不同气候条件下太阳能蓄热水箱结构及运行参数优化

赵皓辰，王 烨*，2

（1.兰州交通大学 环境与市政工程学院，兰州 730070；2.兰州交通大学 铁道车辆热工教育部重点实验室，兰州 730070）

太阳能技术已广泛地应用于生产、生活以及各个行业，但对于太阳能的蓄热存储问题始终是研究热点之一［1-4］.近年来关于太阳能蓄热水箱的研究主要包括结构优化和运行参数优化两个方面［5-6］.在蓄热水箱的外形［6-7］、隔板位置及数量［8-14］、内部结构［14］、相变材料［15-16］、流动管与导热槽［17］等方面的探索积累了大量的研究成果.但这些研究或者在给定流动参数情况下优化水箱结构或者针对特定的水箱结构调节流动参数［18］，很少考虑通过水箱侧壁的热损失以及环境参数变化对水箱蓄热性能的影响.尤其对于我国地域广阔、气候分区多的实际情况［19］，更应该考虑热损失与气候条件之间的关联性.而水箱的最佳蓄热性能必然是最优结构与最佳流动参数的组合.目前针对不同气候条件下的蓄热水箱结构优化设计和流动参数调节研究，还未见报道.本文以锥形顶结构蓄热水箱为研究对象，通过改变水箱进出口流体参数以及水箱内隔板结构来改变流场结构，从而影响温度场及热分层状况，为4个热工分区的典型城市太阳能热水系统分别设计了最优水箱结构及最佳流动工况，对于提高太阳能利用效率及热水供应的可靠性具有重要的工程实际意义.

1 太阳能热水利用系统

太阳能热水利用系统如图1所示.该系统采用了相变蓄热……