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空气集热器发展趋势


  普通的平板型太阳能空气集热器系统中,集热板和流动空气的换热系数小,热损失大,集热器的热效率普遍偏低。因此,为了提高集热效率,减少热损失,人们在太阳能空气集热器系统的流道类型、流道数量、玻璃板数目、流体流态等方面进行着深入的研究,并不断对其进行优化设计,以求找到适合于不同领域、且易于大规模生产的有效廉价方法 。
  在集热板方面,增加空气的扰动可以显著的提高流体的换热性能。因此,人们在集热板上增加肋、金属网、圆柱体,起皱模块、V 型、波纹型、开缝等各种凸起来增加流体与集热板的换热面积,增强流体换热时的扰动,强迫对流程度提高,换热系数增大,从而使得太阳能空气集热器系统效率得到明显的提高。此外,人们一直致力于研制集热板的各种选择性吸收涂层,选择性涂层可以使集热板对太阳光线(波长 0.2~0.3um)的吸收率提高很多(通常>0.9),而波长>3um 的太阳能辐射率却很低(通常<0.5)。常用的选择性涂层有:电镀黑镍、电镀黑铬、化学沉积氧化铜、化学沉积氧化铁、化学沉积氧化钴。另外,如何减少甚至消除透明盖板的热损失一直是学者们在研究的热点问题,如蜂窝状结构透明盖板,就可显著减小盖板与空气的对流换热损失。总之,我们要从集热器的结构、材料、运行等各个方面入手,提高空气集热器的集热效率
  空气集热器匹配的蓄热材料和技术
  由于太阳能资源的不稳定性,仅利用太阳能空气集热器对建筑物进行供暖是不能保证持续加热的,因此,一个完善的太阳能热风供暖系统应包括集热跟储热两部分,我们应该研制适合的储热材料和技术,将白天收集的富余太阳能存入蓄热装置,供夜间或阴雨天使用。
  根据蓄热方式不同,可分为显热存储、潜热存储和化学能存储三种方式:显热储存是通过蓄热材料的温升来储存热量,以达到蓄热的目的,一般而言,蓄热材料的比热容越大,密度越大,可存储的热量就越多,目前正在研究的显热蓄热材料有水、岩石、混凝土等;潜热储存是利用蓄热材料发生相变蓄热的原理制成的,由于相变潜热较大,所以潜热储存有更高的储能空间,目前潜热蓄热相变材料有:无机相变材料,包括结晶水合盐、熔融盐、金属合金等,有机相变材料包括石蜡、酯、多元醇等;化学能储存是利用可逆化学反应中的吸热和放热过程来达到热能的储存和提取,这是一种高能量密度储存的方法,但在应用上还存在不少困难,目前尚难以推广使用。
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