研究和评论:生态学和环雷竞技苹果下载境科学》杂志上
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ISSN: 2347 - 7830
+ 44-7723-59-8358实验室的分析过程,国家学校的工程师加布,突尼斯
收到的日期:09/01/2018;接受日期:08/03/2018;发布日期:15/03/2018
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在这篇文章中,两种不同观念的墙太阳能热水器,一个集成存储,另在热虹吸管创新包括删除任何连接的线程和/或内部焊接传感器和热水已建成的存储和测试。新型太阳能热水器的设计结合立面经过pre-required和先前的研究,即宪法的知识两个组件的太阳能热水器的传感器和存储,特隆布墙知名的概念的存在以及加热通过facade本身由太阳能传感器在空气中。我们的工作导致墙太阳能热水器的创新与集成存储,传感器和存储是总体设计的一个组成部分的建设和一堵墙热虹吸管太阳能热水器,传感器的表面和内部的存储。集成的好处的太阳能热水器外观的改进的体系结构构建“更美学”,降低设备的成本和更好的拦截太阳光线在冬天热水需求是最重要的。原型构建测试期间连续三天在2017年7月在南方气候晴空无云的突尼斯“唠叨”。气候参数(环境温度、太阳能通量)之后,确定设备的有效性。从太阳能加热系统的性能获得水是非常令人鼓舞的,它优于现有系统的太阳能传感器。实际上,太阳能热水器墙的两种构型,与集成存储(IWSWH)和热虹吸管(ThWSWH)导致50%的热性能和温度的值非常满意的获取热水(冷淡)的最大价值40°C为IWSWH ThWSWH和50°C。
太阳能、太阳能传感器垂直墙太阳能吸热,温度
能源一直是人类社会关注的问题。所有活动和人类行为是其丰度或不足密切相关。要做到这一点,研究人员和科学家不停止开发替代性能源有效减少依赖化石燃料。,过渡到其他可再生能源,清洁和自由构成一个适当的解决方案。资源的可再生能源中,太阳能是资源利用长期以来见过它的广泛性,其丰度和可持续性。太阳能一般是用来确保建筑物的能源需求主要由光伏电池板、电加热或冷却的前提和提供淡水通过太阳热能收集器。因此,这些太阳能系统,特别是卫生水的太阳能热水器已经广为人知,但一些残疾刹车的使用。我们引用他们的高成本即使热水器补贴和维护的需要继续泄漏的原因,他们是功能性。以及一些建筑师反对使用太阳能热水器,审美后者被视为异物在建筑物的结构。因此有必要找到一个适当的解决所有这些问题推广太阳能热水器的应用甚至在社会层次不太富裕。集成太阳能热水器的建筑是降低成本的一种手段的安装系统,可以建立本地的梅森甚至在建设和改善的美学和形式体系结构构建集成在信封的方式使卫生的水加热的太阳能热收藏家更有利可图。事实上,传统太阳能热水器的性能,安装在屋顶,是需要的,因为冬天热水需要更重要的夏天,阳光自然更低的时期和以及传感器通常根据规则:弱的角度倾斜相同纬度的地方(I =φ)。虽然太阳光很低甚至在冬天中午,所以传感器接收太阳能的很少。此外,太阳能屋顶上的传感器的位置特别为一个几层楼的住宅建筑大量的使用者有热水的需求,提出了一种空间的问题,因为它必须为每个业主提供一个单独的传感器和储罐表面,添加热损失主要建筑非常高的关键。从这些结果,这是使用墙领域集成太阳能热水器外观的建筑。实际上,传感器飞机将被安装在墙砖的常规,将一个元素的信封建筑除了它增加了吸收器和玻璃在前面好绝缘。立面的集成,导致太阳能热水器的性能非常满意的如果我们要解决不同方面的概念。一边美学和建筑必须深入研究,以促进他们的用户可接受性,以及其他技术评价和实践必须检查,如夏季过热的问题,因此,费用的内部冷却的建筑当这个夏季可以避免增加了适当的隔离墙和密封水从雨。太阳能传感器垂直安装在前面已经证明了它们的有效性在两个应用程序:细胞膜的太阳能吸热而闻名的被动式太阳能供暖和太阳能空气集热器加热活跃。不同的研究人员发表在特隆布墙的概念。 They have studied the place of flow of the air: between the window and the wall or between the wall and an Insulator Interior, the number of windows, with or without insulation, store and ports of air maneuverable or not [1- - - - - -6]。事实上,在特隆布墙传感器是一个店主,组成的混凝土墙被漆成黑色在外面和一个窗口来减少热损失,产生温室效应。自然空气的运动是通过墙的顶部和底部的孔在不同密度的影响。实际上,热空气比冷空气轻,然后在摩拳擦掌;它显示了造成顶部低抑郁方面吸引着当地的空气从内部加热。为了避免经济过热的问题,有几种解决方案设想如板的泛滥和排气的外面上的一面墙上。这个技巧非常有用,因为它允许我们之间的相位差消除系统的性能和用户的需求。传感器的垂直位置允许的拦截和吸收太阳光在冬天,需要加热的时间是至关重要的。另一方面,空气太阳能传感器在空气中放置在现有外观紧凑,性能良好的垂直位置传感器和太阳光的冬天低(7- - - - - -10]。Hengstberger等人所加热的垂直墙的影响特别是如果它包括相变材料(10]。在这种创新,我们将建立两个太阳能热水器内置在垂直墙,方式的特隆布墙并测试其性能突尼斯南部的气候。我们的太阳能热水器墙覆盖物的原型测试在夏天期间,他们提供令人满意的结果的热性能和温度的值。以及这些原型只能有效的冬天。
建设太阳能热水器与建筑物的立面集成
单位建立集成建筑物的立面以这样的方式,他们将会是一个信封的一部分。,它已经建立了两个太阳能热水器墙立面“嵌入式”根据两个配置:一个传感器集成存储和热虹吸管。
太阳能热水器墙集成存储
这种垂直设计允许我们截获的最大太阳辐射在冬季,太阳光线很低,需要热水是至关重要的。然而,这个位置传感器在夏天防止经济过热的问题。的单位被锁在一个木制框架约0.62×0.42米和220毫米厚度安装在垂直的墙砖100毫米的厚度。在框架中,聚苯乙烯的绝缘层厚度50毫米。绝缘前一层的具体染黑的伴侣50毫米厚度的吸收太阳能辐射和存储操作和铜热管14毫米直径的形式涌现蛇形层混凝土中扮演的热交换器。最后,系统是覆盖着聚碳酸酯窗口厚度5毫米。单位被放在一个金属促进的方向传感器的支持。集成太阳能热水器的建筑的立面和混凝土作为吸收剂的使用和储存的热量可以降低其成本和推广应用甚至在社会层次越少舒适查看其建设的梅森即使在当时当地建设的前提。图1显示了原型建造太阳能热水器集成存储。
图1:墙太阳能热水集成存储(IWSWH)根据两种不同的观点。
这个传感器非常有利可图,使热水在高温天,然而,晚上降温很重要。有几种解决方案设想为了纠正这个问题,如双层玻璃,好回到经典的存储与热虹吸管的交通将在下一部分进行讨论(图2)。
图2:墙的框图太阳能热水器内置的集成存储。
太阳能热水器墙热虹吸管
这个配置的太阳能热水器担保前配置“IWSWH”最大的吸收太阳辐射查看其垂直位置。此外,它允许减少夜间冷却分离瓶时存储的传感器可塑料代替金属柜,可以把它的内部。创新是由我们的原型,以减少维护和扩展我们的生活系统,避免任何连接(焊接和螺纹)的内部传感器和气球。我们的原型是由太阳能传感器和一个气球的存储。太阳能传感器被安装在一个垂直的墙砖厚100毫米和主要由一张-铜金属板1毫米厚度,画在马特黑色扮演吸收器放置在前面的一层聚苯乙烯与50毫米的厚度。一种铜管的连续油管和直径14毫米是固定的。整个单元周围是一个木框架,大小,0.62米×0.42米和183毫米的厚度,覆盖着一层聚碳酸酯的5毫米。
传感器加热的干净的水上涨影响热虹吸管和流向存储的瓶,这是一个塑料罐。连接进行的传热流体,甚至卫生水的摄入量线条和精致的存储是球的顶部。图3和图4阐述了太阳能热水器的工作原理墙热虹吸管“ThWSWH”。
图3:框图墙太阳能热水器热虹吸管。
图4:墙太阳能热水器热虹吸管ThWSWH根据两种不同的观点。
水的温度的预测
找到水加热温度达到的功能系统的其他参数和特征的一个传感器放在面向南的面前,我们是写作的能量平衡热水器:
吸收传感器表面吸收太阳辐射的一部分通过窗口():一小部分反映在玻璃表面辐射的黑色(τv在.ρ一个)和辐射的封面的事实温度Tv黑色表面(τv。在)。它发出黑色的脸(ε一个.σ(T一个4- Tv4在玻璃的方向)。:
(1)
(2)
因此:
(3)
(4)
甚至根据实际测量和输入输出的方法来平衡水的加热能源,结果太阳能源效率的计算:
(5)
(6)
,m:等效质量在水中加热;S:入射太阳能通量传感器;S:区域的表面吸收的m², T英孚:能源效率的传感器,T英孚:水的温度测量在19 h, cp:水的温度测量在7 h, cp:质量热的水。
两个原型的性能评价
太阳能热水器测试在突尼斯南部“唠叨”连续三天没有云,在晴朗的天空下(09-10-11/07/2017)。传感器上的太阳辐射事件面向东南,环境温度和出口温度的测量传热流体(水)。
原型的性能是投入产出估计的方法。它被定义为商的有用能量的入射能量的传感器。
太阳能热水器集成存储
图5显示了太阳能通量的进化,环境温度和出口温度的水作为当地时间的函数在三天的实验测试。太阳能通量密度呈现同样的速度在三天的测量。它增加在一天的开始,达到最大的约350 W / m212 h和逐步减少到一天结束的时候。传感器是一个垂直的墙,这是合乎逻辑的太阳能通量减少拦截和弱于冬天的太阳射线相对倾斜的墙的垂直平面。水的出口温度的增加在一天的开始在经过最大13 h等于50°C,然后它开始慢慢减少到一天结束的时候。发现水的温度增加一定程度上为第二和第三天相比,1天(11- - - - - -15]。以及环境温度提出了同样的速度比水除了向15 h达到最大值,而不是13 h的温度的水。实际上,该原型达到一个值的温度非常充分的获取热水和它存储热能很长一段时间,直到一天结束的时候,周围的温度价值44°C到17 h尽管垂直位置的传感器不宜夏季期间,测量。我们单位内建函数的性能的标准化提出了图6。IWSWH是可以接受的有效性给出系统的热损失以及测量时间和传感器的位置,不允许拦截的最大辐射达到50%。根据图6,一个发现用于标准化的增益为0.059 W°C / m2,它有59°C的温度的增加太阳能通量从1000 W / m2,传感器达到37%的收益率。
图5:入射太阳能通量的变化,环境温度和出口温度的水IWSWH根据当地时间在连续三天(9-10-11/07/2017)。
图6:根据标准化的有效性IWSWH白天获得测试(9/07/2017)。
墙太阳能热水器热虹吸管
我们有测量水的温度在顶部和底部的贮水池,然后计算平均值。根据图6,水温度和环境温度遵循相同的速度。存储逐渐升温的水在一天的开始向15 h达到最大,然后它开始冷却轻轻一天结束的时候。温度达到的价值不是太高;这是大约40°C。在夏天这避免了过热的问题,级别越高的温度要求在此期间通常是不够高。实验测试表明,原型测试是有利可图的。实际上,措施是“2017年7月”和一个垂直传感器的位置,拦截太阳辐射在今年夏天期间或温水需要削弱,我们的热水器建立展示这个收益率超过50%的重要热。根据图7,为标准化的增益为0.059增加温度的59°C的1000 W / m2,ThWSWH显示了31%的性能16]。
图7:太阳能通量变化的事件,环境温度,温度高,低温度和水的平均温度在储罐ThWSWH根据当地时间在连续三天(9-10-11/07/2017)。
这项工作的目标是整合卫生的水加热以同样的方式在大楼前面的特隆布墙立面或加热的前提。在这个框架中,两个原型的太阳能热水器两种不同配置的外观,内置集成存储和热虹吸管已建成和测试。实验进行突尼斯南部的2017年7月,连续三天,晴朗的天空下(图8)。鉴于突尼斯南部高太阳辐射和阳光的一小部分已经达到2月份70%的系统只能有效,经实验测试。实际上,系统热虹吸管提供了大约60%的性能,并允许我们达到最大温度值接受经过40°C (8]。以及太阳能热水器集成存储显示了54%的效率值和温度高50°C。通过太阳的高度足够高的最大测量期间“热的时期被“墙传感器垂直,因此太阳辐射减少的感知。计算最大效率,在我们的原型是有利的和可接受的夏季。此外,在夏天热水的需求在数量并不重要,水的温度水平要求通常不是那么高收益通过我们的原型和水的温度达到充分的获取热水(冷淡)在夏季尤其是气候条件是有利的。然而,尤其是在冬季太阳高度足够低(最冷的月)1月,纵墙是那么好拦截,从而传输的热量来加热水。因此,系统性能将得到改善和温度的值会很高以这样一种方式以确保热水的需求。
图8:的有效性ThWSWH根据标准化白天获得测试(10/07/2017)。
