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为了提高太阳能热利用效率,研制了一种新型相变蓄热水箱,将其应用于太阳能组合系统。通过实验研究分析新型相变蓄热水箱对太阳能组合系统性能及经济性影响。为太阳能组合系统的设计与应用提供一种新思路。以提高水箱内部竖向温度分层为目标,研制一种新型相变蓄热水箱,根据末端用热温度范围取两种不同相变温度的相变石蜡进行填充,将45℃相变石蜡置于上层,将30℃相变石蜡置于下层。相变材料通过不锈钢304进行封装,封装容器的形状采用扁核式结构,同时为保证生活热水环路的供水流量及减小水流阻力,采用四孔均匀分布设计,使换热更加均匀,同时加大相变材料的换热面积,增大换热量。本文重点研究了太阳能组合系统在阴天工况、晴天工况、耦合相变蓄热水箱不同条件下的运行特性。研究结果表明:阴雨天工况下太阳能辐照较低,无法实现太阳能集热系统的集热效果,系统完全依靠辅助热源稳定运行。本实验台在阴雨天工况下间歇运行模式平均系统能效比为0.88,连续运行模式平均系统能效比为0.87,间歇运行模式优于连续运行模式。在晴天工况下,对比集热面积为10.44m~2和20.88m~2时的太阳能保证率与系统能效比,太阳能保证率随系统能效比呈正比变化,增大集热面积有利于提高太阳能保证率和系统能效比。在太阳能组合系统中,同等情况下,使用相变蓄热水箱时集热系统的小时集热量远高于使用普通蓄热水箱,使用相变蓄热水箱时集热系统的平均小时集热量为普通蓄热水箱的3.7倍。添加相变材料可提高相同容积蓄热水箱的蓄热量,减小夜间蓄热水箱的顶部高温水温降,同时增大水箱内部温差。相同测试期间普通蓄热水箱上部高温水夜间平均温降为每小时下降0.44℃,相变蓄热水箱上部高温水夜间平均温降为每小时下降0.22℃,温降减少50%。因此相变蓄热水箱有利于提高太阳能保证率及系统能效比。在太阳能辐照强度相似的情况下相变蓄热水相会使太阳能保证率平均提高72%,使平均系统能效比(System Energy Efficiency Ratio简称“EER”)提高26%。最后通过TRNSYS瞬态模拟软件搭建太阳能组合系统模拟平台,对比有无相变对太阳能组合系统的影响,结果表明:本实验台太阳能组合系统的动态回收期为8年,添加了相变材料后系统动态回收期为9年,与此同时利用相变蓄热水箱其环保效益优于普通系统,总的来说使用相变蓄热水箱耦合太阳能组合系统是有利的。