王 迪，王 華

(河南理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，焦作 454000)

0 引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，傳統(tǒng)能源的逐漸短缺，新能源的發(fā)展日益受到關(guān)注[1]，太陽(yáng)能資源在不同領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用[2-4]。其中，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)作為廣泛應(yīng)用的中溫集熱裝置[5-6]，其熱性能受工質(zhì)入口溫度、工質(zhì)流量、太陽(yáng)輻射[7]、環(huán)境溫度[8]、集熱管管周方向熱流密度[9]等一系列因素的影響。

為提高槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的熱性能，很多研究者從不同角度研究了影響槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率的因素。宋子旭等[10]提出一種適用于拋物槽集熱器的新型太陽(yáng)能腔式吸熱器，研究了該新型腔式吸熱器的三維傳熱模型，研究結(jié)果顯示：該吸熱器的集熱效率隨著日法向太陽(yáng)直接輻照度、環(huán)境溫度的升高而增加；吸熱器入口傳熱流體溫度越高，環(huán)境參數(shù)對(duì)吸熱器集熱效率的影響越大。王蒙等[11]研究了蒙特卡羅光線追蹤法模擬不同輻射強(qiáng)度時(shí)集熱管的上能流密度分布，研究結(jié)果表明：入口流體溫度和流速、管壁粗糙度增大均會(huì)對(duì)集熱管集熱性能造成不利影響。高鑫磊等[12]針對(duì)一種槽式太陽(yáng)能新型腔式吸熱器建立一維非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，并采用Matlab 軟件對(duì)該吸熱器在13 個(gè)典型地區(qū)進(jìn)行全年集熱性能分析，分析結(jié)果顯示：在太陽(yáng)能資源豐富地區(qū)，該吸熱器的年集熱量可達(dá)其在太陽(yáng)能資源缺乏地區(qū)的5～6 倍；該研究結(jié)果對(duì)不同太陽(yáng)能資源地區(qū)的槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)研究具有指導(dǎo)意義。姚遠(yuǎn)等[13]設(shè)計(jì)制作了重量更輕、鏡面曲率精度更高的商用槽式太陽(yáng)能集熱器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為540～660 W/m2時(shí)，該裝置可將循環(huán)水加熱至170 ℃以上，集熱效率最高可達(dá)52%，該研究為槽式太陽(yáng)能集熱器優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了參考。張任麗等[14]基于TracePro 光學(xué)模擬軟件設(shè)計(jì)了一種槽式太陽(yáng)能空氣集熱器，分析了不同因素對(duì)其集熱性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該空氣集熱器存在最佳空氣流速(4.4 m/s)，該研究可為槽式太陽(yáng)能空氣集熱器在日光溫室中的應(yīng)用提供參考。程有良等[15]對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱器建立熱模型，并從熱力學(xué)角度對(duì)其進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明：槽式太陽(yáng)能集熱器中吸收管的吸熱過程是主要的?損失環(huán)節(jié)，為集熱器性能進(jìn)一步改進(jìn)提供了依據(jù)。

槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的傳熱工質(zhì)多為水和空氣，以空氣為傳熱工質(zhì)的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱溫度較低，而以水為傳熱工質(zhì)的太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱管在冬季容易出現(xiàn)結(jié)冰等問題。因此，本文基于河南省焦作地區(qū)的天氣特點(diǎn)，以采用導(dǎo)熱油為傳熱工質(zhì)的15.3 m2槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為例，針對(duì)天氣狀況、集熱管入口流體溫度、法向太陽(yáng)直接輻照度等因素對(duì)該集熱系統(tǒng)集熱效率的影響規(guī)律開展實(shí)驗(yàn)測(cè)定和分析。

1 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)條件

1.1 實(shí)驗(yàn)裝置

本文以采光面積為15.3 m2的槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)為例，其主要包括控制系統(tǒng)、槽式太陽(yáng)能集熱器、輔助加熱系統(tǒng)、熱利用系統(tǒng)、儲(chǔ)油罐、熱電偶、循環(huán)泵、油氣分離裝置、傳動(dòng)及跟蹤系統(tǒng)，其中槽式太陽(yáng)能集熱器包括反射鏡和真空集熱管，循環(huán)泵用于導(dǎo)熱油的循環(huán)。該系統(tǒng)的控制系統(tǒng)配置高溫保護(hù)、風(fēng)速保護(hù)等功能。該集熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖和實(shí)物圖如圖1 所示。

本裝置中的槽式太陽(yáng)能集熱器由8 片反射鏡組成，反射鏡為拋物面形；真空集熱管由金屬內(nèi)管和玻璃外管組成[18]，玻璃外管的外徑為90 mm，金屬內(nèi)管的外徑為40 mm，金屬內(nèi)管的外表面涂有選擇性吸收膜層[19]，該膜層具有較高的吸收率和較低的發(fā)射率[20-21]。反射鏡的開口寬度為2.55 m、焦距為0.85 m，長(zhǎng)度為6 m，總集熱面積為15.3 m2。本槽式太陽(yáng)能集熱器的主要參數(shù)如表1 所示。

表1 本槽式太陽(yáng)能集熱器的主要參數(shù)Table 1 Main parameters of trough solar collector in this paper

本槽式太陽(yáng)能集熱器沿焦線東西向水平布置，采用南北跟蹤的方式。依托傳動(dòng)及跟蹤系統(tǒng)，槽式太陽(yáng)能集熱器實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)，將太陽(yáng)輻射聚焦到集熱管上，從而加熱導(dǎo)熱油[16-17]。本槽式太陽(yáng)能集熱器的傳熱工質(zhì)采用WRY-320 型導(dǎo)熱油，導(dǎo)熱油不同溫度時(shí)其各項(xiàng)性能參數(shù)變化曲線如圖2 所示。

圖2 WRY-320 型導(dǎo)熱油不同溫度時(shí)的性能參數(shù)變化曲線Fig.2 Performance parameter variation curves of WRY-320 heat transfer oil at different temperatures

圖2 中的導(dǎo)熱油密度y1和比熱容y2的擬合公式分別如式(1)和式(2)所示。

式中：T為導(dǎo)熱油溫度，℃。

由于集熱效率、?效率此類指標(biāo)對(duì)應(yīng)的值是綜合較長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試結(jié)果的平均值，因此，短時(shí)間內(nèi)的導(dǎo)熱油流量變化對(duì)集熱系統(tǒng)性能測(cè)試結(jié)果的影響很小，故認(rèn)為循環(huán)泵中導(dǎo)熱油的流量穩(wěn)定在4.5 m3/h。

此外，本槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)還配有獨(dú)立的型號(hào)為YG-QXZ-250 的小型自動(dòng)氣象站，用于實(shí)時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的法向太陽(yáng)直接輻照度、太陽(yáng)輻照量、環(huán)境溫度和濕度情況。該小型自動(dòng)氣象站各參數(shù)的測(cè)量精度如表2 所示。

表2 自動(dòng)氣象站各參數(shù)的測(cè)量精度Table 2 Measurement accuracy of various parameters of automatic weather station

1.2 實(shí)驗(yàn)條件

導(dǎo)熱油的流量設(shè)為4.5 m3/h；反射鏡每日清潔，以確保每日反射率相同；控制晴天時(shí)槽式太陽(yáng)能集熱器入口流體(即導(dǎo)熱油)溫度為28 ℃，由于不同天氣所能維持的導(dǎo)熱油最高溫度不同，因此在陰天、霧霾、多云天氣時(shí)不控制集熱器入口流體溫度。

2 槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的熱性能計(jì)算

槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的熱性能可以用集熱效率ηw和?效率ηex來表征。

集熱效率的計(jì)算式可表示為：

式中：EQ為導(dǎo)熱油熱量增量，kJ；Es為太陽(yáng)輻射提供的總能量，kJ；t為時(shí)間，s；Cp為導(dǎo)熱油的比熱容，kJ/(kg·℃)；m為導(dǎo)熱油的總質(zhì)量，kg；ΔT為集熱器出入口導(dǎo)熱油的溫差，℃；A為集熱器的集熱面積，m2；I為法向太陽(yáng)直接輻照度，W/m2。

?效率ηex的計(jì)算式[22]可表示為：

式中：Ex,h為導(dǎo)熱油的焓?，kJ；Ex,s為太陽(yáng)輻射?，kJ；Ta為環(huán)境溫度，K；T1為集熱器入口導(dǎo)熱油溫度，K；T2為集熱器出口導(dǎo)熱油溫度，K。

太陽(yáng)輻射?的計(jì)算式[23]可表示為：

式中：Ts為太陽(yáng)表面溫度，K。

3 影響因素分析

氣象行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中將云量小于10%的天氣稱為晴天，云量為30%～70%的天氣稱為多云，云量大于70%的天氣稱為陰天。以天氣預(yù)報(bào)結(jié)果為依據(jù)，選取焦作地區(qū)2021 年11 月18—21日的4 個(gè)典型天氣(分別為晴天、陰天、霧霾、多云)，并選取同為晴天且環(huán)境溫度相同的11 月13 日作為11 月18 日的對(duì)照組。下文分別針對(duì)天氣、集熱器入口流體溫度、法向太陽(yáng)直接輻照度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率的影響，以及法向太陽(yáng)直接輻照度、集熱器入口流體溫度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)?效率的影響進(jìn)行分析。

3.1 天氣對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率的影響

為研究天氣對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率的影響，需首先研究天氣對(duì)法向太陽(yáng)直接輻照度、太陽(yáng)輻照量、集熱器出口流體(即導(dǎo)熱油)溫度的影響。

不同天氣下的法向太陽(yáng)直接輻照度和太陽(yáng)輻照量變化情況如圖3 所示。

圖3 不同天氣下的法向太陽(yáng)直接輻照度和太陽(yáng)輻照量變化情況Fig.3 Changes in normal solar direct irradiance and solar irradiation under different weather conditions

由圖3 中可知：13 日和18 日均為晴天，從這兩天可以看出，法向太陽(yáng)直接輻照度增長(zhǎng)和降低時(shí)的曲線均比較平滑，法向太陽(yáng)直接輻照度均是在一天中的正午時(shí)分達(dá)到最大值，之后逐漸減弱，且13 日的法向太陽(yáng)直接輻照度最大值大于18 日的數(shù)據(jù)。而19—21 日分別為陰天、霧霾、多云天氣，這3 種天氣均對(duì)法向太陽(yáng)直接輻照度和太陽(yáng)輻照量有影響，其中，霧霾天氣時(shí)的值最低。

不同天氣下的集熱器出口導(dǎo)熱油溫度和環(huán)境溫度變化情況如圖4 所示。

圖4 不同天氣下的集熱器出口導(dǎo)熱油溫度和環(huán)境溫度變化情況Fig.4 Variation of outlet oil temperature of heat collector and atmospheric temperature under different weather

從圖4 可以看出：晴天時(shí)，集熱器出口導(dǎo)熱油溫度較高，說明槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱溫度較高；陰天時(shí)法向太陽(yáng)直接輻照度較晴天時(shí)減弱，這是因?yàn)樘?yáng)被云層遮擋，槽式太陽(yáng)能集熱器接收到的法向太陽(yáng)直接輻照度減少，導(dǎo)致集熱器出口導(dǎo)熱油溫度降低，說明槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱溫度降低；霧霾天氣時(shí)的法向太陽(yáng)直接輻照度最低，這是因?yàn)榭諝庵械念w粒物削弱了太陽(yáng)輻射，集熱器出口導(dǎo)熱油溫度降低，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱溫度為4 天中的最低值，說明霧霾天氣對(duì)集熱器的集熱影響最大；多云天氣時(shí)的法向太陽(yáng)直接輻照度波動(dòng)最大，這是因?yàn)樘?yáng)偶爾會(huì)被云層遮擋。

不同天氣下一天中槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱效率變化情況如圖5 所示。

圖5 不同天氣下一天中槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱效率變化情況Fig.5 Variation of heat collection efficiency of trough solar energy collection system in different weather conditions for a day

結(jié)合圖3 和圖5 可以發(fā)現(xiàn)：

1)晴天時(shí)，法向太陽(yáng)直接輻照度和槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，法向太陽(yáng)直接輻照度最高達(dá)630 W/m2，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率總體分布在0%～49%；10:00 之前，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率逐步提高，這是因?yàn)樵摃r(shí)間段集熱器入口流體溫度較低，進(jìn)出口的導(dǎo)熱油溫差較大，而導(dǎo)熱油的吸熱量占太陽(yáng)輻射能的比例較大，從而提高了槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率。法向太陽(yáng)直接輻照度在12:00 時(shí)達(dá)到峰值，而集熱效率在10:00時(shí)就已經(jīng)達(dá)到峰值，這是因?yàn)殡S著法向太陽(yáng)直接輻照度增大，導(dǎo)熱油吸收的熱量相對(duì)減小，再加上該槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)本身未供熱，導(dǎo)致熱量不斷積累，若此時(shí)有能量輸出，則集熱系統(tǒng)的集熱峰值會(huì)延后，且會(huì)進(jìn)一步提高。但隨著法向太陽(yáng)直接輻照度進(jìn)一步增大，導(dǎo)熱油溫度不斷升高，導(dǎo)熱油與周圍環(huán)境溫度的溫差增大，其熱損失逐漸增大，導(dǎo)致槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率降低。

2)陰天時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率呈現(xiàn)先升高后平穩(wěn)的變化趨勢(shì)，導(dǎo)致集熱效率集中分布在3%～17%，由此可見，陰天會(huì)對(duì)集熱效率產(chǎn)生較大影響。

3)霧霾天氣時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率總體較低，集中分布在3%～7%，說明霧霾天會(huì)對(duì)集熱系統(tǒng)的集熱效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

4)多云天氣時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率在09:57 達(dá)到最高值34%后迅速下降，這是因?yàn)樵?0:00 之后出現(xiàn)云層遮擋，法向太陽(yáng)直接輻照度不穩(wěn)定，導(dǎo)致太陽(yáng)輻照量大幅降低，從09:57 到11:31，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率從34%降至9%。

3.2 集熱器入口流體溫度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率的影響

11 月13 日和18 日時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率隨集熱器入口流體溫度的變化情況如圖6 所示。

圖6 槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率隨集熱器入口流體溫度的變化Fig.6 Variation of heat collection efficiency of trough solar collector system with inlet fluid temperature of heat collector

從圖6 可以看出：當(dāng)13 日和18 日的集熱器入口流體溫度分別低于55.6 ℃和48.5 ℃時(shí)，隨著集熱器入口流體溫度的逐漸升高，導(dǎo)熱油的動(dòng)力粘度減小，雷諾數(shù)增大，換熱效果增強(qiáng)，導(dǎo)致槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱效率持續(xù)上升。隨著集熱器入口流體溫度的升高，當(dāng)因雷諾數(shù)增大而增大的換熱量小于太陽(yáng)輻照量的增量時(shí)，將導(dǎo)致集熱系統(tǒng)的集熱效率逐漸減小。當(dāng)集熱器入口流體溫度在34～81.5 ℃之間時(shí)，集熱系統(tǒng)的集熱效率處于40%～53%之間。

3.3 法向太陽(yáng)直接輻照度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率的影響

選取11 月13 日和18 日這兩天的數(shù)據(jù)，分析法向太陽(yáng)直接輻照度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率的影響。槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率隨法向太陽(yáng)直接輻照度的變化如圖7 所示。

圖7 槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率隨法向太陽(yáng)直接輻照度的變化Fig.7 Variation of heat collection efficiency of trough solar collectors with normal direct irradiance

由圖7 可知：隨著法向太陽(yáng)直接輻照度逐漸增大，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率先升高后降低，總體維持在30%～53%之間，當(dāng)法向太陽(yáng)直接輻照度為350～400 W/m2時(shí)，13 日的槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)集熱效率最高，為53%，18 日的次之。這是因?yàn)殡S著法向太陽(yáng)直接輻照度的增強(qiáng)，導(dǎo)熱油的吸熱量占太陽(yáng)輻照量的比例增高，使得集熱系統(tǒng)的集熱效率隨之逐漸升高；但隨著法向太陽(yáng)直接輻照度的進(jìn)一步增強(qiáng)，集熱管外表面溫度也逐漸升高，集熱管向外界的輻射熱損失逐漸增大，導(dǎo)致集熱系統(tǒng)的集熱效率出現(xiàn)下降趨勢(shì)。由于本實(shí)驗(yàn)不涉及集熱系統(tǒng)的熱量輸出，集熱器入口流體溫度過高會(huì)使工質(zhì)在流經(jīng)集熱管時(shí)吸熱量減少，此外熱損失增大也會(huì)導(dǎo)致集熱系統(tǒng)在未達(dá)到最高法向太陽(yáng)直接輻照度之前其集熱效率下降。因此，應(yīng)該在法向太陽(yáng)直接輻照度為350～400 W/m2時(shí)對(duì)集熱系統(tǒng)的熱量輸出加以利用。

3.4 法向太陽(yáng)直接輻照度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱器火用效率的影響

為研究法向太陽(yáng)直接輻照度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)?效率的影響，選取11 月13 日及18—21 日的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。不同天氣下槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)?效率隨法向太陽(yáng)直接輻照度的變化如圖8 所示。

圖8 不同天氣下槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)火用效率隨法向太陽(yáng)直接輻照度的變化Fig.8 Variation of efficiency of trough solar collectors with normal solar direct irradiance under different weather conditions

由圖8 可知：不同天氣下，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的?效率基本都呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì)。隨著時(shí)間推移，法向太陽(yáng)直接輻照度逐漸增強(qiáng)，導(dǎo)熱油吸熱量占太陽(yáng)輻照量的比例增大，集熱系統(tǒng)的?效率逐漸升高。隨著法向太陽(yáng)直接輻照度的進(jìn)一步增強(qiáng)，導(dǎo)熱油溫度升高導(dǎo)致導(dǎo)熱油的吸熱量小于太陽(yáng)輻照量的增量，?效率也隨之逐漸降低。晴天時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的?效率最高，集中分布在30.0%～50.7%之間，且13日的值高于18 日的值。這是因?yàn)?3 日的法向太陽(yáng)直接輻照度和太陽(yáng)輻照量均高于18 日的值，相同天氣下，法向太陽(yáng)直接輻照度和太陽(yáng)輻照量越高，?效率也相對(duì)較高。本研究中，當(dāng)法向太陽(yáng)直接輻照度為403 W/m2時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的?效率最高，為50.7%；霧霾天氣時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的?效率僅為晴天(13 日)時(shí)的10%，由此可以看出，霧霾天氣對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的?效率有著嚴(yán)重影響。

3.5 集熱器入口流體溫度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)火用效率的影響

選取11 月13 日和18 日這兩天的數(shù)據(jù)，研究集熱器入口流體溫度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)?效率的影響。槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)?效率隨集熱器入口流體溫度的變化如圖9 所示。

圖9 槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)火用效率隨集熱器入口流體溫度的變化Fig.9 Variation of exergy efficiency of trough solar collector system with inlet fluid temperature of heat collector

由圖9 可知：13 日和18 日時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的?效率均是先上升，然后緩慢下降。這是因?yàn)樵谶@兩天，當(dāng)集熱器入口流體溫度分別低于53.9℃和47.8 ℃時(shí)，隨著集熱器入口流體溫度升高，導(dǎo)熱油的動(dòng)力粘度減小，雷諾數(shù)增大，導(dǎo)熱油和集熱管換熱效果增強(qiáng)，焓?因?qū)嵊偷奈鼰崃吭龃蠖龃螅?效率持續(xù)上升。但隨著集熱器入口流體溫度的持續(xù)升高，因雷諾數(shù)增大而增加的換熱量逐漸趨于穩(wěn)定，而太陽(yáng)輻射?因太陽(yáng)輻射提供的總能量的增大而增大，所以槽式太陽(yáng)集熱系統(tǒng)?效率出現(xiàn)下降。當(dāng)集熱器入口流體溫度為28.6 ℃時(shí)，13 日和18 日?效率分別為7.4%和3.8%，當(dāng)集熱器入口流體溫度為54 ℃時(shí)，13日時(shí)的槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)?效率為50.7%，18日的值為46.3%，由此可知，集熱器入口流體溫度對(duì)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)?效率的影響很大。?效率體現(xiàn)了能量的利用率，當(dāng)集熱器入口流體溫度為32.9～71.4 ℃時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)?效率處于40.0%～50.7%之間，此時(shí)熱量的利用效率最高。

4 結(jié)論

本文基于河南省焦作地區(qū)的天氣特點(diǎn)，對(duì)以導(dǎo)熱油為工質(zhì)的槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)開展實(shí)驗(yàn)測(cè)定和分析，研究天氣狀況、集熱器入口流體溫度、法向太陽(yáng)直接輻照度等因素對(duì)該集熱系統(tǒng)集熱效率、?效率的影響規(guī)律，得到以下結(jié)論：

1)陰天、霧霾、多云天氣均對(duì)法向太陽(yáng)直接輻照度和太陽(yáng)輻照量有影響，其中霧霾天氣的影響最大。

2)在4 種典型天氣下，晴天時(shí)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱效率最高，呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，集熱效率總體維持在30%～53%之間，?效率集中分布在30.0%～50.7%；霧霾天氣時(shí)，槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱效率最低，集中分布在3%～7%，這說明天氣狀況會(huì)直接影響集熱系統(tǒng)的熱性能。

3)槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的集熱效率和?效率隨集熱器入口流體溫度的升高逐漸提高，入口流體溫度在32.9～71.4 ℃之間時(shí)，集熱效率和?效率維持在40%以上，這說明集熱器入口流體溫度處于該溫度段可使集熱系統(tǒng)的熱量利用率維持在較高水平。

集熱效率是熱平衡分析時(shí)廣泛應(yīng)用的評(píng)價(jià)指標(biāo)，但集熱效率只能從數(shù)值上反映能量利用率的差異，而?效率可以從熱量數(shù)值上對(duì)能量的利用程度進(jìn)行描述，因此，本文以集熱效率和?效率共同描述太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)的熱性能。由于本文主要研究了槽式太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)本身的熱性能情況，無熱量的輸出和利用。因此，在本文研究基礎(chǔ)上熱量的輸出和利用將成為后續(xù)研究的重點(diǎn)。