太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蓄熱水箱技術(shù)的研究進(jìn)展-論文.pdf

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1、第32卷第9期可再生能Vo1．32No．92014年9月RenewableEnergyResourcesSept．2014太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蓄熱水箱技術(shù)的研究進(jìn)展楊征，王亮，陳海生，左志濤，李文，譚春青(1．中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所，北京100190；2．中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京100190)摘要：蓄熱水箱是太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的重要組成部分，蓄熱水箱技術(shù)對(duì)系統(tǒng)的性能具有明顯的影響。文章分析了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蓄熱水箱技術(shù)的發(fā)展，闡述了太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蓄熱的主要形式、不同工作階段的過(guò)程和特點(diǎn)以及蓄熱水箱的理論和技術(shù)的研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)；蓄熱水箱；單罐；研究進(jìn)展中圖分類(lèi)號(hào)：TK513．5文獻(xiàn)標(biāo)志

2、碼：A文章編號(hào)：1671—5292(2014)09—1267—070引言系統(tǒng)主要由蓄熱水箱、泵、用戶(hù)熱利用設(shè)備和輔助太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是目前最為成熟的太陽(yáng)能熱加熱器等組成。釋熱過(guò)程中，在泵的作用下，熱水利用技術(shù)。蓄熱水箱作為太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)中的從蓄熱水箱流出，通過(guò)用戶(hù)熱利用設(shè)備向外放熱，重要組成部分，對(duì)系統(tǒng)整體性能具有決定性的然后冷水回到蓄熱水箱。在熱量不夠時(shí)，還可以影響_lj。目前，很多學(xué)者對(duì)蓄熱水箱進(jìn)行了研究，通過(guò)輔助加熱器進(jìn)行補(bǔ)熱。以期提高蓄熱水箱和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的性能。本閥門(mén)安全閥文對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蓄熱的主要形式、蓄熱水箱在不同工作階段的過(guò)程及特點(diǎn)、蓄熱水箱理論和技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)

3、，為太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)蓄熱水箱的研究提供參考。1太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)及其蓄熱水箱類(lèi)型根據(jù)系統(tǒng)中蓄熱水箱的數(shù)量，太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)分為單罐式熱水系統(tǒng)和雙罐式熱水系統(tǒng)。單罐式熱水系統(tǒng)的熱水和冷水儲(chǔ)存在一個(gè)蓄熱水箱補(bǔ)水箱中；雙罐式熱水系統(tǒng)的熱水和冷水分別存儲(chǔ)在圖1單罐式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)示意圖熱水水箱和冷水水箱中。相比于雙罐式熱水系Fig．1Schematicdiagramofasingle—tanksolar統(tǒng)，單罐式熱水系統(tǒng)具有設(shè)備少、占地面積小、hotwatersystem空間利用率高、投資少和便于操作等優(yōu)點(diǎn)，因而單罐式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)又分為直接式和問(wèn)接得到了普遍的應(yīng)用。本文主要針對(duì)于單罐式熱式兩類(lèi)。直接式太

4、陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的兩個(gè)子系統(tǒng)在水系統(tǒng)及其蓄熱水箱加以論述。蓄熱水箱內(nèi)部連通；間接式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的兩圖1是單罐式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖I2]。個(gè)子系統(tǒng)互不相通。通過(guò)換熱器進(jìn)行熱交換。當(dāng)單罐式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)包括儲(chǔ)熱子系統(tǒng)和釋熱子兩個(gè)子系統(tǒng)使用不同的工質(zhì)時(shí)，采用間接式熱水系統(tǒng)。儲(chǔ)熱子系統(tǒng)主要由太陽(yáng)能集熱器、泵和蓄系統(tǒng)；如果兩個(gè)子系統(tǒng)使用相同的工質(zhì)，則兩種熱熱水箱等組成。儲(chǔ)熱過(guò)程中，在泵的作用下，工質(zhì)水系統(tǒng)均可以使用。水通過(guò)太陽(yáng)能集熱器吸收太陽(yáng)能的熱量，然后進(jìn)間接式熱水系統(tǒng)的蓄熱水箱分為內(nèi)置換熱器入蓄熱水箱，將熱量存儲(chǔ)于蓄熱水箱中。釋熱子式、外置換熱器式和外覆換熱器式(圖2)[21。收稿日期：201

5、4—03—24?；痦?xiàng)目：國(guó)家“863”項(xiàng)目(2013AA050801)；國(guó)家國(guó)際科技合作專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目(2014DFA60600)。作者簡(jiǎn)介：楊征(1982一)，男，博士研究生，研究方向?yàn)樾顭岷蛢?chǔ)能技術(shù)。E-mail：yangzheng@iet．en通訊作者：陳海生(1977一)，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事儲(chǔ)能技術(shù)的研究工作。E-mail：chen_hs@mail．etp．a(chǎn)c．en·1267·可再生能去往熱用戶(hù)去往來(lái)自熱用戶(hù)集熱器去往來(lái)自集熱器熱用戶(hù)來(lái)自熱用戶(hù)(1)內(nèi)置換熱器式(2)外置換熱器式(3)外覆換熱器式圖2間接式熱水系統(tǒng)的蓄熱水箱Fig．2Schematicdiagramof

6、heatstoragewatertanksinindirectsolarhotwatersystem內(nèi)置換熱器式蓄熱水箱在水箱內(nèi)設(shè)置換熱水沿壁面向下流動(dòng)，而主體區(qū)的水受到向上的浮器．兩子系統(tǒng)中的水通過(guò)換熱器進(jìn)行換熱，通常采升力．向上流動(dòng)，從而在水箱內(nèi)部產(chǎn)生了環(huán)流[4]一。用盤(pán)管式換熱器。外置換熱器式蓄熱水箱在水箱該現(xiàn)象會(huì)加大水箱內(nèi)部溫差，使得熱分層現(xiàn)象更外設(shè)置換熱器，兩子系統(tǒng)中的水通過(guò)換熱器進(jìn)行加明顯。換熱．通常采用管殼式或者板式換熱器。外覆換在釋熱階段，熱水從蓄熱水箱的上部流出，流熱器式蓄熱水箱是在水箱外包覆一層薄壁，來(lái)自過(guò)熱利用設(shè)備，自身溫度下降，從蓄熱水箱下部流集熱器的熱水在薄壁與蓄

7、熱水箱之間的夾層內(nèi)流入水箱，該過(guò)程為儲(chǔ)熱過(guò)程的逆過(guò)程。在該過(guò)程動(dòng)．通過(guò)水箱壁面與水箱內(nèi)的水進(jìn)行換熱。中，高溫區(qū)逐漸減小，低溫區(qū)逐漸擴(kuò)大，斜溫層向2蓄熱水箱的工作過(guò)程上移動(dòng)。在釋熱階段結(jié)束時(shí)，低溫區(qū)完全占滿(mǎn)水箱蓄熱水箱的工作過(guò)程一般分為3個(gè)階段，即內(nèi)部。儲(chǔ)熱階段、保溫階段和釋熱階段。下面以直接式3蓄熱水箱的理論研究進(jìn)展太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)中的蓄熱水箱為例進(jìn)行說(shuō)明。3．1圓柱形水箱流態(tài)判別標(biāo)準(zhǔn)在儲(chǔ)熱階段的初始時(shí)刻，蓄熱水箱內(nèi)部為