太阳能装配式蒙古包供能用多曲面聚光器性能

常泽辉，杭小蓉，刘 静，王晓飞，郑宏飞

太阳能装配式蒙古包供能用多曲面聚光器性能

常泽辉1,2，杭小蓉1，刘 静1，王晓飞1，郑宏飞3

（1. 内蒙古工业大学能源与动力工程学院，呼和浩特 010051；2.内蒙古工业大学太阳能应用技术工程中心，呼和浩特 010051；3. 北京理工大学机械与车辆学院，北京 100081）

严寒寒冷地区装配式蒙古包冬季供能多采用生物质燃烧、电加热等方式，无法满足分布式绿色低碳可持续供能的要求。为解决上述问题，该研究提出一种用于装配式蒙古包的新型太阳能多曲面聚光集热供能技术，其具有太阳辐射“接力”供能、热输运阻力小、集热装置与蒙古包围护合而为一、正浮力梯度传热等特点，介绍了技术运行原理及所用多曲面聚光器结构参数，利用光学仿真软件TracePro对聚光器光学性能随时间的变化规律进行了分析，对比研究了实际天气条件下正浮力梯度传热与负浮力梯度传热对聚光器内空气进出口温度、集热量等热性能的影响。结果表明，当径向入射偏角为15°时，聚光器光线接收率约为89.50%，当轴向入射偏角为30°时，聚光器光线接收率为83.47%，相邻不同朝向聚光器在10:30和13:30左右聚光效率复合；在冬季晴天，采用正浮力梯度传热方式的聚光器最大出口温度与最大集热量分别为21.3 ℃和787.29 W，分别比采用负浮力梯度传热方式的聚光器提升了9.3 ℃和59.30%。此外，聚光器采用正浮力梯度传热与负浮力梯度传热时的光热转化效率分别为46.81%和35.71%，研究结果可以为装配式蒙古包供能用聚光器集成提供参考。

太阳能；聚光器；装配式；蒙古包；供能；正浮力梯度传热

0 引 言

蒙古包因游牧生活的开展而出现，其发展过程，也是游牧民族思考如何让草原民居更好地适应游牧生活的过程[1]。由于其便于建造、可就地取材、搬迁运输方便，且能够在草原瞬息万变的气候中以动应变，主动顺应气候变化，故成为与草原生活方式相适应的民居类型[2]。蒙古包由套脑（天窗）、乌尼杆（屋顶椽子）、哈那（围壁）和门等结合而成，其选材及建造近乎零碳[3]。装配式的建筑方法又可使蒙古包成为可移动的建筑，更适合现代草原人居环境[4]。

严寒寒冷地区的蒙古包冬季采暖多采用燃烧生物质或电加热方式，但由此会带来碳排放大、对基础设施要求高、供热均匀度差等问题。为此，研究学者对蒙古包建筑结构、热负荷、热湿环境、蒙古包换热方式等方面展开了研究和分析[5-10]。

Liu等[11]针对蒙古包哈那用毛毡分层结构，建立了数学模型，对毛毡厚度等进行优化，利用迭代法精确求解所列非线性微分方程，为类似蒙古包的宇航服设计提供了参考。Xu等[12]试验研究了影响蒙古包内温湿度的因素，甄别出影响蒙古包内温度不均匀性的关键建筑构件，分析出蒙古包内湿度变化的调节要素，结果表明，蒙古包内温度昼夜波动较大，最大可以达到15 ℃。蒙古包哈那用毛毡热惰性是影响室内外温差的主要因素，且室内中心放置热源，也会形成围护温度高而中心温度低的温度场。哈那表面温度受太阳辐照度影响较大，但整体哈那内表面温度波动较小，小于4 ℃。牛建刚等[13]利用热成像仪对内蒙古部分地区蒙古包室内热环境展开研究，借助流体动力学软件模拟分析构造形式对热环境的影响，在此基础上，对蒙古包的改良提出了建设性意见。

鉴于蒙古包使用地域的有限性，对其结构及供能技术开展研究的文献较少，但小型节能建筑的冬季供能技术也可以提供有益的借鉴[14-18]。袁丰等[19]在符合农村节能居住建筑设计要求的小户型农宅上搭建清洁供热试验平台，研究复合供热系统集成关键设备的供热性能，结果表明，空气源热泵与太阳能集热器集成系统的一次能源消耗量优于空气源热泵与冷凝式燃气热水炉集成系统。刘仙萍等[20]在夏热冬冷地区搭建太阳能光伏/光热-地源热泵联合供热系统，分析PV/T组件面积、地埋管间距等设计参数对系统运行的影响，结果显示，系统具有良好的运行性能，可以有效保障土壤热平衡，热泵机组能效比较传统系统提高43.8%，当PV/T组件满屋顶布置时，太阳能保证率接近100%。张长兴等[21]建立了太阳能PV/T集热器耦合土壤源热泵复合系统数学模型，在模拟研究系统运行特性的基础上，与对应的光伏系统、土壤源热泵系统的性能进行了对比分析，结果表明，在相同的建筑负荷下，该系统在全寿命周期内的性能系数平均值较土壤源热泵系统提高了32.23%。

马坤茹等[22]提出了可同时吸收太阳能和空气能的新型太阳能/空气能直膨式热泵机组，并与农村建筑地板辐射采暖系统集成，通过对比空气源热泵系统，可以发现，新系统制热量比空气源热泵系统提高大约70%，基本满足建筑采暖需求。邱国栋等[23]从太阳能与空气源热泵结合的多种方式角度，对二者集成系统研究进展进行了梳理，指出太阳能可以缓解空气源热泵的结霜问题，空气源热泵可以弥补太阳能供能的不连续性，二者的高效集成可以提高供热系统的可靠性和节能性。

为了减少太阳能集热场建设占地面积，优选太阳能聚光集热装置[24]，复合多曲面聚光集热装置以其对跟踪精度要求小、可与建筑围护集成、集热温度与供热温度高效匹配等特点而受到了研究人员的特别关注[25-31]。但传统太阳能聚光集热系统多由太阳能集热单元、换热单元和供热单元组成，存在传热管路长、散热损失大、供热效率低等问题，加之需要独立土地建设太阳能集热场，难以与装配式蒙古包集成，对蒙古包独有建筑结构易造成破坏。

为了将太阳能聚光集热系统与装配式蒙古包高效集成，缩短热能输运距离，减小传热阻力，提高太阳能利用效率，本文提出了基于聚光集热装配式蒙古包供能系统，同时利用光学仿真软件TracePro对供能系统用槽式多曲面聚光器的光学特性展开分析计算，在此基础上，搭建了槽式多曲面聚光器热性能测试试验系统，对比分析了正浮力梯度传热和负浮力梯度传热方式对聚光器集热量、光热转化效率等热性能参数的影响。

1 基于聚光集热装配式蒙古包供能系统

基于聚光集热供能系统能否在装配式蒙古包上应用主要取决于集热系统与蒙古包建筑结构的集成度，应避免传统太阳能集热系统与装配式蒙古包空间割裂，同时还需要考虑传热介质循环泵功、抗冻防漏、拆装难易、热输运距离、传热阻力、散热损失、投资成本等诸多因素。为此，本文设计了新型基于聚光集热装配式蒙古包供能系统，其方位坐标如图1所示，聚光集热系统未嵌入装配式蒙古包哈那的实物如图2所示。

基于聚光集热装配式蒙古包供能系统运行原理为：将多个槽式多曲面聚光器竖直并排连接形成“墙体”，分别代替装配式蒙古包哈那、哈那和哈那，聚光器焦斑位置放置内嵌接收体单层玻璃管，换热介质选用空气。供能期间，3组哈那所用聚光器产生的热空气由风机驱动经管路进入蒙古包内加热水箱底部并与其内水体换热，换热后低温空气继续进入聚光器内与入射太阳辐射换热升温，不断将太阳能输运到加热水箱水体中，便于对蒙古包供热；非供能期间，毡布帘可以覆盖多曲面聚光器玻璃盖板，保护接收体，防止接收体过热受损，保持蒙古包外观特色。

1.透明套脑；2.乌尼；3.毡布帘；4.侧板；5.槽式多曲面聚光器；6.内嵌接收体单层玻璃管；7.玻璃盖板；8.门；9.哈那；10.底座。

1.Transparent skylight; 2.Uni; 3.Felt coverings; 4.Side plate; 5.Trough multi-surface concentrator; 6.Single-layer glass tube with embedded receiver; 7.Glass cover; 8.Door; 9.Enclosure bulkhead; 10.Bedplate

注：.正南哈那；.南偏东45°哈那；.南偏西45°哈那。

Note:.South enclosure bulkhead;.South by east 45° enclosure bulkhead;.South by west 45° enclosure bulkhead.

图1 基于聚光集热装配式蒙古包供能系统结构

Fig.1 Energy-suppling assembly yurt system structure based on concentrated heating

图2 基于聚光集热装配式蒙古包供能系统

与传统蒙古包太阳能供能系统对比，基于聚光集热装配式蒙古包供能系统具有如下特点：1）太阳能聚光集热系统代替部分蒙古包哈那，无需占用土地建设集热场，实现了供能系统与建筑围护的高效集成，且传热管路均布置于建筑内部，热能利用效率高；2）通过在装配式蒙古包朝阳3个哈那布置太阳能聚光集热系统，在非追日条件下，利用建筑围护特点，实现了全天太阳能集热系统的“接力”供能和梯级利用；3）所设计多曲面聚光器接收半角大，可固定放置集热，利用集热过程中“温室效应”，将玻璃真空管更换为内嵌接收体单层玻璃管，避免了间隙漏光，降低了投资成本，毡布帘的增设，保护了接收体，防止过热受损。

2 多曲面聚光器光学性能仿真计算

装配式蒙古包供能用槽式多曲面聚光器除了进行集热供能，还需要代替部分哈那支撑乌尼及套脑，为此，所设计的聚光器需要竖直放置，接收体与地面垂直，其光学特性尚未明晰，需要进一步研究获得。

2.1 多曲面聚光器原理及结构

多曲面聚光器由直线AB、抛物线BC、渐开线CD顺次连接并经镜像对称、轴向拉伸而成，内表面均为反光材料，可以对入射光线进行反射传输，内嵌“米”型接收体单层玻璃管置于聚光器焦斑位置处，接收体表面为可选性吸收涂层，入光口AGHI敷设超白玻璃盖板，与反射面和上下侧板形成封闭腔体，结构及尺寸如图3所示。其运行原理为，正入射太阳光经玻璃盖板进入聚光器腔体后分为两部分，一部分直接传输到单层玻璃管表面，经透射后被“米”型接收体翅片接收；其余部分经ABCDEFG面反射后汇聚于单层玻璃管内“米”型接收体翅片表面，当玻璃管内空气定向流动后，就可以将“米”型接收体吸收的辐射能以热空气形式对外输出，实现光热转化和热能供给。

图3 多曲面聚光器结构及“米”型接收体

多曲面聚光器反射面组成曲线BC、CD函数方程依次为：

式中为参数方程自变量，∈（0, 1.59）。

2.2 多曲面聚光器光热性能参数

由图3可以得到，正入射太阳光经聚光器汇聚后均投射到接收体表面，在实际应用中，聚光器非追日集热，斜入射太阳光经聚光器反射后的传输性能需要探究，尤其对布置在3个哈那的聚光器“接力”供能性能的影响。为了表征聚光器内嵌“米”型接收体单层玻璃管对入射太阳光的接收能力，采用光线接收率和聚光效率进行标定。其值越大，表明在相同入射太阳辐射情况下，聚光器接收能力越强，且其波动越小，说明对入射偏角变化越不敏感，计算式如下：

式中1为光线接收率，%；2为聚光效率，%；n(α,β)为当太阳光径向入射偏角为和轴向入射偏角为时，接收体表面接收到总光线数量；(0,0)为当光线正入射时，接收体表面接收到总光线数量；(α,β)为当太阳光径向入射偏角为和轴向入射偏角为时，接收体表面接收到总能量，W/m2；(0,0)为当光线正入射时，接收体表面接收到总能量，W/m2。

鉴于多曲面聚光器是装配式蒙古包供能系统的核心部件，集热能力是考核聚光器光热转化性能的指标，本文采用集热量和光热转化效率进行标定，具体计算如下式：

式中为多曲面聚光器运行时的集热量，W；为单层玻璃管内换热空气质量流量，kg/s；p为对应运行温度时的换热空气比热容，J/(kg·K)；in、out为分别为单层玻璃管进、出口空气温度，K；为聚光器运行时的光热转化效率，%；sun为聚光器入光口接收的太阳辐照度，W/m2；c为聚光器入光口面积，m2；1、2分别为聚光器运行时间段的开始时刻和结束时刻。

2.3 多曲面聚光器光学性能仿真与分析

布置在装配式蒙古包3个哈那的槽式多曲面聚光器在集热过程中，集热量主要受到太阳入射偏角变化影响。为了便于分析，可将入射偏角分解为径向和轴向入射偏角，用表示径向入射偏角，对应实际应用中的太阳方位角，表示轴向入射偏角，对应实际应用中的太阳高度角，综合考量3组聚光器“接力”供能集热时间的衔接关系，经计算得到哈那、哈那和哈那的聚光器在有效集热时间内的径向与轴向入射偏角变化范围分别为−15.1°～15.1°和24.5°～26.0°、3.1°～29.9°和13.6°～24.5°、3.1°～29.9°和13.6°～24.5°。考虑到径向入射偏角随时间的变化具有对称性，因此，仿真计算中径向入射偏角变化范围设定为0～15°，轴向入射偏角变化范围设定为0～30°。利用光学仿真软件TracePro对入射光线进行追迹，对光线接收率及聚光效率进行计算。聚光器内光线随径向入射偏角变化如图4所示。

图4 不同径向入射偏角（α）光线追迹图

从图4可以得到，随着径向入射偏角的增大，“米”型接收体翅片表面接收到焦斑集中区呈顺时针旋转变化，入射及反射光线绝大部分均被接收体接收，逸出光线较少。为了定量分析径向入射偏角对聚光器光线接收率1及聚光效率2的影响，绘制变化曲线，如图5所示。

图5 光线接收率和聚光效率随径向入射偏角变化

从图5可以看出，随径向入射偏角增大，聚光器光线接收率和聚光效率变化幅度较小，当光线正入射时，光线接收率和聚光效率分别为95.00%和76.96%，当=15°时，二者分别降低为89.50%和72.14%。

结合供能系统使用地冬至日正午时分太阳高度角变化规律及多曲面聚光器布置方位，多曲面聚光器内光线传输随轴向入射偏角变化如图6所示。

图6 不同轴向入射偏角β光线追迹图

图6光线追迹图显示，随着轴向入射偏角的增加，即太阳高度角的增大，多曲面聚光器接收体有效集热高度逐渐减小，究其原因，主要是由于聚光器上下侧板非透明，会对轴向入射太阳光遮挡，后续通过聚光器优化设计及选材，可以减小轴向入射偏角变化对聚光器性能的影响。在轴向入射偏角为0～30°的变化范围内，聚光器光线接收率和聚光效率变化曲线如图7所示。

从图7中可以看出，聚光器光线接收率和聚光效率均随轴向入射偏角的增大而线性减小，当轴向入射偏角=30°时，聚光器光线接收率和聚光效率分别为83.47%和67.99%，比正入射时减小了12.14%和11.64%。

图7 光线接收率和聚光效率随轴向入射偏角变化

在实际应用中，装配式蒙古包供能系统依次启动南偏东聚光器、正南聚光器、南偏西聚光器，利用建筑朝阳结构保证每一时刻均有一组聚光器高效集热供能，实现3组聚光器“接力”阶梯供能。3组聚光器聚光效率随运行时间变化如图8所示。

图8 3组聚光器聚光效率随时间变化曲线

由图8可以得到，在08:00－16:00运行时间内，南偏东、正南、南偏西方向聚光器依次达到最大聚光效率，分别为73.89%、69.43%、73.89%，其原因在于，当正午时分，虽然太阳辐照度值最大，但是太阳高度角也是最大的，轴向入射偏角也是最大的，导致正午时分正南聚光器聚光效率小于南偏东和南偏西聚光器的最大聚光效率。且在10:30和13:30时，3组聚光器的聚光效率曲线复合，各组聚光器可以在复合时间节点切换启停，实现供能的稳定“接力”。

3 多曲面聚光器光热性能测试

3.1 光热性能测试系统

基于前述光学仿真分析，在装配式蒙古包朝阳的3个哈那布置并排槽式多曲面聚光器，通过切换各哈那聚光集热系统的“接力”启停，可以满足供能系统的连续稳定运行。加之系统在实际集热供能中采用空气作为传热介质，在集热过程中，聚光器接收体内空气的热运输方式可以采用正浮力梯度传热，或负浮力梯度传热但选择不同的传热方式会直接影响系统的高效供能能力，为此，结合聚光器光学特性随入射偏角变化规律，在实际天气条件下，测试分析了正浮力梯度传热和负浮力梯度传热方式对槽式多曲面聚光器光热性能的影响。

测试用槽式多曲面聚光器尺寸与光学仿真模型一致。腔体由玻璃钢材料热压成型，反射面敷设光学铝板，反射率为88%，入光口敷设超白玻璃，透过率为100%，“米”形接收体为喷涂光吸收材料的不锈钢肋片焊接而成，并竖直悬在单层玻璃管内，肋片高度为0.058 m。

光热性能测试系统如图9所示，测试地点为内蒙古呼和浩特市（N40°50ʹ，E111°42ʹ）校企太阳能光热产业示范基地，No.1聚光器玻璃管内空气由上向下传输，属于负浮力梯度传方式，No.2聚光器玻璃管内空气由下向上传输，属于正浮力梯度传热方式，空气流速约为3.0 m/s，正南放置测试。

测试中，No.1聚光器和No.2聚光器运行工况完全一致，测试太阳辐照度、环境温度、聚光器内玻璃管进出口空气温度、空气流速、接收体表面能流密度等数据。为了精确获得进出口空气温度，在“米”型接收体分隔玻璃管口6个空腔布置K型热电偶（测试精度为±0.5 ℃），取其平均值作为测试值，测试值由多路数据记录仪仪（Sin-R6000C，杭州联测自动化技术有限公司，杭州）采集，太阳辐照度及环境风速由手持太阳气象工作站（YGSC-1，锦州阳光气象科技有限公司，锦州）测量记录，空气流速及温度值由热线式风速计（testo 405i，测量误差为0.7%），接收体能流密度由热流仪（HFM- 201，日本京都电子公司，日本）采集校核。

1.多曲面聚光器；2. K型热电偶；3. 阀门；4. 风机；5. 调压器；6. 热线式风速计；7.多路数据记录仪；8. 计算机；9. 手持太阳气象工作站

3.2 测试结果及分析

测试时间为2021年12月13日，晴天，空气质量良好，微风，太阳辐照度及环境温度如图10所示，No.1聚光器和No.2聚光器出口温度变化趋势如图11所示。

图10 太阳辐照度及环境温度变化曲线

图11 聚光器出口温度变化曲线

从图11可以看出，在额定空气流速下，采用负浮力梯度传热的No.1聚光器和采用正浮力梯度传热的No.2聚光器出口温度均随集热时间先增大后减小，在户外平均环境温度为−3.9 ℃条件下，No.2聚光器出口温度最大值出现在11:30左右，为21.3 ℃，比No.1聚光器的最大出口温度高9.3 ℃，2组聚光器均未在正午时分出现最大值。这一原因由前述关于轴向入射偏角对聚光器性能影响的分析可知，随着运行时间推移，虽然太阳辐照度增加，但是玻璃管内“米”型接收体有效接收高度在减小，空气出口温度受到入射太阳辐照和接收体有效高度双重影响。同时，No.1聚光器玻璃管内是负浮力梯度传热方式，空气传输方向与热浮力方向相反，受热浮力作用的空气对出口温度影响较大，导致出口温度小，而No.2聚光器采用正浮力梯度传热方式，热浮力对空气热输运有促进作用，所以出口温度大，在进行系统集成的时候，可以考虑采用正浮力梯度传热方式。测试用两组多曲面聚光器集热量随时间变化曲线，如图12所示。

由图12可以看出，在相同气象条件下，正南放置两组聚光器集热量变化趋势相似，No.1聚光器集热量最大为494.09W，No.2聚光器集热量最大为787.29W，较No.1聚光器提升了59.30%。测试时间内，No.2聚光器总的集热量约为5.46 MJ，比No.1聚光器集热量增加了31.10%，在相同的环境条件与空气流速下，聚光器集热量主要受出口温度的影响。对比两组聚光器光热转化效率，如表1所示。

图12 2组聚光器集热量对比

表1 2组聚光器光热转化效率对比

表1数据显示，在太阳辐照度与聚光面积相同的情况下，No.2聚光器的进出温差与光热转化效率均大于No.1聚光器，测试期间，No.2聚光器的进出温差与光热转化效率分别为12.7℃和46.81%，分别比No.1聚光器的进出温差与光热转化效率高3.1 ℃和31.08 %，表明聚光器在采用正浮力梯度传热方式时聚光集热性能更优。

4 结 论

传统蒙古包供能系统冬季运行过程中对燃料需求大、热舒适度差、难于实现无人值守，为此，本文提出了装配式蒙古包多曲面聚光供能系统，利用光学仿真软件对供能用槽式多曲面聚光器及组合供能系统光学性能进行了分析，基于此，在冬季晴天条件下，搭建光热性能测试实验系统，对比分析了正浮力梯度传热方式和负浮力梯度传热方式对聚光器出口温度、集热量及光热转化效率的影响。

1）装配式蒙古包供能用多曲面聚光器对径向入射偏角变化不敏感，当径向入射偏角增大到15°时，光线接收率和聚光效率分别为89.5%和72.14%；聚光器光学性能随轴向入射偏角增大而变差，当=30°时，聚光器光线接收率和聚光效率分别比正入射时减小了12.14%和11.64%。

2）装配式蒙古包南偏东、正南、南偏西3组聚光器随运行时间推移依次出现聚光效率最大值，且在10:30和13:30分别出现了聚光效率复合，为3组聚光器启停控制设计提供了参考。

3）采用正浮力梯度传热方式的多曲面聚光器最大出口温度比负浮力梯度传热方式高约9.3 ℃，总集热量增加约31.10%。

4）在运行工况相同的条件下，多曲面聚光器采用正浮力梯度传热方式时的光热转化效率为46.81%，比其采用负浮力梯度传热时的光热转化效率高31.08%。

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Performance of multi-surface concentrator applied in solar assembled mongolian yurt for energy supply

Chang Zehui1,2, Hang Xiaorong1, Liu Jing1, Wang Xiaofei1, Zheng Hongfei3

(1.010051,; 2.010051,;3.,100081,)

Assembled yurt has the characteristics of easy construction, convenient relocation and transportation, and can dynamically adapt to the changing climate of the grassland, actively adapt to the climate change, and more suitable for the modern grassland living environment, so it has become a residential type suitable for the grassland lifestyle. But the winter energy suppling of assembled yurts in cold regions mostly adopts biomass combustion and electric heating, which cannot meet the requirements of energy distributed utilization and green low-carbon sustainability. In order to solve the above problems, this paper proposes a novel solar multi-surface concentrated heating technology applied in solar assembled yurt energy suppling. It has several characteristics such as the solar thermal energy ‘relay’ transport, small heat transfer resistance, solar heating collection system integrated with enclosure of yurt and positive buoyancy gradient heat transfer. The technical operation principle and the structural curve of the multi-surface concentrator are introduced. The optical performance of the concentrator with time is analyzed with the optical simulation software TracePro. Under actual weather conditions, the effects of positive buoyancy gradient heat transfer and negative buoyancy gradient heat transfer on the thermal performance of the outlet temperature and heating collection in the concentrator are compared and studied. The results show that with the increase of the radial incidence angle, most of the incident and reflected light is received by the receiver, and less light escapes. When incidence angle is 0, the light receiving rate and concentrating efficiency of the concentrator are 95.00% and 76.96%, respectively. When the radial incidence increases to 15°, the light receiving rate and concentrating efficiency of the concentrator are 89.50% and 72.14%, respectively, and when the axial incidence angle increases to 30°, the light receiving rate and concentrating efficiency of the concentrator are 83.47% and 67.99%, respectively. In addition, the concentrating efficiency of adjacent concentrators with different orientations is superimposed at about 10:30 and 13:30, so these two moments can be used as three groups of concentrators start switching time, achieving energy supply of system stably and continuously. In winter sunny days, the outlet temperature of the concentrator with positive buoyancy gradient heat transfer and negative buoyancy gradient heat transfer has the same variation trend, which increases first and then decreases with the test time. However, due to the combined influence of the axial incidence angle and the heat transfer mode, the time of the concentrator with positive buoyancy gradient heat transfer and negative buoyancy gradient heat transfer to reach the maximum outlet temperature is inconsistent. The maximum outlet temperature and heating collection of the concentrator with positive buoyancy gradient heat transfer is about 21.3 ℃ and 787.29 W, which is 9.3℃ and 59.30% higher than that of the concentrator with positive buoyancy gradient heat transfer, and the total heating collection of the concentrator with positive buoyancy gradient heat transfer is about 5.46 MJ, 31.10% higher than that of the concentrator with negative buoyancy gradient heat transfer. In addition, the photothermal conversion efficiencies of the concentrator with positive buoyancy gradient heat transfer and negative buoyancy gradient heat transfer are 46.81% and 35.71%, respectively. This provides a reference for the matching of assembled yurt and energy supplying concentrator.

solar energy; concentrator; assembled; yurt; energy suppling; positive buoyancy gradient heat transfer

10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.025

TK519

A

1002-6819(2022)-21-0212-08

常泽辉，杭小蓉，刘静，等. 太阳能装配式蒙古包供能用多曲面聚光器性能[J]. 农业工程学报，2022，38(21)：212-219.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.025 http://www.tcsae.org

Chang Zehui, Hang Xiaorong, Liu Jing, et al. Performance of multi-surface concentrator applied in solar assembled mongolian yurt for energy supply[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2022, 38(21): 212-219. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.21.025 http://www.tcsae.org

2022-09-01

2022-10-31

国家自然科学基金（51966012，51666013）；内蒙古自治区重点研发和成果转化计划（2022YFXZ0021）。

常泽辉，教授，博士生导师，研究方向为太阳能光热利用技术。Email：changzehui@163.com