單歧管太陽能集熱板效率研究與不確定性分析

Abstract

平板型太陽能集熱器為國內太陽能熱水器產業中最為常見太陽能利用裝置。集熱板主要是由歧管、吸收板面搭配選擇性吸收膜所構成；集熱板系統吸收太陽輻射能後轉換成可用熱能的過程中，太陽輻射光的角度、漫射比率、環境溫度及風速等因素皆會對其吸收、轉化的效率產生影響。ISO 9806：2013描述了一種準動態測試方法，來進行集熱系統吸收效率的測試。本研究利用準動態測試，在實際、多變的天氣條件下進行集熱板日照實驗，藉此評估集熱系統吸收太陽輻射光的效能表現。實驗模組為同一家台灣製造商生產之兩種不同型式的單鰭片單歧管平板型集熱板，差異在於歧管分別置於向陽面與背陽面，並搭配五種入口流體流量進行太陽輻射光日照實驗。 研究發現歧管置於向陽面的集熱板模組，在日照過程中，歧管因直接被日照光照射，故集熱板內部能量傳導的路徑相對較短，入口流量小時，其集熱系統在無熱散條件下的最佳效率最高，約0 66，隨著流量增加，逐漸下降至0 62；歧管置於背陽面的集熱板模組，內部能量是由吸收板被日照光照射後，藉由吸收板內部以及吸收板與歧管之間的焊接條進行熱傳導，入口流量小時，其集熱系統在無熱散條件下的最佳效率最低，約0 60，隨著流量增加至約一倍標準流量，其最佳效率達至高峰值，約0 63，爾後，又隨流量增加而逐漸下降。歧管置於向陽面的集熱板模組，因歧管直接接觸內部空氣層及其系統於集熱過程中的平均溫度較高，導致其集熱系統與環境之間的熱散程度較另一種集熱板模組較為嚴重。 一般常見的非循環集熱系統使用的情形，其系統平均溫度會比環境溫度高約5℃ ~ 10 ℃，表示系統會有明顯的熱散現象。故歧管置於背陽面的集熱板模組，其吸收日照光轉換成可用熱能的瞬時效率會比歧管置於向陽面的集熱板較佳，歧管置於向陽面的集熱板模組僅在入口流量小且系統與環境溫差小時，其系統效率略有優勢。

Date of Award	2016 Aug 25
Original language	Chinese
Supervisor	Keh-Chin Chang (Supervisor)