 l釜星Z{2塑2 2：呈暨竺!垩娶皇翟：2 =Z= 新型整体式太阳能热水器的优化设计和实验研究 邱国佳．刘亚力，程晓舫 (中国科学技术大学热科学和能源工程系，安徽舍肥230026) 摘要：本文的新型焖晒式热水嚣主要有两十特点：一是水葙采用倒三角彤且水平横向长纵向短的 设计方式．以减少水箱中的死水和承压问题：二是在玻璃益板和吸热面之问覆盖透明v形槽或透 明蜂窝，该种透明隔热构件既有较高的太阳透过率卫有柱好的隔热性能，虽然减少了到达吸热面 上的太阳辐射能，但保温性能提高了1—2掊。谊种热水嚣热她率接近真空管热水器．但成本低， 且不怕冻冰，是我国大部分地区全年可用的仳成本高效率的热水器。 关键词：整体式；太阳能热水嚣；v彤糟；透明蜂窝；倒三角彤水箱 中图分类号：TK515；嘞14．．252文献标识码：A文章编号：1004—794812003}07一O007—03 1引言 近年米我国太阳能热水器发展迅猛，但主要是 整体式(又称焖晒式)太阳能热水器是将太阳能 全玻璃真空管热水器，这对广大农村地区和城镇低 集热器和蓄水箱结合为一个整体，集热器的吸热板吸 收人家庭仍属奢侈品，而管板式太阳能热水器因冬 收太阳热能后被直接传导至与其背面直接接触的水 季可能结冰会冻裂管子，目前已逐渐退出中国市场。 中，从而获得热水的装置。它最先是由Tanishita于新型整体式太阳能热水器可克服以上两个缺点，因 1961年提出来的…，因为这种热水器具有结构紧凄、其热容大及吸热扳上方v形槽或透明蜂窝的保温 设备简单、造价低廉、管理方便及热效率较高等优点， 性能好，此类热水器即使在中欧地区的气候条件下 再者整体式太阳能热水器很容易作为建筑维件安装 也可避免困结冰而导致水箱冻裂的情况”1，因此这 在建筑物中，不仅可以解决热水器与建筑物一体化的 种新型焖晒式太阳能热水器可在我国各地四季运 问题，还解决了高层建筑利用太阳能的问蹶，因此得 行，为广大居民提供热水或温水，使得太阳能热水器 到了广泛的研究和应用。HPGarg等人为之研究了全面进入我国普通家庭成为现实。 S 2 近30年”J，A S和MSodha等人也在 V形槽和透明蜂窝的透过率和热损系数 Ecevit、ReddyK 近lo几年内做了大量的研究工作o。1。然而传统的 v形槽和透明蜂窝，如图1所示，既有良好的透 整体式太阳能热水器因通过吸热板与盖板之间的空 光性．又有较好的隔热性能，采用文献[9]介绍的测 气隙的热损严重，白天所得热水必须及时使用。若采 试透明材料透过率的方法，测得v形槽和透明蜂窝 用加两层玻璃盖板，虽然保温性能提高了，但透过盖 的太阳透过率，如图2所示。图中塑料薄膜厚度为 层的太阳透过率过低，若将夹在中间的玻璃板改成用 0 透明塑料薄膜制作的v形槽，则透过率降低小且保温 玻璃为普通窗玻璃，厚3rrma；透明蜂窝由25tan厚的 性能大为增加；若采用高透过率、低热损系数的透明 聚碳酸酯薄膜机械化制成，高5crn，方形孔的水力直 蜂窝代替v形槽，效果则更好，本文作了这方面的尝 径为6mm。 试；其次，本文对蓄水箱采用倒三角形，克服了传统长 方形和圆筒形水箱底部水的死角问题，热水器的效率 更高些o‘61；第三，本文采用水箱纵向尺寸较短，横向 (平行地面，东西走向)尺寸较长，既可达到所需的水 容量，又克服了水箱因底部水压过大而胀裂的问题。 泐衙 而传统的焖晒式热水器水箱多采用圆筒形”。”或长 方体水箱水平放置“j，以解决好水压问题。 图1 V形槽和透明蜂窝结构图 基金项目：中国