【摘 要】
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从低碳可持续发展的角度来看,太阳能供暖系统在农村地区应用推广方面具有极大的潜力。然而传统的太阳能平板空气集热器（Solar Air Collector,SAC）出口温度偏低,限制了其在中国北方的使用。聚光技术可有效提高集热器出口空气温度,但因聚光面尺寸较大,不便与建筑一体化。针对以上问题,本文提出一种双通道复合抛物面阵列聚光平板式空气集热器（Double-Pass Compound Parabol
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从低碳可持续发展的角度来看,太阳能供暖系统在农村地区应用推广方面具有极大的潜力。然而传统的太阳能平板空气集热器（Solar Air Collector,SAC）出口温度偏低,限制了其在中国北方的使用。聚光技术可有效提高集热器出口空气温度,但因聚光面尺寸较大,不便与建筑一体化。针对以上问题,本文提出一种双通道复合抛物面阵列聚光平板式空气集热器（Double-Pass Compound Parabolic Array Concentrator Flat Solar Air Collector,DCPCs-SAC）,通过在平板集热器内添加低倍复合抛物面聚光器（Compound Parabolic Concentrator,CPC）阵列,实现提升集热器送风温度的目的。该集热器具有上下两层风道,可以产生高低温两种温度的空气,极大地提高了集热器的适用性;集热器在引入CPC技术后,整体尺寸与传统SAC没有明显的差异,相较于其他聚光集热器,与建筑一体化的可行性更高。本文首先对DCPCs-SAC的关键组件—CPC进行了光学模拟,得出该CPC在吸收体形状为盒式时,各表面太阳辐射能分布与太阳光线入射角的关系:随着太阳入射角的增大,与太阳同侧的吸热面接收到的太阳光线逐渐增多,底面接收的太阳光线逐渐减少,太阳对侧的吸热面接收的太阳光线基本不变。其次对DCPCs-SAC的运行原理及各构件的研制过程进行了探讨分析。最后对串并联运行模式下的DCPCs-SAC装置进行了性能测试,对进出口温差、集热效率、温度场、（火用）效率等参数进行了分析。研究结果表明:高低温风道空气风速处于6.5～12m/s时,各风道分项集热效率与DCPCs-SAC的整体集热效率随空气流速的增加而增加,进出口空气温差随空气流速的上升而下降。高温风道平均集热效率处于29.7%～42.1%之间,低温风道平均集热效率处于88.8%～109.6%之间,整体DCPCs-SAC的平均集热效率处于50.2%～65.9%之间,相近工况下的两模式整体DCPCs-SAC（火用）效率约为1.7%。
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